Необходимость нормирования свойств огнеупоров в зависимости от назначения определяется различными условиями их службы. Кроме высокой температуры в различных тепловых агрегатах, огнеупоры подвергаются воздействию других факторов.
В ряде случаев огнеупоры испытывают действие резких изменений температуры, расплавленных металлов и шлаков, горячих газов со значительным содержанием пыли, истирающее действие твердых кусков руды, топлива и т. п. Так, например, сифонный и ковшовый кирпич подвергается воздействию резкого изменения температуры — тепловому удару; на поверхность этих изделий, имеющих обычно температуру не выше 100-200°, мгновенно действует сталь с температурой 1500°.
Ковшовый кирпич и стопорные трубки испытывают воздействие одних и тех же разрушающих факторов.
Однако в условиях их службы имеется значительная разница. Ковшовый кирпич зажат соседними кирпичами со всех сторон за исключением одной, которая и подвергается резкому неоднократному нагреванию горячим металлом и шлаком и последующему свободному охлаждению на воздухе.
Ковшовый кирпич служит в течение разливки нескольких плавок — до износа. Стопорные трубки испытывают действие разрушающих факторов по всей наружной поверхности за исключением торцовых сторон, которыми они примыкают друг к другу.
Стопорная трубка служит один раз в течение наполнения ковша сталью и разливки ее по изложницам, т. е. 1-2 часа. Помимо теплового удара и действия высокой температуры, обусловленных соприкосновением с расплавленной сталью, ковшовый кирпич и стопорные трубки подвергаются воздействию расплавленных шлаков, которые разъедают соприкасающиеся с ними поверхности этих изделий.
Ковшовые пробки и стаканы служат также в течение 1-2 час в исключительно тяжелых условиях. Пробка, закрепленная на конце стопорного стержня, помимо теплового удара и действия высокой температуры, которым подвергаются стопорные трубки, испытывает удары о стакан при закрытии отверстия ковшового стакана.
Ковшовый стакан подвергается разрушающему действию струи расплавленной стали, проходящей по каналу стакана со скоростью, доходящей до 6 м/сек. Сифонный кирпич, по каналу которого движется расплавленная сталь со скоростью до 2 м/сек, также разрушается ее струей. Тепловой удар, действию которого сифонный кирпич подвергается с поверхности канала, создает напряжения растяжения, под влиянием которых на кирпиче обычно образуются продольные трещины.
Динасовый кирпич в своде мартеновской печи служит в течение 3-4 месяцев. Он часто нагревается выше предельно допустимой температуры, что вызывает его интенсивное оплавление и преждевременный износ свода.
Нагрев свода выше допустимой температуры называют поджогом.
Динас хорошего качества при поджогах вытягивается в тонкие нити, что является своеобразным сигналом о необходимости уменьшения количества подаваемого в печь топлива. Для ускорения сталеплавильных процессов часто необходимо развить в плавильном пространстве мартеновской печи температуру, значительно превышающую огнеупорность динаса.
Поэтому в последнее время своды мартеновских печей выкладывают из более огнеупорных материалов термостойкого хромомагнезитового или магнезитохромитового кирпича, которые дают возможность вести процесс сталеварения более интенсивно. В доменных печах кирпич стоит от 3 до 7 лет. В зависимости от зоны печи огнеупорный кирпич подвергается воздействию различных разрушающих факторов.
В верхней и средней части шахты кирпич не испытывает нагревания до высоких температур.
Здесь он интенсивно истирается опускающейся шихтой. В распаре, заплечиках и особенно в горне кирпич подвергается одностороннему нагреванию до температур, близких к предельным, поэтому снаружи эти части доменной печи охлаждают водой.
Помимо высокой температуры, в заплечиках и горне кирпич истирается полутвердыми шихтовыми материалами, коксом, подвергается действию расплавленных чугуна и шлака. В лещади доменной печи огнеупор в течение длительного времени, исчисляемого годами, находится под действием расплавленного чугуна.
Неоднородность кирпича или утолщенная шовность кладки лещади, вызванная колебанием размеров кирпича, может быть причиной преждевременного износа лещади и даже аварии — прорыва горна или лещади. В топках паровых котлов, в регенераторах мартеновских печей, помимо высокой периодически изменяющейся температуры, на огнеупорный кирпич действуют раскаленные частицы пыли, взвешенные в газах.