химический каталог




Технология огнеупоров

Автор К.К.Стрелов, П.С.Мамыкин

нагружения приводят к разрушению при усилиях более низких, чем предел прочности. Поэтому для выявления возможных границ области безопасной работы огнеупоров проводят их испытание при циклично меняющихся напряжениях (максимальные значения которых меньше предела прочности) при различных температурах. Результатом испытаний на динамическую усталость является построение усталостной кривой в координатах ?—?, где ? —

40

МПа

32

¦ 24

16

1 _ . --v——— 0; ·? aJ

h 1200

L

о — ТУ 1300 ар 5— 1

гг- о 1400

щ 5-

0 200 400 600 800 N

Рис. 11.13. Усталость огнеупоров МХС при различных температурах:

/ — образец разрушился; 2 — среднее значение: 3 — образен не разрушился

разрушающее напряжение материала после приложения нагрузки; yV — число циклов до разрушения. На рис. 11.13 приведены усталостные кривые изделий МХС при различных температурах.

Кривые получены по результатам следующих испытаний. Образцы одного и того же типа изделий в виде кубиков нагревали в печи с выдержкой 30 мин при заданной температуре до нагружения. При заданной температуре определяется начальный предел прочности при сжатии Осж (средний из нескольких определений). Затем на образцы (3—8 образцов) периодически то дается давление, то снимается нагрузка со скоростью 15 циклов в минуту и фиксируется число циклов до разрушения под данной нагрузкой. Далее принимается другая (меньшая) величина нагрузки и производится циклическое испытание до разрушения и т. д. Нагрузки принимаются в пределах 70—20% от Ост. Такие испытания производят при нескольких температурах. Результаты наносят на график.

Усталостные кривые имеют асимптотический характер. Характеристикой усталости служит некоторое малое напряжение, при котором материал способен выдерживать большое число циклов без разрушения (при данной температуре).

Отношение этого значения прочности при 1000 циклов (о' к пределу прочности Осж является характеристикой усталостных свойств -материала:

*=?7?«?0, (П.65)

где К — относительный предел усталости, % (при данной температуре).

4- ТЕРМИЧЕСКОЕ СТАРЕНИЕ

Длительная служба огнеупорных конструкционных материалов при высокой температуре часто вызывает их разрушение. Характер этого разрушения отличается от обычного, например, шлакоразъеда-ния или растрескивания при термических ударах. В этом случае происходит коренное перерождение структуры, которое сопровождается изменением пористости, прочности, ползучести, термостойкости и

43

других структурно-чувствительных свойств. Такие изменения называ-; ют термическим старением.

В кристаллических материалах коренное изменение структуры обусловлено процессом собирательной рекристаллизации: увеличивается размер кристаллов, за счет мелких происходят коалесценция пор и сосредоточение их на границах зерен. При термическом старении примеси из кристаллов диффундируют на границы, жидкая фаза также сосредоточивается на границах, в результате чего на стыках и границах зерен образуется межкристаллическая фаза, количество которой увеличивается в процессе старения. Межкристаллическая фаза (непрерывно меняющегося состава) ослабляет связь между кристаллами, что вызывает снижение прочности материала в целом,

В термодинамическом смысле межкристаллическая фаза менее устойчива, и материалы в состоянии термического старения обладают большой испаряемостью, несмотря на то, что поверхность или протяженность границ зерен при старении уменьшается. Старение до некоторой степени зависит от начальных свойств. Некоторые искусственно введенные примеси задерживают рост крупных кристаллов п, следовательно, старение.

§ 6. ХИМИЧЕСКАЯ СТОЙКОСТЬ

Под химической стойкостью понимают способность огнеупоров не разрушаться в результате различных химических реакций — коррозии. Коррозия заключается в раствореннн огнеупоров, т. е. в переходе его из твердого состояние в жидкое. Примерно 2/з огнеупоров разрушаются химическим путем. Взаимодействие огнеупоров со шлаками, пылью, газами, расплавами металлов и другими веществами (такие вещества называют собирательным термином — корродиенты) протекает различно.

