Химический состав и огнеупорность шамотных изделий

НМетАУ
 
 
 
 
 
 
Реферат на темы:
 
 
1.     Химический состав и огнеупорность шамотных изделий
2.     Объяснить понятие «открытая пористость»
 
 
по предмету:
«Огнеупорные неметаллические материалы»
 
 
 
 
Выполнил:
Студент гр. ПН-08
Храпко Н.И.
Проверил:
Погребная Н.Э.
 
 
 
 
Днепропетровск
2010 г.
1.     Шамотные изделия
 
Шамот (франц. chamotte), огнеупорная глина или каолин, обожжённые до потери пластичности, удаления химически связанной воды и той или иной степени спекания. Иногда Ш. называют также некоторые другие исходные материалы для производства огнеупоров, обожжённые с целью окускования порошков (нередко в смеси с глиной) и стабилизации свойств материала (высокоглинозёмистый, корундовый, цирконовый «Ш.»). Ш. получают обжигом (преимущественно при 1300—1500 °С) во вращающихся, шахтных или других печах исходного сырья в виде естественных кусков или брикетов, приготовленных на ленточных, вальцевых и других прессах. Степень спекания Ш. характеризуется водопоглощением, которое обычно составляет от 2—3 до 8—10% (для «низкожжённого» шамота 20—25%). После дробления и измельчения Ш. применяют в качестве отощающего (уменьшение пластичности и усадки при сушке и обжиге) компонента шамотных масс при формовании изделий (или, соответственно, высокоглинозёмистых и других огнеупоров), изготовлении мертелей, торкрет-масс, в качестве заполнителя огнеупорных бетонов и т.д. В середине 20 в. Ш. начали применять и в скульптуре (преимущественно небольшие статуэтки).
 
Характеристика:
1.                     Достаточная механическая прочность;
2.                     Хорошая сопротивляемость длительным механическим нагрузкам при температуре службы (высокая жаростойкость);
3.                     Способность огнеупора выдерживать в течение длительного времени достаточно большие скорости подъема, снижения (термостойкость);
4.                     Постоянство объема огнеупора при температуре службе, т.е. незначительные величины его дополнительной усадки или дополнительного роста;
5.                     Правильность формы, точность размеров и внешний вид в соответствии с техническими условиями.
 
 
ГОСТ 390-96
Основной компонент – Al2O3 – не менее 30%
 
Наименование продукции:
1.                     Горелочные камни для газовых горелок котельных ДКВР-10/13; ДКВР-6,5/13; ДКВР-20/13
2.                     Горелочные огнеупоры для печей хлебозавода:
Г4-ХПФ-21.002 – кольцо топочное;
Г4-ХПФ-21.004 – футеровка трубы.
3.                     Шамотные огнеупоры несложной конфигурации по чертежам заказчика.
4.                     Шамотный порошок.
 
Шамотные огнеупорные изделия, наиболее распространённый вид алюмосиликатных огнеупорных изделий. Содержат 28—45% Al2O3. Изготовляются из огнеупорных глин и каолинов, отощённых шамотом, реже непластичной глинистой породой, кварцем. Применяются в доменных, нагревательных, обжиговых печах, при разливке стали и т.д.
Алюмосиликатные огнеупорные изделия, состоят преимущественно из глинозёма (Al2O3) и кремнезёма (SiO2), получаются обжигом при t 1250—1450°С (при высоком содержании глинозёма — до 1750°С), обеспечивающей превращения исходных минералов в новообразования. Различают А. о. и.: полукислые (до 28% Al2O3, 65—85% SiO2), шамотные (28—45% Al2O3) и высокоглинозёмистые (свыше 45% Al2O3).
Полукислые и шамотные А. о. и. изготовляют из глины или каолина, смешанных с измельченным шамотом. В полукислые может добавляться кварц, обычно в виде песка. Шамотные А. о. и. на основе каолина называются также каолиновыми, а содержащие более 70% шамота — многошамотными. Высокоглинозёмистые А. о. и. получают из горных пород, содержащих больше 45% Al2O3, а также из искусственных материалов (технического глинозёма, электрокорунда). Высокоглинозёмистые А. о. и. подразделяются на муллитокремнезёмистые (45—62% Al2O3), муллитовые (62—72%), муллитокорундовые (72—90% ) и корундовые (свыше 90% ).
 
Изготовляют А. о. и. прессованием полусухих (увлажнённых до 6—9%) порошкообразных масс на механических или гидравлических прессах. Некоторые виды изделий, преимущественно фасонные сложной конфигурации, формуют из пластичных масс с влажностью 17—22%. Обжигают изделия в промышленных печах, большей частью туннельных непрерывного действия. Виды и размеры изделий различны: кирпичи простой формы, плиты, трубы, мелкие и крупные изделия сложной формы и др.
Свойства А. о. и. (см. таблицу) отличаются большим разнообразием в зависимости от используемого сырья и способов обработки.
Основные свойства алюмосиликатных огнеупорных изделий, наиболее распространённых в СССР
 
