Trimiterea muncii tale bune la baza de cunoștințe este ușoară. Utilizați formularul de mai jos
Elevii, studenții absolvenți, tinerii oameni de știință care folosesc baza de cunoștințe în studiile și activitatea lor vor fi foarte recunoscători.
Ministerul Educației și Științei al Federației Ruse
Universitatea Tehnologică a Aviației de Stat din Rybinsk
numit după PA Solovyov
Departamentul de Stiinta Materialelor, Turnare, Sudare
pe discipline: "Chimia ceramicii și compozitelor"
pe tema: "refractare dinas"
A terminat un student al MLB-11
Profesor: Akutin AA
Silica poate exista într-o singură modificare amorfă și șapte modificări cristaline, care, având aceeași compoziție chimică, diferă între ele prin anumite proprietăți (forma cristalului, densitatea, indicele de refracție etc.). Modificarea cristalină de siliciu numite cristale, care apar în mod natural de cuart, tridimit si cristobalit cu fiecare diviziune a principalelor forme în b, c și d fază.
În natură, cea mai comună este cuarțul. Apare independent sub numele de "cuart" și ca parte integrantă a multor roci: granițe, gneisses, gresii etc.
Are de asemenea o modificare amorfă - sticlă de cuarț.
Când este încălzită, silicele trece de la o modificare la alta. Transformările de SiO2 se pot desfășura în două moduri, care diferă substanțial unele de altele. Prima este transformarea între diferite modificări în principalele forme de siliciu: cuarț, tridymit și cristobalit (Fig.). Aceste transformări sunt reversibile și se fac rapid.
Al doilea grup include conversia între principalele forme de silice - astfel de transformări au loc foarte încet, iar conversia cuartul tridimit sau cristobalit este practic ireversibilă.
Schema transformărilor polimorfe ale siliciului în timpul arderii unei dianuri (Fig.
Rata progresului lent al conversiilor crește odată cu creșterea temperaturii, cu o creștere a concasării și, de asemenea, în prezența mineralizatorilor (mieluri). În producția de dineu, acestea sunt var și substanțe care conțin oxid feros. În procesul de ardere a dianelor, CaO și FeO formează silicații cu punct de topire scăzut cu kermneme, care dizolvă silicele la temperaturi ridicate. Din soluția suprasaturată, silicea cristalizează ca o modificare care este mai puțin solubilă la temperatura de cristalizare.
Deoarece modificările kermnezem au densități diferite, conversiile schimbă volume.
Gradul de tranziție al cuarțului la tridymit și cristobalit poate fi judecat din densitatea articolelor calcinate. Cu cât densitatea este mai mică, cu atât este mai mare tranziția. Când se calcinează, este de dorit să maximizați cuarțul în tridymit, care are o schimbare de volum mai mică la răcire. În cazul în care așterne din slaboobozhzhennogo cărămidă cuptor, în care silicele nu a trecut în cristobalit sau tridimit, aceste transformări au loc în așezarea cuptor de încălzire. În acest caz, volumul cărămizilor va crește semnificativ, iar zidaria se poate prăbuși. articole dinas în care, la prăjirea o mare parte din cuarț mutat la tridimit sau cristobalit numit tridimitizirovannymi sau tridimit-cristobalit.
Materiile prime pentru producția de cianuri sunt cuarțite care conțin nu mai puțin de 95% SiO2. Cuarții constau din granule fine și microscopice de cuarț cimentat cu silice cu o cantitate mică de impurități ale altor compuși. Refractarea quartzitilor depinde de compoziția lor chimică și mineralogică, dar nu trebuie să fie mai mică de 1750 ° C.
După zdrobire și măcinare pe rulouri, cuarții sunt trimiși în mai multe fracții. Compoziția granulometrică a încărcăturii depinde de natura materiilor prime, de metodele de prelucrare a acestora și de scopul produselor. Dinas lot este compus din boabe de cuarțit din cea mai bună făină până la 5-6 mm. Pentru a lega boabe de quartzite în materiile prime, precum și pentru a accelera transformarea cuarțului, 1,5-3% din var este adăugată de obicei sub formă de lapte de var. Un amestec de cuartziți cu lapte de var este rulat de rolele de rulare. După turnare pe prese și uscare, materia primă este trasă în cuptoare de tunel.