Наиболее распространенный механизм заключается в следующем. Контактирующий с огнеупорной футеровкой шлак вступает в химическое взаимодействие (коррозия), в результате которого образуется расплав шлака и огнеупора. Этот расплав проникает в футеровку или может образовать иа рабочей поверхности огнеупора тонкий кон-

Химнческий состав, поверхностное иатяжеиие и вязкость шлаков при 1480° С (средние данные)

Химический состав, % Шлак

Si02 СаО А12Оэ Feb Fe203 MgO

Доменный . . . 35,7 38,0 13,0 0,3 6,0

30,1 31,3 10,2 15,5 2,8 5,0

23,2 24,8 8,5 30,5 4,7 4,0

Мартеновский . . 8,8 39,4 1,8 21,6 14,7 10,5

• При 1600° С.

44

гакгный слой. Контактный слой смывается или стекает. РаспЛав; смываясь нлн стекая, в некоторых случаях вымывает, захватывает с собой с поверхности крупные зерна огнеупоров, не успевшие раствориться в шлаке. Этот последний процесс, сопутствующий коррознн, называют эрозией. Причинами образования контактного слоя нли проникновения расплава в огнеупор являются миграция компонентов шлака в огнеупор капиллярным н диффузионным способами, а также физико-химические процессы, происходящие в самом огнеупоре под влиянием высокой температуры н градиента температуры.

Шлак, проникший в огнеупор, увеличивает содержание жидкой фазы н также вступает в химическую реакцию с огнеупором. При взаимодействии огнеупора со шлаком бывают два крайних случая:

а) когда скорость оплавления (растворения) огнеупора в шлаке в контактном слое высокая, а скорость диффузии из контактного слоя в шлак небольшая. В этом случае на поверхности футеровки в контактном слое образуется насыщенный раствор огнеупора в шлаке, и дальнейшее растворение огнеупора прекращается. Разрушение огнеупора в этом случае лимитирует механизм смывания контактного слоя н кинетику диффузии в расплавах;

б) когда скорость диффузии продукта взаимодействия шлака с огнеупором в шлак велика, а скорость растворения огнеупора в шлаке невелика. В этом случае шлак проникает в огнеупор. Разрушение огнеупора лимитируется кинетикой пропнткн н скоростью реакций растворения.

1. КРАТКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИХ ШЛАКОВ

Взаимодействие шлаков с огнеупорами определяется химическим составом шлаков, нх строением, вязкостью и поверхностным натяжением (табл. П.З).

Химическую природу шлаков характеризует их основность:

i = CaO/SiOa. (11.66) Прн i=2,235 шлакн основные, прн ?= 0,54 кислые, прн ? = 1,3 нейтральные. Практически применяется следующая шкала основности

при отношении CaO/Si02; кислые <0,9; низкой основности 1,1—1,7; средней основности 1,9—2,5; высокой основности 2,7—3,3.

Шлаки имеют нонное микрогетерогенное строение.

Простые катионы Са2+, Mg2+, Мп2+, Fe2+ и др. с анионами кислорода имеют преимущественно (более 50%) ионную связь. Атомы Si, ?, Al образуют с кислородом сложные анионные комплексы: SiO^-, АЮ^",

Р04 и др., в которых атомы с кислородом имеют преимущественно ко-валентную связь. Строение расплава является результатом борьбы между «сильным» и «слабым» катионами за кислородные анионы. Чем слабее ка-

Таблнца П.З

(по массе)

МпО

Поверхностное натяжение, мДж/м!

0,6 0,5 0,4

2,4

1,7 1,5 1,1

0,12

425 435 440

440*

Вязкость, Пас

0,5

0,15

0,12

0,17*

45

ti

Ж

ч

ев ?

•о -1

Ч

Э

§ о. о ч и S

о

? « О

? о

II

+

+

II

+

о

<3

+

II

+

+

о

со со

о

S

I

Et, '

II « II

II

+

о

о

I

СО^>

S

с

I

С4 о

о ю о" о II II ? ? 1

ci X „со О 1 с

ч

? 1 ю

+ о

с II

3 «J

О ?,

II

О

с

^ <5 d

из -з 4

12

?

S «Г

а*

¦ II « *

SS S/e: ?

?* -

О

CO — I <

о

II

л ¦ Q.

II °

-Is .!.

