химический каталог




Технология огнеупоров

Автор К.К.Стрелов, П.С.Мамыкин

порных материалов пополнился большим классом огнеупорных бетонов, волокнистых и неформованных огнеупорных материалов (огнеупорные цементы, порошки, замазки, пасты ит. п.).

ГЛАВА II. СВОЙСТВА

ОГНЕУПОРНЫХ МАТЕРИАЛОВ

§ 1. ОГНЕУПОРНОСТЬ

Огнеупорностью называют свойство материала противостоять в определенных условиях, не расплавляясь, воздействию на него высоких температур. В огнеупорных материалах прн достаточно высоких температурах образуется расплав (жидкость). По мере увеличения количества расплава и снижения его вязкости материал теряет связность н прн определенной температуре деформируется. Количество расплава и его вязкость, определяющие возможную деформацию материала или его растекание, зависят от многих причин: химического н минералогического состава материала, крупности частиц, температуры н скорости нагревания образца, его формы и размеров. Поэтому огнеупорность является не физической константой материала, а технической, которая сохраняет свое значение прн соблюдении ряда условий прн ее определении.

Огнеупорность определяют в постоянных условиях, установленных стандартом. Образец приготовляют в виде трехгранной усеченной пирамиды высотой 30 мм с ннжннм основанием 8 мм н верхним 2 мм. Материалом служит порошок, полностью проходящий через сн-то 900 отв/см2.

Для определения огнеупорности используют электрическую крнп-толовую печь. Огнеупорность характеризуется той температурой, прн которой образец, деформируясь прн нагревании, верхним основанием касается подставки, на которой он установлен. Эту температуру определяют стандартным пироскопом, устанавливаемым вместе с испытуемым. Вязкость материала, соответствующая этому моменту, колеблется в пределах 1-Ю2—МО3 Па-с. (10»—10* П).

13

Стандартные пироскопы (ПК) представляют собой усеченные пирамидки таких же размеров, приготовленные из материала известного химического состава, подобранного так, что, деформируясь в стандартных условиях нагревания, они касаются своей вершиной основания подставки при температуре, обозначенной на них.

Температура падения пироскопа (огнеупорность) выражается его номером, умноженным на 10. Например, ПК № 165 соответствует температуре 165· 10= 1650° С.

Процесс размягчения и деформации огнеупорного материала является сложным и складывается из процессов плавления отдельных компонентов огнеупора и их взаимодействия между собой. Эти процессы протекают во времени, поэтому скорость повышения температуры при установлении огнеупорности должна быть строго определенной, оговоренной в стандарте. Если скорость повышения температуры при определении огнеупорности будет больше предусмотренной стандартом, то огнеупорность возрастает, при замедлении подъема температуры она понизится.

При сравнении огнеупорности шамотных изделий со стандартными пироскопами незначительные отклонения от установленного режима повышения температуры при опыте менее существенны, так как они в равной степени влияют на температуру падения обоих пироскопов. Этим отчасти корректируется ошибка режима повышения температуры. При существенном различии в химическом составе испытываемого огнеупора и пироскопа этого может не быть.

При стандартных условиях испытания огнеупорность зависит только от химического и отчасти от минералогического состава.

Огнеупорность характеризует чистоту сырья, использованного для производства огнеупорных изделий.

Если огнеупорность определять по нагреву пирамидок, выпиленных из изделий с сохранением их структуры, то ее величина будет зависеть от структуры изделий и от технологических факторов (степени обжига, зернового состава шихты и др.). Изделия из тонкозернистой шихты будут менее огнеупорными, чем такие же, но изготовленные из более грубозернистого материала.

Однако определение огнеупорности на образцах, выпиленных из изделий, усложняется процессом выпиливания пирамидок, а так как огнеупорность не характеризует строительной прочности огнеупорных изделий в условиях службы, то ее определение на выпиленных пирамидках не имеет практического значения.

В некоторых случаях, когда материал в значительных количествах содержит оксиды железа, огнеупорность зависит от газовой атмосферы печи, например у шамотных огнеупоров в восстановительной среде она будет ниже, чем в окислительной.

На основании изложенного огнеупорность даже для чистых кристаллических веществ отличается от температуры их плавления (точек плавления); обычно значения огнеупорности выше значений точек плавления. Иногда температуру деформации испытуемых пирамидок допускается определять по показаниям термопар или пирометра.

§ 2. МАКРОСТРУКТУРА (ТЕКСТУРА) ОГНЕУПОРНЫХ ИЗДЕЛИЙ

Под макроструктурой, или текстурой, понимают количественное соотношение и взаимное распределение зерен вещества и пор. Мак-

14

роструктура характеризуется пористостью, газопроницаемостью, удельной поверхностью и типом структуры.

1. ПОРИСТОСТЬ

Большинство огнеупорных материалов пористы. Поры могут занимать от нуля до 90% общего объема изделий.

Большая часть пор в огнеупорных изделиях сообщается между собой выходит на поверхность и может быть заполнена водой; такие поры считают открытыми. Небольшая часть пор изолирована, недоступна для заполнения водой; эти поры называют закрытыми.

