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.