химический каталог




Технология огнеупоров

Автор К.К.Стрелов, П.С.Мамыкин

х взаимно перпендикулярных направлениях, называют глобулярными.

Особую группу пор составляют поры-трещины, образующиеся в процессе обжига и при службе огнеупоров в различных печах.

2. ГАЗОПРОНИЦАЕМОСТЬ

Определение газопроницаемости используют для оценки структуры (текстуры) изделий и для расчетов фильтрации газа через ог-неупор. Представление о структуре огнеупора по его газопроницаемости основано на том, что газопроницаемость принято считать функцией среднего поперечника пор. Наибольшая газопроницаемость соответствует размеру пор 20—100 мкм. Область пор этого класса охватывает почти все проницаемые поры. Проникновение шлака в огнеупор зависит от размера пор, а поскольку определение размера пор более сложно и трудоемко, чем определение газопроницаемости, то при оценке шлакоустойчивости используют показатели газопроницаемости.

Заметим, что зависимость между шлакоразъеданием и газопроницаемостью является далеко не линейной и недостаточно выясненной. Снижение газопроницаемости ниже определенного ее значения не оказывает особенного влияния на срок службы огнеупоров.

Газопроницаемость очень чувствительна к структуре, поэтому ее используют также при оценке равномерности структуры. Что касается фильтрации, то следует иметь в виду, что нельзя отождествлять газопроницаемость отдельного изделия с газопроницаемостью кладки стен, сводов и других элементов, проницаемость которых для газов и паров определяется преимущественно состоянием швов.

2—298

17

Поскольку при службе рабочая поверхность огнеупорной кладки во многих случаях глазуруется в результате воздействия шлаков, то первоначальный показатель проницаемости* уже не соответствует фактическому. Тем не менее газопроницаемость изделий до службы содержит ценную информацию о возможном насыщении огнеупоров парами металлов, углекислым и другими газами, и поэтому газопроницаемость нормируется для изделий ответственного назначения, например для кладки доменных печей.

При выводе уравнения газопроницаемости пористость огнеупора представляют в виде модели цилиндрических каналов пор, течение газов в каналах— вязким (Ньютоновский режим) и применяют уравнение Пуазейля (1840 г.):

Q = nr*NS (р\ — р2) /(8?/), (П.13)

где Q — количество газа, прошедшее через образец в единицу измерения, м3/с; г — радиус (пор), м; 5 — площадь сечения образца, м2; N— число каналов на 1 м2; р\—давление газа на входе в канал; Рг — давление на выходе из канала (р\—р2)=Ар, Па; / — длина канала, м; ? — динамическая вязкость газа, Па-с.

В формуле член nrW/8 зависит от количества и размеров пор, его можно представить в виде К=г2е/8, так как jtr-W=e, где ? — открытая пористость в долях единицы.

Этот член и называют коэффициентом газопроницаемости. Определить его непосредственно из выражения К=г2г/& не представляется возможным, так как величина г непосредственным опытом не определяется. Поэтому коэффициент газопроницаемости выводят из уравнения Пуазейля, а размер проницаемых пор (эффективный) определяют по величине коэффициента проницаемости.

В окончательном виде расчетная формула имеет вид:

К= 18,4.102(Q//5Ap) нПм, (11.14)

где К—коэффициент газопроницаемости; Q — расход воздуха, см3/с; / — высота образца (глубина проницания), см; 5 — площадь сечения образца, см2; Ар=р\—рг — перепад давления, Па; 18,4-Ю2— коэффициент, учитывающий вязкость воздуха при температуре 20° С, П.

Единицей газопроницаемости служит перм, который обозначается Пм от латинского слова permeabilitas —· проницаемость. В качестве практической единицы газопроницаемости принимается наноперм (нПм), равный Ю-9 перма.

Газопроницаемость определяют на целых изделиях в направлении, перпендикулярном направлению прессования.

Поскольку вязкость газов с температурой увеличивается, то коэффициент газопроницаемости будет уменьшаться:

Kt=Kior\zo/r\i; Ш. 15)

Зависимость отношения ?2?/?< (температурный фактор вязкости воздуха) от температуры показана на рис. II.1, из которого видно, что газопроницаемость огнеупора при 1000° С почти в два раза ниже, чем при 20° С. Поскольку вязкость азота, кислорода, углекислого и доменного газов близка вязкости воздуха, то практически коэффициенты газопроницаемости всех этих газов и их смесей можно принять равными коэффициенту газопроницаемости воздуха. Средние значения коэффициента газопроницаемости промышленных

18

огнеупорных изделий находятся в следующих пределах: шамотных Я? ймсовых 1-12, магнезитовых 6-12, хромомагнезитовых Ь—25 нПм.

3. УДЕЛЬНАЯ ПОВЕРХНОСТЬ

Различают два вида удельной поверхности пористых и порошковых ?ел- внешнюю и полную. Под внешней удельной поверхностью подразумевают суммарную поверхность частиц, полная же поверх-

ность состоит из внешней плюс поверхность открытых пор внутри частиц. Удельную поверхность выражают в квадратных сантиметрах (метрах) на 1 г вещества 6's (см2/г или м2/г) и на 1 см3 объема тела Sv (см2/см3). Обе величины связаны между собой следующим соотношением: Sv=SgpmjK, где кажущаяся (объемная) плотность.