Dinasul ars este cea mai importantă operațiune. Creșterea temperaturii ar trebui să fie uniformă și lentă, în special la punctele de tranziție a cuarțului de la o modificare la alta. Cu o creștere rapidă a temperaturii, boabe de cuarț crack, cărămizi crește foarte mult în volum și loosens. În plus, cu cât crește mai repede temperatura, cu atât mai puțin se formează faza lichidă. Cu o cantitate suficientă de fază lichidă, umple spațiul dintre granulele de recristalizare a cuarțului și percepe tensiunile care apar. Cu cantități insuficiente de fază lichidă are loc așa-numita uscat-prevraschenieb cuarț b-cristobalit, în timp ce prime datorită creșterii puternice a umfla volum și crăpături.
Temperatura maximă de ardere nu trebuie să depășească 1460 ° C, deoarece, la o temperatură mai mare în b cristobalit b devine nu numai cuarț, ci și b-tridimit. O cantitate mare de cristobalit în dinas este nedorită, deoarece volumul va varia foarte mult cu încălzire și răcire. Când se răcește dinasele calcinate, ar trebui să se acorde atenție, în special atunci când silicele trece de la o modificare la alta. Conditiile de incalzire pentru ceas trebuie de asemenea respectate atunci cand sobele sunt incalzite. dinastic refractar cuarțit
Pentru tipic de produse de silice refractaritate relativ scăzută (1710--1720 ° C), dar temperatura ridicată a începutului de deformare sub sarcină (1620--1660 ° C). Dinasul tridimito-cristobalit își păstrează rezistența mecanică și nu-și schimbă forma până la aproape punctul de topire. Prin urmare, cărămizile dinas sunt utilizate pe scară largă în metalurgie, în special în cazul în care rezistența mecanică ridicată este necesară la temperaturi ridicate. Stabilitatea termică a dinaselor este foarte mică, nu mai mult de două schimbări termice, dar cu încălzire și răcire lentă, dinasul este capabil să tolereze bine mai multe schimbări de căldură fără a-și pierde puterea mecanică.
Conform rezistenței chimice, dinasul este de obicei refractar acid. Schimbarea dimensiunilor unei dianuri bine arse, complet recristalizate în timpul încălzirii este nesemnificativă. Dar, deoarece la fabricarea cărămizilor nu se realizează conversia completă a cuartului, are loc o creștere a volumului cu încălzire repetată. Astfel, atunci când este încălzit la 1450 ° C, schimbarea dimensiunilor liniare ajunge la 1,6-2,1%, iar extinderea ulterioară poate ajunge la 0,7%. Acest lucru trebuie luat în considerare la instalarea cuptorului, asigurând cusături de temperatură.
Din materialele refractare Dinas se utilizează pe scară largă arcele de cuptoare de topire datorită lipsei de contracție suplimentară la o durată lungă de viață în condiții de temperatură ridicată.
Principalele proprietăți ale materialelor refractare
Refractarea se referă la capacitatea materialelor de a rezista la temperaturi ridicate, fără a se deforma sub influența propriei greutăți. Când este încălzit, materialul refractar este în primul rând înmuiat prin topirea acestuia cu o componentă cu punct de topire scăzut. Încălzind, vracul începe să se topească și vâscozitatea materialului scade treptat. Procesul de topire a materialelor refractare este exprimat într-o trecere treptată de la o stare solidă la o stare lichidă, intervalul de temperatură de la debutul de înmuiere la topire, uneori ajungând la câteva sute de grade. Prin urmare, punctul de înmuiere este utilizat pentru a caracteriza refractarea.
În acest scop, pentru a determina refractarea materialelor, se utilizează piroscop ceramic (PC). Piroskopy sunt piramida triedru, trunchiate în înălțime și 6 cm, cu o bază sub forma unui triunghi echilateral cu laturile egale cu 1 cm. Fiecare piroskopu corespunde unei anumite temperaturi de înmuiere, adică. E. Temperatura la care piroskop înmuiat, astfel încât vârful atinge o susține. Marcarea piro-scopurilor indică refractarea sa, redusă cu un factor de zece. Pentru a determina refractarea materialului, se face o piramidă în funcție de mărimea pirosopului. Proba de testare, împreună cu mai multe piro-scopuri de numere diferite, este montată pe un suport și introdusă într-un cuptor electric. Testul pentru refractare este redus la monitorizarea decolorării (scăderii) eșantioanelor în comparație cu piro-scopurile în anumite condiții de încălzire. Refractoritatea materialului este indicată de numărul acelui piro-scop cu care eșantionul a căzut simultan.