В связи с этим различают общую пористость изделий, которую составляют закрытые и открытые поры, и кажущуюся или открытую, которую составляют только открытые поры.

Поры, которые сами впитывают воду (расплав), находясь в контакте с ней, называют капиллярными.

Крупные капиллярные диаметром более 5 мкм выделяют в особую группу так называемых канальных пор. Нижний предел канальных пор 5 мкм принят потому, что металлургические шлаки, реагируя со стенками алюмосиликатных изделий, в поры крупнее 5 мкм практически не проникают. Общая классификация пористости по принципу проницаемости приведена ниже.

Общая (истинная) пористость

Г : 1

Закрытая Открытая (кажущаяся)

_I

I : i

Проницаемая Непроницаемая: тупиковые поры

(эффективная) — Япров типа «опрокинутой пробирки»,

? смешки», мертвое пространство и т. п.

Капиллярная, Некапилляриая,

в том числе гравита- в том числе «запирае-

циониые и иегравита- мые» поры

ционные поры--—-—;

! !

Канальная ~>> 5 мкм Неканальная < 5 мкм

Проницаемость вообще зависит не только от размеров и геометрии пор, но и от свойств флюида. Пористость огнеупорных изделий обусловливается составом шихт, массы и особенностями технологического процесса: качеством смешения, режимом прессования и обжига.

Открытая пористость определяется объемом жидкости, поглощенной порами при кипячении или вакуумировании. Если насыщение материала производилось водой, то открытую пористость вычисляют по формуле

#???=[(?2 — at)/V]lQ0. (II. I)

15

* где Яотк—открытая пористость,%; ?? — масса абсолютно сухого образца, г; а2 — масса того же образца, насыщенного водой, г; У — объем образца, см3.

Объем образца определяют путем гидростатического взвешивания. Отношение массы поглощенной воды к массе образца называют водопоглощением:

B=l(a, — al)/al]№. (II.2)

Отношение открытой пористости к водопоглощению будет равно кажущейся плотности

Ркаж=/70ТК/В=а1/У. (II. 3)

Для определения общей пористости необходимо знать плотность материала ? (масса единицы объема-материала в истинно плотном состоянии без пор).

Отношение кажущейся плотности материала рКаш к его плотности ? характеризует долю объема, приходящуюся на совершенно плотное тело, не содержащее пор. Иначе говоря, это отношение характеризует степень плотности изделия.

Зная степень плотности, легко определить общую пористость /7общ, так как она соответствует разности объемов пористого и сплошного тела, следовательно:

Яобщ = Ю0(1 -Ркаж/?)· (П. 4)

Закрытая пористость Я3 определяется как разность между общей н открытой пористостью:

п3=побш~потк. (II. 5)

Для подробной характеристики пористой структуры применяют

следующие показатели: фактор лабиринта X, фактор структуры К и

коэффициент извилистости пор Ь:

X — Яобш/Япрон! (И.?)

АГ = Х(1-Яобщ)/(1-Х)! Ш.7)

6= пн, (II.8)

где ? — высота образца; I — длина капилляра.

Размер пор колеблется от долей миллиметра до нескольких десятков ангстрем. В материалах зернистого строения средний размер пор dnop зависит от размера зерна Д3:

????? = °·15^- (И.9)

где с — экспонента, зависящая от содержания связки; т. е. мелких зерен.

В монофракционных уплотненных порошках при пористости Я выше 30% зависимость размера пор от размера монофракции порошка выражается уравнением

йпор» А,[Я/(1-Я)]1/3 . (11.10)

Сугубо ориентировочно размер пор принимают в пределах 0,3— 0,6 размера частиц и для плотных изделий 0,1—0,15. ' :

Более точно размер пор в изделиях с монодисперсной структурой, т. е. в таких изделиях, у которых на кривых распределения пор

16

имеется один явно выраженный максимум, можно вычислить по газопроницаемости:

dcp » 17,8VK/F, (11.11)

где dcp — средний (эффективный по воздуху) диаметр пор, мкм; К—коэффициент газопроницаемости, иПм; Я —открытая пористость, %.

Поскольку, как правило, с ростом пористости увеличивается и размер пор, то в формулу (11.11) при Я^50% вводят поправку:

dcp « [Я/(100-Я)]17,8]ЛФорма пор чрезвычайно сложная. При длительном воздействии

высоких температур поры в аморфных изотропных телах стремятся сфероидизироваться, в чисто кристаллических анизотропных приобретают огранку кристаллов («отрицательные кристаллы»).

Распределение пор как по величине, так и по форме в объеме зернистых изделий неравномерно. Крупные и средние поры сосредоточены между крупными зернами и мелкими, называемыми связкой, а также между мелкими зернами, т. е. в связке. Тонкие обычно сфероидальные поры находятся в самых крупных и мелких зернах.

Ансамбль пор образует поровые каналы, которые сугубо упрощенно рассматриваются как цилиндрические трубки постоянного диаметра, идущие параллельно друг другу (цилиндрическая модель). Поровые каналы переменного сечения называют четочными. Поры, образующиеся между округлыми зернами и соединяющиеся между собой в тре

страница 3
< 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
стул для посетителей kf 1
лавочка лофт

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
(01.05.2017)