химический каталог




Технология огнеупоров

Автор К.К.Стрелов, П.С.Мамыкин

очных огнеупорных бетонов. На прочность влияет форма пор, особенно вредны трещины с острыми концами. Поэтому формула (11.30) должна быть дополнена коэффициентом структуры, значения которого, однако, не определены. Уменьшение размера пор, регулирование нх распределения и формы являются перспективными способами повышения прочности огнеупоров.

6. ТЕМПЕРАТУРА ДЕФОРМАЦИИ ПОД НАГРУЗКОЙ

Температуру деформации под нагрузкой определяют в соответствии со стандартом. Из изделий выпиливают цилиндрический образец диаметром 36 мм и высотой 50 мм, который помещают а криптоловую печь, создают нагрузку 0,2 МПа и нагревают с установленной скоростью до температур, соответствующих началу размягчения (HP), 4%-и 40%-ному сжатию образца.

Деформация огнеупорных изделий при высоких температурах в основном определяется химико-минералогической природой огнеупорного материала, т. е. химическим составом, характером распределения и количеством жидкой и твердых фаз, а также вязкостью расплава.

Меньшее значение по сравнению с химико-минералогической природой и характером распределения фаз имеет пористость огнеупорного материала. Однако более плотный материал при одинаковом составе обычно имеет несколько более высокую температуру начала деформации под нагрузкой. На температуры, соответствующие 4%- и 40%-ному сжатию, пористость материала почти не влияет.

Различают три характерных вида кривых деформации огнеупорных материалов при высоких температурах (рис. II.9, табл, 11.1):

1) кривая деформации огнеупора, у которого огнеупорная составляющая образует достаточно прочный кристаллический сросток, лишь незначительно растворяющийся в возникающей жидкой фазе (динас);

2) кривая деформации огнеупора, состоящего из кристаллов, не образующих сростка, имеющих менее огнеупорную кристаллическую связку, расплавляющуюся при относительно низкой температуре,

26

в которой кристаллы основной фазы мало растворяются (магнезит) ;

3) кривая деформации огнеупора, состоящего из зернистой основы и большого количества (около половины) связывающей ее стекловидной фазы (шамотные изделия).

Обычный динас содержит до 10—15% стекла (расплава) н 90— 85% кристаллического вещества (тридимита, кристобалита, кварца). Тридимит в динасе образует кристаллический каркас (сросток), незначительно растворяющийся в жидкой фазе, вследствие чего уменьшается вредное влияние жидкой фазы на деформацию динаса

____ ______ г—~-~ — -- "?

ч

V- к

А \ \ ?——

\ Т<* м 1 \

к v

- \ ; \ \

\ \ _1__1- \ ---\

\ \ ?

1100 1200 /300 Н00 1500 ШОВ 1700 %°С

Рис. П.9. Кривые деформации огнеупоров под нагрузкой 0,2 МПа при высоких температурах:

/, 3 —шамотные; 2 — полукислые; 4 — магнезитовые; 5 —динасовые; 6 — высокоглиноземистые (70% АЬОз)

при высоких температурах. Поэтому динас разрушается только при 1650—1670° С, т. е. когда начинает плавиться кристаллический каркас из тридимита. При этом деформация динаса происходит в интервале 10—15° С и, как правило, сопровождается разрушением образца. Высокой температуре деформации динаса способствует также весьма медленное нарастание количества жидкой фазы в нем при нагревании его почти до температуры плавления.

В обычных магнезитовых изделиях кристаллики периклаза не образуют кристаллического сростка, они сцементированы неогнеупорной монтичеллитовой связкой; плавление этой связки происходит при 1450—1550° С. Кристаллы периклаза в ней растворяются незначительно, поэтому огнеупорность связки с повышением температуры не увеличивается, а вязкость сильно уменьшается. Этим объясняется большая разница между огнеупорностью магнезитовых изделий и температурой их деформации под нагрузкой. В связи с этим же интервал деформации у них также небольшой.

В шамотных изделиях при повышении температуры непрерывно Увеличиваются количество жидкой фазы и ее вязкость вследствие Растворения в ней кремнезема и глинозема. Поэтому их деформация под^ нагрузкой при высоких температурах имеет плавный пластический характер, образец не разрушается при испытании, а лишь приобретает боченкообразную форму. Температурный интервал Деформации равен 150—250° С.

27

„ Таблица II.l

Связь температур деформации огнеупоров с их фазовым составом и огнеупорностью

Огнеупорные изделия Содержание основного оксида, % Количество стекловидной фазы, % Огнеупорность, °С Температура деформации, °С Интервал деформации, °С

начало размягчения (HP) 40%-ное сжатие Динасовые . , 96 Si02 10-15 1730 1660 1670 10

Магнезитовые . 92 MgO 5-8 2300 1550 1580 30

Шамотные . . 40 А1203+ ~50 1750 1400 1600 200

+55 Si02

Корундовые 99 А1203 ~0,5 2050 1900 1950 50

Таким образом, деформация под нагрузкой при высоких температурах определяется не столько количеством образующейся жидкой фазы, сколько ее распределением. Температура деформации повышается, когда кристаллы имеют между собой прямую связь, и понижается, когда между кристаллами имеются прослойки жидкой фазы.