Deformare sub sarcină la temperaturi ridicate.
În zidăria cuptorului, refractările sunt supuse unei forțe, în general, compresive, care crește atunci când cuptorul este încălzit. Pentru a evalua rezistența mecanică a materialelor refractare, se determină, de obicei, dependența modificării solicitării de temperatura la o sarcină constantă.
Dependența dintre deformarea materialelor refractare sub sarcină și temperatură: 1-cromit, 2-chamot, 3-magnezit, 4-diane.
Toate produsele refractare sunt poroase. Mărimea porilor, structura și cantitatea lor sunt foarte diverse. Porii individuali sunt fie conectați unul la altul și la atmosferă, fie reprezintă spații închise în interiorul produsului. distinge prin urmare o porozitate deschisă sau aparentă în care porii comunică cu atmosfera, porozitatea închisă atunci când porii nu sunt scoase la exterior, iar porozitatea adevărată sau totală, t. E. Total.
Porozitatea deschisă se calculează pe baza datelor de măsurare a absorbției apei și a densității volumetrice a produselor refractare.
Capacitatea termică a materialelor refractare determină viteza de încălzire și răcire a căptușelii și costul căldurii pentru încălzire. Acest lucru este deosebit de important în funcționarea cuptoarelor în șarje. Capacitatea termică depinde de compoziția chimico-mineralogică a materialelor refractare. Se determină prin metoda calorimetrică. Capacitatea de căldură crește de obicei nesemnificativ odată cu creșterea temperaturii. Valoarea sa medie se situează în intervalul 0,8-1,5 kJ / (kg-K).
Conductivitatea electrică este parametrul determinant al materialelor refractare utilizate pentru căptușirea cuptoarelor electrice. La temperaturi normale, de obicei toate materialele refractare sunt dielectrice bune. Pe măsură ce crește temperatura, conductivitatea lor electrică crește rapid și devin conductori. Conductivitatea electrică a materialelor cu porozitate ridicată la temperaturi ridicate scade.
Constanța formei și volumului.
Atunci când materialele refractare sunt încălzite în cuptoare, volumul lor se modifică sub influența a doi factori - expansiunea termică și contracția (sau creșterea). Expansiunea termică a celor mai multe refractare este mică. Mult mai important este modificarea volumului refractarului la temperaturi ridicate datorită transformărilor care au loc. Astfel, produsele chamotte se micsorează ca urmare a formării unei anumite cantități de fază lichidă și a compactării șarpelui. De obicei, această scădere a volumului este mai mare decât expansiunea termică și duce la o creștere a cusăturilor. Produsele Dinas cresc volumul când sunt încălzite datorită proceselor suplimentare de recristalizare. Creșterea volumului produsului în timpul serviciului contribuie la compactarea îmbinărilor din zidărie. Schimbarea volumului de materiale refractare este evaluată prin încălzirea cu precizie a probelor măsurate în cuptor.
Rezistența termică se numește capacitatea refractarelor de a nu rupe cu schimbări bruște de temperatură. Acest lucru este important în special pentru materialele refractare care funcționează în cuptoarele tip lot. Cu cât este mai mare conductivitatea termică a materialului, porozitatea acestuia și mărimea granulelor, cu atât este mai scăzut coeficientul termic al dilatării liniare, densitatea, dimensiunile produsului și modificările volumului în transformările alotropice.
Pentru a determina stabilitatea termică, utilizați o probă sub formă de cărămidă. Proba se încălzește timp de 40 de minute la 850 ° C, apoi se răcește timp de 8-15 minute. Ciclul de încălzire și răcire se numește schimbul de căldură. Răcirea poate fi numai în aer (schimb de căldură în aer) sau mai întâi în apă timp de 3 minute, apoi în aer timp de 5-10 minute (schimburi de căldură în apă). Încălzirea și răcirea se efectuează până când pierderea de masă a eșantionului (datorată cioplirii pieselor) atinge 20%. Rezistența termică este estimată de numărul de chiuvete condimentate.
Rezistența chimică a materialelor refractare este înțeleasă ca capacitatea lor de a rezista la distrugerea de efectele chimice și fizice ale produselor formate în cuptor - metal, zgură, praf, cenușă, vapori și gaze. Cel mai mare efect asupra refractarelor în cuptoarele de topire este furnizat de zguri. În ceea ce privește acțiunea zgurilor, materialele refractare pot fi împărțite în trei grupe - acide, de bază și neutre.