Показатели
Полукислые изделия
Шамотные изделия
Высокоглинозёмистые изделия
класс А
класс Б
класс А
класс Б
ВГО-62
ВГУ-62
ВГО-72
Огнеупорность, не ниже, °С
1710
1670
1730
1670
1800
1800
1800
Пористость кажущаяся, не выше, %
27
30
30
30
24
17
24
Предел прочности при сжатии, не ниже, Мн/м2*
10
 
15
 
12,5
 
12,5
 
25
 
60
 
30
Шлакоустойчивость
умеренная
умеренная
хорошая
Хорошая
Хорошая
отличная
отличная
Термостойкость
хорошая
умеренная
хорошая
хорошая
хорошая
умеренная
хорошая
 
2.  ПОРИСТОСТЬ
Пористость – одна из важнейших характеристик теплоизоляционных материалов, позволяющая оценивать долю (процентное содержание) газовой (воздушной) фазы в объеме материала. Принято подразделять пористость на истинную (общую), открытую и закрытую.
Истинная пористость характеризует отношение общего объема всех пор к объему материала (в долях или процентах).
Открытая пористость – отношение общего объема сообщающихся пор к объему материала (определяется экспериментально путем водонасыщения).
Закрытая пористость характеризует объем закрытых пор в объеме материала.
Для зернистых материалов (засыпной теплоизоляции) введено понятие пустотности, которая характеризует объем межзерновой пористости.
Значения пористости для теплоизоляционных материалов различной пористой структуры.
Ячеистый бетон (ячеистая структура) – истинная пористость 85- 90%, открытая пористость 40 – 50%,закрытая пористость 40 — 45%;
Пеностекло (ячеистая структура) – истинная пористость 85- 90%, открытая пористость 2 – 5%, закрытая пористость 83 — 85%;
Пенопласты (ячеистая структура) – истинная пористость 92- 99%, открытая пористость 1– 55%, закрытая пористость 45 – 98%;
Минераловатные материалы (волокнистая структура) – истинная пористость 85 — 92%, открытая пористость 85 – 92%, закрытая пористость 0%;
Перлитовые материалы (зернистая структура) – истинная пористость 85 — 88%, открытая пористость 60– 65%, закрытая пористость 22 – 25%.
Объем истинной пористости определяется содержанием в материале каркасообразующих элементов (волокон, зерен, мембран, образующих межпоровые перегородки в ячеистых структурах), прочностью этих элементов и образованного ими каркаса. Чем выше прочность структурообразующего материала и чем прочнее связи между элементами каркаса, тем больше может быть истинная пористость теплоизоляционного материала.
Для материалов с волокнистой и зернистой структурой значения истинной пористости не являются величинами постоянными, так как даже при небольшой нагрузке истинная пористость снижается за счет уплотняемости. После снятия нагрузки у волокнистых материалов возможно частичное восстановление истинной пористости за счет упругого последействия волокон.
В технологии теплоизоляционных материалов применяют ряд приемов для повышения истинной пористости. Для материалов с волокнистой структурой это достигается путем уменьшения диаметра волокна до предела, обеспечивающего малую сминаемость минеральной ваты, снижением содержания связующего в материале за счет повышения его адгезионных и когезионных свойств, а также путем направленного ориентирования волокон по отношению к нагрузке при эксплуатации материалов. Для материалов с зернистой структурой – применением зерен монодисперсного гранулометрического состава, повышением их прочности, увеличением внутризерновой пористости, снижением расхода связующего путем уменьшения его вязкости, поризацией связующего. Для материалов с ячеистой структурой – повышением прочности межпоровых перегородок и уменьшением их толщины.
Повышение общей пористости может быть также достигнуто конструкционными приемами, путем снижения эксплуатационной нагрузки на теплоизоляционный слой конструкции.
Открытая пористость ухудшает эксплуатационные свойстватеплоизоляционных материалов, являясь причиной проникновения влаги и газов вглубь изделий. Это способствует резкому повышению теплоемкости и теплопроводности теплоизоляции, интенсификации химической и физической коррозии твердой фазы.
Закрытая пористость обеспечивает повышенную эксплуатационную стойкость строительной теплоизоляции. При производстве теплоизоляционных материалов с ячеистой структурой закрытая пористость стремятся увеличить. Это достигается оптимизацией процесса порообразования путем направленного регулирования его кинетики и реологических характеристик формовочных смесей.
Однако при устройстве высокотемпературной теплоизоляции предпочтение отдается материалам с волокнистой структурой, они намного лучше выдерживают резкие колебания температуры, так как элементы, слагающие их структуру, способны деформироваться без разрушения каркаса и релаксировать за счет этого температурные напряжения.
Размер и форма пор оказывает существенное влияние не только на теплопроводность теплоизоляционных материалов, но и на их прочностные характеристики. Снижение размера пор в материалах с любой структурой до определенного размера в зависимости от прочности и степени связности каркасообразующего материала является одним из эффективных приемов повышения прочности высокопористых изделий.
Форма пор также оказывает влияние на прочность теплоизоляционных материалов. Наилучшие показатели прочности имеют ячеистые и зернистые материалы со сферическими порами и зернами. Форма пор является причиной анизотропии свойств теплоизоляционных материалов. Материал с продолговатыми или эллиптическими порами неравнопрочен. Его прочность ниже при положении нагрузки параллельно короткой оси. Для теплопроводности же наблюдается обратная зависимость.