химический каталог




Технология огнеупоров

Автор К.К.Стрелов, П.С.Мамыкин

ва.

В этом случае скорость ползучести определяется кажущейся вязкостью аморфно-кристаллической структуры ?*:

в = ?/?* = ?/? (?/rf)2, (II. 3G\

где ? ¦— вязкость собственно стеклофазы по уравнению (11.33) ? — толщина прослойки аморфной фазы вокруг зерна d.

Таким образом, кажущаяся вязкость аморфно-кристаллической структуры ?* в (d/oi)2 раз больше, чем вязкость прослойки ?, что при достаточно больших размерах зерен дает ?*/? » (10* —¦ 10е) раз.

Межкристаллитное скольжение со временем приводит к созда иию деформационноустойчивого каркаса благодаря заклиниванию зерен или значительной рекристаллизации. На такой стадии ползучести проскальзывание будет затруднено и дальнейшая ползучесть будет идти в режиме пластично-вязкого течения, граничной или объемной диффузии.

Влияние основных факторов на ползучесть

Зависимость от напряжения. В области низких иапряжени; ?-gMO МПа скорость ползучести поликристаллических образцов, как правило, прямо пропорциональна напряжению, что соответствует диффузионно-вязкому течению. Когда п>1, например п«(3—5) то ?>??, что соответствует дислокационной ползучести. При дислокационной ползучести даже незначительное увеличение напряжения влечет за собой резкий рост скорости ползучести. Поэтому следуе эксплуатировать изделия в режиме линейной ползучести, когд: ?Влияние размера зерен. При я ~ ? и в ~ rf~2. Это значит, чтс при увеличении размера зерна в 3 раза скорость ползучести уменьшается приблизительно в 10 раз. Следовательно, процессы рекри.-

30

ггаллизации способствуют повышению сопротивляемости ползучести.

Керамика из MgO с меньшим размером кристаллов характеризуется при одинаковых условиях большей скоростью ползучести и меньшей длительной прочностью.

Влияние пористости. Скорость деформирования поликристаллических материалов при прочих равных условиях возрастает с увеличением пористости. Очевидная причина этого обстоятельства заключается прежде всего в повышении действительного напряжения на беспористое сечение образца.

Рис. II.Л. Влияние размера пор образцов на величину пористости, при которой происходит их разрушение вследствие ползучести при 1400° С и одинаковой эффективной нагрузки (т. е. нагрузки на беспористое сечение) 600 кПа. Образцы МХС обожжены при 1750° С

0 2 4 Средний размер пар, мкм

Существенно, что при увеличении среднего размера пор разрушение образца происходит при все более низкой пористости. Причиной разрушения является образование «нарушенной структуры» — слоя трещин и слоя пор (рис. 11.11).

Поскольку микротрещиноватаи структура обусловливает повышение ползучести изделий и одновременно увеличение их термостойкости, то высокие значения крипоустойчивости и термостойкости не совместимы в одном изделии.

Влияние примесей. Самая низкая скорость ползучести присуща наиболее чистым образцам. Очевидно, это связано с увеличением скорости диффузионных процессов при образовании твердых растворов с примесями. Катастрофически возрастает ползучесть (примерно в 104 раза) при введении в корунд нескольких процентов силикатов.

Ползучесть массовых огнеупоров. Ползучесть алюмосиликатных огнеупоров подчиняется уравнению (11.35). Механизм деформации заключается во взаимном смещении зерен и их агрегатов под влиянием напряжения в результате снижения вязкости межкристаллит-нои прослойки. Наименьшей ползучестью обладает динас.

Ползучесть в некоторых случаях является определяющим условием выбора соответствующего огнеупора. Например, при выборе огнеупорных изделий для воздухонагревателей (купол и насадка) руководствуются прежде всего величиной ползучести, определенной в течение 50 ч и более, поскольку в воздухонагревателях наблюдаются остаточные изменения при длительной службе в условиях высоких нагрузок и температур:

_ Высокоглинозе-Динас мнстый огнеупор

Содержание, %:

fi°a........... 95 12,2

?1?........... _ 81,8

31

Температура, °С, деформации под нагрузкой 0,2 МПа:

начало деформации .....

2%-ное сжатие.......

Ползучесть, %.........

1640

0,5

(1600°С;

Продолжен

1650 1710 0,8 (1500°С;

0,ЗМПа;50ч) 0,2 МПа; 50 ч

Ползучесть алюмосиликатных огнеупоров в восстановительно среде больше, чем в окислительной. Повышение давления газово среды также увеличивает ползучесть.

Наиболее низкой скоростью деформации при высоких темпера турах обладают магнезитовые изделия с высоким содержанием ок сида магния, и форстеритовые. В области средних температур само высокое сопротивление ползучести оказывают периклазошпинелид ные огнеупоры.

Уменьшению скорости ползучести магнезиальных огнеупоро способствуют: рост температуры обжига, образование прямой связ кристаллов, повышение чистоты материала (особенно снижение со держания силикатов) и т. п.

