Калораж — технологическая операция в керамике¶

Калораж — это термическая операция в керамическом производстве, заключающаяся в выдержке изделий при высокой температуре (обычно 1200–1400 °C) в течение длительного времени для улучшения их физико-механических свойств. Калораж применяется преимущественно при производстве огнеупорных изделий и керамических труб, а также в ряде случаев — при изготовлении санитарно-строительного фарфора и фаянса.

¶Суть операции

При калораже керамическое изделие подвергается длительному нагреву в печи на температурной ступени, близкой к максимальной для данного вида керамики. В отличие от обычного обжига, при котором формируется основная структура и достигается заданная плотность, калораж направлен на завершение структурообразования: рост зёрен, закрытие пор, снятие остаточных напряжений и выравнивание фазового состава.

В процессе калоража происходит:

• диффузионное упрочнение матрицы;
• снятие термических напряжений, возникших при быстром охлаждении;
• повышение механической прочности и термостойкости;
• улучшение химической стойкости к агрессивным средам.

¶Применение

¶Огнеупорное производство

Основная область применения калоража — производство огнеупорных кирпичей и изделий. Длительная выдержка при высокой температуре позволяет получить материал с высокой плотностью, низкой пористостью и повышенной стойкостью к термоударам. Такие изделия используются в футеровке металлургических печей, стеклоплавильных ванн и других агрегатов, работающих при экстремальных температурах.

¶Керамические трубы

При производстве керамических труб калораж применяется для повышения их прочности и водонепроницаемости. Длительная выдержка при высокой температуре способствует полному спеканию стенок и устранению микропор, что критически важно для труб, работающих под давлением и в агрессивных грунтовых средах.

¶Санитарно-строительная керамика

В производстве фарфора и фаянса калораж применяется реже и обычно ограничен по времени. Он может использоваться для доведения изделий до требуемой белизны и прозрачности, а также для повышения механической прочности санитарных изделий.

¶Режимы калоража

Режим калоража определяется видом керамического материала и назначением изделия. Основные параметры:

Для высокоглинозёмистых и корундовых огнеупоров температура калоража может достигать 1500–1700 °C. Для керамических труб режим обычно мягче — 1100–1250 °C с выдержкой в несколько часов.

¶Отличие от закалки

Калораж не следует путать с закалкой керамики. Закалка — это быстрое охлаждение изделия после нагрева, создающее в поверхностном слое сжимающие напряжения, повышающие прочность на изгиб. Калораж же, напротив, предполагает медленное охлаждение после длительной выдержки и направлен на устранение внутренних напряжений и упрочнение структуры по всему объёму.

¶Технологическое значение

Калораж является энергоёмкой операцией, увеличивающей время цикла производства и расход топлива. Поэтому в современном керамическом производстве он применяется избирательно — там, где требуемые свойства не могут быть достигнуты обычным обжигом. Для массовых изделий (кирпич, черепица) калораж, как правило, не используется.

В ряде случаев калораж сочетают с другими термообработками — например, с предварительным отжигом или с последующей шлифовкой и полировкой, что позволяет получить изделие с заданными геометрическими размерами и качеством поверхности.

¶Историческая справка

Термин «калораж» происходит от французского calorage (от chaleur — «жар, тепло»). Операция получила распространение в XIX веке вместе с развитием огнеупорной промышленности, когда возникла потребность в материалах для футеровки металлургических печей. В России калораж широко применялся на заводах огнеупорных изделий в период индустриализации, когда строились новые металлургические и стекольные производства.

¶Источники

• Керамические материалы: учебник / под ред. В. С. Балашова. — М.: Стройиздат.
• Огнеупоры и их применение / под ред. Н. А. Славина. — М.: Металлургия.
• Справочник по керамике и стеклу / под ред. И. И. Китайгородского. — Л.: Стройиздат.