Для монофракцнонных порошков практически с достаточной точностью внешнюю удельную поверхность определяют по формуле

Sg = 6/pl,

Чго/Чг

Рис. ИЛ. Температурный фактор вязкости

(11.16)

где ?-плотность, г/см'; / -длина ребра куба (размер частицы по-

Р°ШВнёшняя поверхность пор в изделии, если принять цилиндрическую модель пор, будет равна: Sv=2tlr, где ?-пористость в до-ляГединицы По'дставляя'в последнее выражение значение размера пор, определенного по формуле (11.11), получим:

Sv = 22,5 ? ?31 К; Se=22,5/po6/™>

(11.17 (11.18)

Расчет основан на моделях цилиндрических пор'; Л — открытая пористость, %; К — газопроницаемость, нПм; роб — объемная плотность, г/см3.

Полную удельную поверхность порошков и изделий определяют адсорбционными методами (БЭТ).

Полная удельная поверхность шамотных изделий, определенная методом БЭТ (открытая пористость 23%; роб=2,0 г/см3), составляет — 0,14 м2/г*, или 2800 см2/см3, динасовых (открытая пористость 16.6%; Роб=1,9 г/см3) 0,1 м2/г, или 1900 см2/см\ и магнезитовых (открытая пористость 22%; роб = 2,8 г/см3) 0,18 м2/г, или 4240 см2/см3.

1 Если принять модель глобулярных пор, то коэффициент перед

^щ?ЙД^ая поверхность красного строительного кирпи-ча с пористостью 12—34% составляет 1,5—3,5 м /г.

4. АНИЗОТРОПИЯ ТЕКСТУРЫ

Анизотропия текстуры огнеупорных изделий возникает главным образом при прессовании вследствие неизометричности частиц шихты. Частицы порошка уже при свободной засыпке располагаются ориентированно, а именно перпендикулярно силе тяжести более широкими и плоскими поверхностями. Прессование еще больше усиливает эту ориентацию. В результате протяженность и проницаемость пор получаются большими в направлении, перпендикулярном направлению прессования. При прессовании возникает также анизотропия прочности контакта. Прочность контактов зерен больше в направлении прессования. Анизометрия текстуры и прочности обусловливает анизотропию некоторых других свойств изделий, например газопроницаемости, теплопроводности, термического расширения.

Наибольшей анизотропией свойств обладают шамотные изделия.

Фактор анизотропии выражают среднеквадратичным отклонением (?) выборочной дисперсии коэффициента водопроницаемости в трех взаимно перпендикулярных направлениях (??, Ki, Къ), отнесенным к среднему значению коэффициента водопроницаемости К:

К У 1,414/С

Чем ниже значение фактора (коэффициента вариации), тем меньше степень анизотропии. Для изотропных материалов &шнз = 0. Схема измерения и график результатов наблюдений изображены на рис. II.2.

5. ХАРАКТЕРИСТИКА ТЕКСТУРЫ

Для характеристики текстуры пористого тела при рассмотрении шлифов или аншлифов под микроскопом (при небольшом увеличении), необходимо выявить, что является непрерывной средой (фа-

МА Полное насыщение

Рис. П.2. Схема прибора для определения водопроницаемости и график: / — нижний электрод; 2 — образец; 3 — резина; 4 — верхний электрод; 5 —соляной раствор; ? —ключ (римские цифры — направление водопроницаемости)

О объемная доля пор

Рис. ??.3. Зависимость проводимости от пористости

зой) — твердое вещество или поры. Непрерывную фазу называют матрицей. Непрерывность не зависит от пористости. Например, установлено, что в легковесных изделиях с пористостью 50—80%, полученных газо-пенным методом, непрерывной средой является твердое вещество (как стенки сот), а у изделий, полученных методом выгорающих добавок при той же пористости, непрерывной средой служат поры.

На рис. 11-3 показано изменение свойств проводимости (теплопроводности, электропроводности и т. п.) от объема пор в случае, когда непрерывной средой является вещество (кривая /) и когда непрерывны поры (кривая 2). Из графика видно, что при одной и той же пористости свойства проводимости существенно зависят от характера текстуры.

Текстуру можно представить в виде модели из параллельных чередующихся слоев с различными свойствами, например слой вещества, слой пор.

Если поток (тепло, электричество) направлен перпендикулярно

слоям, тогда

VKo6ul = fsIKs + fp/Kp, (11.20) где Кг, Ks — проводимость слоя пор и слоя вещества; fp, fs объемные доли слоев. Если KpKo64=Ksfs+KpfP. (П.21)

Если Кр<К„, то /CoSm^^Cs/s-

Реальные огнеупоры имеют промежуточный характер текстуры. Как уже отмечалось (11.11), имеет значение, где находятся поры: в зернах или на границе зерен. По внешнему виду текстуры характеризуют как сплошные, зернистые, микротрещиноватые, направленные и т. п. На свойства изделий оказывают большое влияние неравномерности текстуры, вызываемые несовершенством технологии, например: перепрессовочные трещины, «прессовой конус», дефекты пластического формования, области «недожега» и т. п. Особый класс составляют изделия с битекстурой, у которых поры заполнены другим веществом (смолой, солями алюминия, хрома и др.).

§ 3. ТЕРМОМЕХАНИЧЕСКИЕ (ПРОЧНОСТНЫЕ) СВОЙСТВА

1. МЕХАНИЧЕСКАЯ ПРОЧНОСТЬ

ПРИ ОБЫКНОВЕННОЙ ТЕМПЕРАТУРЕ

Огнеупоры при обыкновенной температуре характеризуются хрупким разрушением, ко

страница 4
< 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
обувница милан 25 узкая
бухгалтерские курсы по обучению программе 1с
установить ксенон
обучение на курсах медицинских сестер косметологии заочно

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
(09.12.2016)