и ?? »

с „

а.

46

ь <0 о fd

о

СО

?

о

??

9

о

о

О о.

ч

хион, гем больше ионов кислорода переходит к кремнекислородным группам, при этом образуются более сложные кремнекислородные анионы SbO*"". Содержание в шлаке СаО, MgO, FeO, Мп сопровождается дроблением кремнекислородных комплексов.

Наибольшую активность в шлаке имеют ионы свободного кислорода. Поэтому необходимо в шлаках определять ионную долю свободного кислорода N q2_ (по Темкину). Пример расчета приведен в

табл. 11.4. Число свободных ионов кислорода равно разности числа иоиов кислорода, внесенных двухвалентными металлами, и числа ионов кислорода, связанных в сложные анионы:

«02_ = nFeO+ "MgO + "СаО + пМпО — 2wS102 ~ ^РцО, ~ 3пА[„03-

(11.67)

Ионная доля кислорода является более точной мерой основности шлака. Установлено, что начальная стадия разъедания огнеупора шлаком находится в прямой зависимости от концентрации свободного кислорода в расплаве. В дальнейшем при образовании реакционного слоя продуктов реакции, как было отмечено выше, скорость коррозии зависит от диффузии.

С увеличением свободного кислорода связи Si—О—Si разрываются и заменяются на Si—О—? (где ? — катион металла), вязкость расплава при этом снижается. На контакте шлак —¦ огнеупор свободные ионы кислорода могут переходить и в твердую фазу огнеупора с образованием низковязких расплавов, что ускоряет разрушение огнеупора. Что касается общей активности шлака в зависимости от основности при отношении СаО/БЮг до 2,5 агрессивность шлака возрастает, а при основности более 2,5 при образовании 2CaO-Si02 при высоких температурах (1600° С) происходят быстрая кристаллизация дикальциевого силиката и резкое повышение вязкости шлака. Таким образом, наибольшая агрессивность металлургического шлака проявляется в определенном интервале его основности. Например, по отношению к алюмосиликатным огнеупорам при температурах до 1600° С интервал агрессивности шлака находится прн его основности в пределах 1,3—2,5.

Кислые шлаки, содержащие 45—50% Si02 и более, обладают большей в

страница 10
< К СПИСКУ КНИГ > 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71

Скачать книгу "Технология огнеупоров" (3.17Mb)


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]  [прайс-листы]  [форум]  [обратная связь]

 

 

Реклама
цементно песчаная смесь м200
рекламные наклейки на камаз
билеты на группу руки вверх
тойота двери покраска

Рекомендуемые книги

Введение в химию окружающей среды.

Книга известных английских ученых раскрывает основные принципы химии окружающей среды и их действие в локальных и глобальных масштабах. Важный аспект книги заключается в раскрытии механизма действия природных геохимических процессов в разных масштабах времени и влияния на них человеческой деятельности. Показываются химический состав, происхождение и эволюция земной коры, океанов и атмосферы. Детально рассматриваются процессы выветривания и их влияние на химический состав осадочных образований, почв и поверхностных вод на континентах. Для студентов и преподавателей факультетов биологии, географии и химии университетов и преподавателей средних школ, а также для широкого круга читателей.

Химия и технология редких и рассеянных элементов.

Книга представляет собой учебное пособие по специальным курсам для студентов химико-технологических вузов. В первой части изложены основы химии и технологии лития, рубидия, цезия, бериллия, галлия, индия, таллия. Во второй части книги изложены основы химии и технологии скандия, натрия, лантана, лантаноидов, германия, титана, циркония, гафния. В третьей части книги изложены основы химии и технологии ванадия, ниобия, тантала, селена, теллура, молибдена, вольфрама, рения. Наибольшее внимание уделено свойствам соединений элементов, имеющих значение в технологии. В технологии каждого элемента описаны важнейшие области применения, характеристика рудного сырья и его обогащение, получение соединений из концентратов и отходов производства, современные методы разделения и очистки элементов. Пособие составлено по материалам, опубликованным из советской и зарубежной печати по 1972 год включительно.

 

 



Рейтинг@Mail.ru Rambler's Top100

Copyright © 2001-2012
(28.07.2017)