Acidurile refractare sunt rezistente la zguri acide care conțin o cantitate mare de SiO2. dar sunt corodate de zgurii principali. Refractorul acid este dinas. Dinas este rezistent la acțiunea oxidării și reducerii gazelor.
Principalele refractare sunt rezistente la acțiunea zgurii principale, dar sunt corodate de cele acide. Acestea includ refractare care conține oxizi de calcar, magneziu și alcalin (dolomită, magnezită, etc.).
Refractoriile neutre (intermediare), care conțin oxizi amorfi, reacționează atât cu zguri acide, cât și cu zgura de bază, dar într-o măsură mult mai mică decât cele acide și cele de bază. Acestea includ minereu de fier cromat care conține FeO-Cr2O3 ca principal constituent.
În funcție de scopurile pentru care se utilizează materiale refractare, conductivitatea termică trebuie să fie ridicată sau scăzută. Astfel, materialele destinate incinerării cuptoarelor ar trebui să aibă o conductivitate termică scăzută pentru a reduce pierderile de căldură în spațiul din jur și pentru a spori eficiența cuptorului. Cu toate acestea, materialele pentru fabricarea creuzetelor și a mufelor trebuie să aibă o conductivitate termică ridicată, care reduce scăderea temperaturii în pereții lor.
Odată cu creșterea temperaturii, conductivitatea termică a majorității refractarelor crește. Excepțiile sunt produse magnezite și carborundum a căror conductivitate termică scade odată cu aceasta. Conductivitatea termică a tuturor materialelor refractare scade odată cu creșterea porozității. Cu toate acestea, la o temperatură ridicată (peste 800-900 ° C), creșterea porozității are un efect redus asupra conductivității termice. Configurația și dimensiunea porilor care determină transferul termic convectiv în interiorul porilor sunt influențate. O creștere a conținutului fazei cristaline în material duce la o creștere a conductivității termice.
Dependența dintre coeficientul de conductivitate termică a materialelor refractare și temperatura:
1 - magnezită; 2 - cromomagnezit; 3 - dinastii; 4 - musetel; 5 - penochamot
Rezistența la zgură depinde de viteza reacțiilor chimice ale zgurii refractare și de viscozitatea zgurii. Cu zgură vâscoasă și rate scăzute de reacție, produsul refractar poate funcționa bine. Pe măsură ce crește temperatura, rata reacțiilor chimice crește și viscozitatea zgurii scade, astfel încât chiar și o ușoară creștere a temperaturii (cu 25-30 ° C) duce la o creștere semnificativă a coroziunii materialelor refractare. Produsele poroase cu pori deschise sunt mai puțin rezistenți la dărâmături decât cele mai densi. Suprafața netedă exterioară a crustei de cărămidă este mai rezistentă la zgură decât suprafața aspră a coturilor. Crăpăturile produsului reduc, de asemenea, rezistența la zgură.
Pentru a determina rezistența la zgură, se folosesc două metode - statice și dinamice. Cu o metodă statică, se introduce o gaură cilindrică în refractar, în care se toarnă o zgură fin divizată. Produsul este încălzit în cuptor la temperatura de funcționare (dar nu sub 1450 ° C) și se menține la această temperatură timp de 3-4 ore. Rezistența la zgură este evaluată calitativ în funcție de gradul de dizolvare a produsului în zgură și de adâncimea penetrării acestuia în produs. Cu o metodă dinamică, o zgură pulverizată (1 kg) se toarnă în caramida refractară test instalată vertical în cuptor la 1450 ° C timp de 1 oră. Pe măsură ce se topește și se scurge pe suprafața cărămizii, zgura consumă brazde în ea. Grosimea coroziunii este determinată de pierderea volumului (în centimetri cubi), luând în considerare contracția suplimentară a cărămizii.
Permeabilitatea la gaze depinde de natura refractarului, cantitatea de porozitate deschisă, omogenitatea structurii produsului, temperatura și presiunea gazului. Odată cu creșterea temperaturii, permeabilitatea gazelor refractare scade, deoarece volumul gazului crește și crește viscozitatea acestuia. Refractarele ar trebui să aibă, eventual, mai puțină permeabilitate la gaz, în special cele utilizate pentru fabricarea retorturilor, mufe, creuzete. Cea mai mare permeabilitate la gaze în produsele chamotte, cea mai mică în dinas.
Găzduit pe Allbest.ru