7. ПОЛЗУЧЕСТЬ (КРИП)

Ползучестью называют необратимую пластическую деформацию материала прн высокой температуре под воздействием напряжений,

меньших предела прочности.

На рис. 11.10 изображена кривая деформации (текучести), снятая в изобарно-изотермических условиях в зависимости от времени. На кривой наблюдаются три периода: от б0 до в, — неустановившаяся, или первая, ползучесть; в интервале (ei—е2)—период установившейся, постоянной, скорости ползучеети—вторая ползучесть; (е2—ер)—период кратковременной, третьей, ползучести (разрушение). Разделение на периоды условно, так как ползучесть является непрерывным процессом. Установившаяся ползучесть является равновесным состоянием процесса. Для этого состояния скорость выражается уравнением:

(П.31)

где ? — скорость ползучести, ? = ?///?, мм/(мм-ч); ?/ — линейные изменения образца, мм, за время ?, ч; / — начальная длина образца, мм; /(S) — функция структуры, постоянный коэффициент; ?? — функция нагрузки; ? — нагрузка, кПа; ? — коэффициент, завися-

Вреня

Рис. 11.10. Кривая деформации огнеупорных изделий при нагревании н напряжении в зависимости от времени

s = f (S)anexp(-E/RT),

28

адий от условий испытания; ехр (— E/RT) — функция температуры 'и механизма ползучести; Е — кажущаяся энергия активации ползучести, Дж/кг; ? — температура, К; R — газовая постоянная,

#«8,3 кДж/(кг-К).

Кажущаяся энергия активации ползучести определяется по

формуле

? = (19,174 ?? lgfe/iO/^i - 7?), (И .32)

где ?? и г'г — скорости ползучести при температурах соответственно Г, и ?2.

Коэффициент ? в формуле (11.31) зависит от условии испытаний, которые принято подразделять так по температуре: ? < < 0,2 Гпл — низкие; ? « (0,2 -г- 0,7) Гпл — средние и ? > 0,7 Гпл — высокие; и по напряжениям: Ю-4 ? — низкие ?«(10 3-ь

-н Ю-'2) ? — средние и Ю-2 ? — высокие (Е — модуль упру- ' гости, кПа).

Для низких напряжений и высоких температур ? = 1, в области средних температур и средних и высоких напряжений п>1.

Огнеупорные материалы могут содержать одновременно аморфные и кристаллические конденсированные фазы. Ползучесть этих фаз весьма различна, и поэтому ползучесть огнеупоров определяется в большей мере соотношением между количеством аморфной и кристаллической фаз.

Ползучесть чисто аморфных тел — стекол — прямо пропорциональна приложенному напряжению ? и обратно пропорциональна коэффициенту вязкости ? = ????? (E^/RT):

"? = ?/? = ??-16??(-??1/#7,)) (И.ЗЗ)

где ?? — энергия активации вязкого течения.

Из формулы следует, что с повышением температуры скорость течения быстро возрастает. Вязкость аморфных тел сравнительно низкая, и поэтому текучесть аморфных тел велика.

Ползучесть чисто кристаллических тел зависит от наличия дефектов в кристаллической решетке. Если бы решетка реального кристалла не содержала дефектов, то прн обычных условиях эксплуатации кристаллические тела практически не деформировались бы. В ползучести кристаллов участвуют дефекты двух видов. Точечные дефекты — вакансии — обусловливают диффузионно-пластическое течение кристалла. Линейные дефекты — дислокации — вызывают деформацию вследствие диффузионного перемещения дислокаций.

Вообще плотность дислокаций в тугоплавких неметаллических кристаллах значительно меньше, чем в металлах, и дислокационная ползучесть проявляется в условиях лишь высоких напряжений. Напряжение, при котором зависимость ? от ? становится сильнее линейной, носит название предела линейной ползучести ??.

Практически ползучесть чистых поликристаллических тел определяется наложением этих двух механизмов:

? * 8днф + кАИСЛ * Aad~m + ??4·5 , (11.34)

где А и В — коэффициенты; т=2 при объемной диффузии и т=3 Ри граничной диффузии; d — длина диффузионных путей, пример-10 равная среднему размеру зериа,

?9

Из уравнения (11.34) следует, что доля дислокационной составляющей ползучести сильнее возрастает с повышением напряжения, чем диффузионная ползучесть. Вклад диффузионной ползучести уменьшается с увеличением размера зерен.

Таким образом, отмечаются три вида зависимости ползучести от напряжения и структуры: ? ~ ? — пластическая текучесть; ?~?? — дислокационная текучесть; 8~d~m — диффузионная те^ кучесть.

Значительно сложнее обстоит дело с огнеупорными материала-] ми. Скорость текучести огнеупоров описывается общим уравнение» при ? > 1, т. е.:

в = ??" exp (—E/RT). (II. 35l

?-

Однако тождественность эмпирических уравнений еще не свидетельствует об адекватности механизмов ползучести. Большие скорости ползучести огнеупоров не объясняются диффузионными про цессами на атомном уровне.

По Вишневскому, ползучесть огнеупоров осуществляется меха-низмом макроскопического перемещения зерен и агрегатов дру относительно друга. Пластическая деформация огнеупора обуслов лена главным образом вязким течением межкристаллического вещест

страница 6
< 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
изготовление металлических боксов на стену
узи суставов кисти
Buderus Logano GE615 820
такси в аренду

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
(06.12.2016)