§ 4. ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

1. ТЕПЛОЕМКОСТЬ

Под теплоемкостью тела понимают количество тепла, затрачи ваемое на повышение температуры единицы массы тела на оди градус. По закону Дюлонга и Пти грамм-атомная теплоемкость всех твердых тел примерно одинакова — 25,116 Дж/(г-атом-К). Таку~~ теплоемкость имеет большинство оксидов и карбидов при 1000° С. Огнеупоры имеют теплоемкость в пределах 0,84—0,96 кДж (кг-К)

2. ТЕРМИЧЕСКИЙ КОЭФФИЦИЕНТ ЛИНЕЙНОГО РАСШИРЕНИЯ

Термическим коэффициентом линейного расширения называю увеличение линейных размеров тела при нагревании на 1 К (?, К-1)-Он зависит от строения кристаллической решетки и сил связи между атомами, молекулами или ионами. Типичная величина ? оксидов с плотной упаковкой при комнатной температуре составляет (6-т-8) · 10~е К-1 и возрастает при повышении температуры до (Ю-т-15) · 10~е К-1- У силикатов ? значительно ниже, например у кварцевого стекла 0,5 -10—? К-1. Объемное расширение тела ? при нагревании на 1 К примерно в три раза больше линейного:

? = 3?. (11.37)

Это соотношение справедливо для аморфных тел и кристаллов с кубической решеткой.

У анизотропных кристаллов величина ? в различных направлениях различна, что существенно влияет на свойства кристалличе-. ских тел. ,

32

Ниже приведен Термический коэффициент линейного расширения некоторых оксидных кристаллов при комиатиой температуре а-10·, К"1:

X оси Ц оси х оси II оси

С С С С

АШя.....· 8,3 9 ТЮ2 ...... 6,8 8,3

3AU03-2Si02 . . 4,5 5,7 ZrSi04 ...... 3,7 6,2

А12ТЮ5..... -?.,6 111,5 MgO....... 13,5« -

С повышением температуры анизотропия ? уменьшается (кристалл становится более симметричным). Наиболее анизотропны по ? материалы слоистого строения — графит, слюды. У сильно анизотропных веществ значение ? в одном из направлений может быть отрицательным. Такие материалы используют как противопригарные (кордиерит, алюмосиликаты лития и др.).

У многофазных материалов среднее значение ? может быть определено по формуле

_ aiKtFtIpt+atKtFt/p,+--- ??? Ki Ft/Pi

a°P~ KlFl/Pl + K2F2/p2 + --- ZKtFilpt '

где Кг — коэффициент всестороннего сжатия, Ki = E/[3(l—2?)]; ? — модуль упругости; ? — коэффициент Пуассона1; Fi —- массовая доля фазы i (в долях единицы); pj — плотность фазы, г/см3.

Поры не влияют на а, если непрерывной средой являются твердые фазы. Если материал состоит из слабо связанных частиц и не-, прерывной средой являются поры, то величина ? зависит от размера частиц, степени их сцепления и анизотропии.

3. ТЕМПЕРАТУРНЫЕ ШВЫ

Если огнеупорные изделия не имеют возможности свободного расширения при нагревании, то возникают значительные напряжения, часто превосходящие прочность материала. Максимальное напряжение (в пределах упругости) ота* определяется по формуле

о-тах = [Еа (Т0 - Гх)]/(1 - ?). (11.39)

Для шамотных изделий а=5,5-10~е К"1; ?=0,3 ТПа; ?=0,25; (Го—??) = Ю00° С, нагрев до 1000° С.

В этом случае omax=3-108·5,5-??"6· 1000 : 0,75 = 2,2 ГПа, что значительно больше предела прочности при сжатии.

С целью предотвращения разрушения изделий в кладке оставляют зазоры, называемые температурными швами.

Принимают следующие предельные расширения огнеупоров интервале температур от 20 до 1000° С*, %:

Шамотные....... 0,5—0,7

Динасовые....... 1,2—1,4

Магнезитовые...... 1,3—1,4

1 Для огнеупоров ориентировочно ??«?2 и в формуле (II. 38) вместо Ki можно брать ?,·.

* Термическое расширение равно аСр (Г2—Т\) 100%.

3-298 33

Хромомагиезитовые . . . 0,8—0,9 Форстеритовые . . . . .

Температурные швы, мм/1 пот. м кладки, принимают равными Шамотная ....... 5,2—7,8 '

Дииасовая....... 10,4—15,6 I

Магнезитовая...... 20,8

Хромомагнезитовая .... 15,6 ?

4. ТЕПЛОПРОВОДНОСТЬ 3

В твердых оксидах тепло передается упругими колебаниями решетки. Эти колебания апериодичиы, они, как говорят, квантуются. По аналогии с фотонами в теории света кваиты передачи тепла называют фоионами, а теплопроводность — фоиоииой. Теплопроводность зависит от атомной массы катиона.

Точно так же кристаллы с более сложным строением решетки имеют более низкую теплопроводность. Например, теплопроводность муллита ниже, чем у диоксида кремния и оксида алюминия.

Теплопроводность оптически анизотропных монокристаллов, как и их тепловое расширение, анизотропна. Разница в теплопроводности параллельно длинной оси и перпендикулярно ей с повышением температуры снижается. Анизотропия теплопроводности кварца при комнатной температуре около 1,7, а при 1000° С теплопроводность у кварца во всех направлениях одинакова. Теплопроводность огнеупорных изделий также анизотропна и объясняется анизотропией текстуры, получающейся при прессовании.

Теплопроводность кристаллических тел с повышением температуры снижается, при высокой температуре (1500—1600° С) несколько повышается, что вызвано увеличением теплопередачи излучением. Теплопроводность стеклообразных аморфных материалов (жидкой фазы) с повышением температуры увеличивается, начиная с 1500° С более резко из-за излучения. Теплопроводность огнеупоров зависит от составляющих фаз и характера их текстуры (см. рис. П.З).

В двухфазных (многофазных) материалах общая величина теплопроводности близка к теплопроводности той фазы, которая является сплошной средой, матрицей.

Зависимость теп

страница 7
< 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
плитка arco
линзы crazy шарнинган купить
зеркало в офис
вентилятор осевой оса 201-090-н-00550

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
(04.12.2016)