Презентация "Физико-химические свойства огнеупоров" по физике – проект, доклад

2. Физико-химические свойства огнеупоров

1. Макроструктура ( пористость, газопроницаемость, удельная поверхность, характеристика текстуры). 1.1 Пористость. Различают открытые, закрытые поры. Поэтому различаю общую пористость и открытую (кажущуюся). П отк = ((а2-а1)/V)х100 динас - 20-25; шамот - 24-30; высокоглиноземистые огнеупоры - 10-30; периклазовые огнеупоры -

2. Прочностные свойства 2.1 Механическая прочность Огнеупоры при комнатной температуре характеризуется хрупким разрушением при сжатии. В качестве показателя используется предел прочности при сжатии сж. Для обычных изделий сж = 20-50 МПа, для плотных – до 100 МПа, прочность зависит от пористости. Значения сж для некоторых огнеупоров такие, МПа: динасовые - 17,5-25; шамотные - > 25; высокоглиноземистые огнеупоры - > 45; периклазовые огнеупоры - > 40; хромопериклазовые огнеупоры - > 25. Огнеупорные материалы определяются мерой хрупкости. Механическая прочность при высоких Т. 2.2 Температура деформации под нагрузкой определяется под нагрузкой 0,2 МПа. При этом отмечают температуру начала деформации (размягчения), 4 % и 40 % сжатие образца высотой 50 мм и диаметром 36 мм. Деформация под нагрузкой при высоких температурах определяется количеством образующейся жидкой фазы и ее распределением в образце. Температура 4 % деформации является по существу предельной температурой службы огнеупора, а 40 % деформации – температурой разрушения образца.

2.3 Ползучесть - необратимая пластическая деформация материала при высокой температуре под воздействием напряжений, меньших предела прочности. Зависит от структуры, пористости, примесей, условия эксплуатации. По увеличению ползучести массовые огнеупоры располагаются в следующий ряд: динасовые ˂высокоглиноземистые ˂периклазовые ˂шамотные. 3. Теплофизические свойства 3.1 Теплоемкость - количество тепла, затрачиваемое на повышение температуры единицы массы тела на 1 градус. Теплоемкость огнеупоров 0,84-0,96 кДж(кгК), средняя удельная – 1,04-1,26. 3.2 Термический коэффициент линейного расширения – это увеличение линейных размеров тела при нагревании на 1 К, т. е. приростом их линейных размеров по отношению к первоначальным размерам при нагревании на 1°. Коэффициент линейного температурного расширения большинства огнеупорных изделий в пределах температур до 1000° С не превышает десятых долей процента от их первоначальных линейных размеров при комнатной температуре. Наибольший коэффициент линейного температурного расширения имеют магнезитовые изделия — 0,000013—0,000014 град-1, а наименьший карбидкремневые — 0,0000047 град-1. У шамотных изделий коэффициент линейного температурного расширения находится в пределах 0,0000052— 0,0000058 град-1. Показатель зависит от физико-химических реакций и температуре обжига.

3.3 Температурные швы Огнеупоры должны иметь возможность свободного расширения при нагревании. При кладке принимают следующие предельные расширения в интервале температур 20-1000 С,% Шамотные – 0,5-0,7, динасовые -1,2-1,4, магнезитовые – 1,3-1,4, хромомагнезитовые – 0,8-0,9, форстеритовые – 1,1. Температурные (толщина) швы, мм/1 пог. м кладки, принимают равными: Шамотная – 5,2-7,8, Динасовая – 10,4-15,6, Магнезитовая – 20,8 , Хромомагнезитовая – 15,6, корундовая – 14,2. 3.4 Теплопроводность, (Вт/м*К) - зависит от составляющих фаз и характера их структуры и определяется той фазой, которая является сплошной средой. Аккумулирующая способность огнеупоров, (Втxс0,5/м2xК характеризует способность материала принимать при нагреве и отдавать при охлаждении теплоту. Эта величина имеет большое значение при выборе огнеупоров, работающих в периодических условиях: футеровка печей, насадка регенератора и т.п.

3.5 Температуропроводность , (м2/с) – характеризует скорость распространения температуры . Температуропроводность и теплопроводность являются двумя из наиболее важных параметров веществ и материалов, поскольку они описывают процесс переноса теплоты и изменение температуры в них. Величина коэффициента температуропроводности зависит от природы вещества. При температуре выше 1600-1800 огнеупоры начинают испаряться 4. Термические свойства 4.1 Постоянство объема (дополнительные рост и усадка). Важный критерий при подборе огнеупоров для футеровки. 4.2 Термостойкость – способность огнеупоров противостоять, не разрушаясь, колебаниям температуры при нагревании или охлаждении. Термостойкость характеризуется числом теплосмен, т.е. циклов нагрева и охлаждения. Различают водяные и воздушные теплосмены. При водяных теплосменах образец (кирпич 230x113x65 мм) нагревают до 1300oС, выдерживают его 10 мин при этой температуре, а затем охлаждают в проточной воде (5-25oС) в течение 5 мин. Эти циклы (теплосмены) продолжают до тех пор, пока образец не потеряет 20 % первоначальной массы. Большое влияние на термостойкость оказывает химико-минералогический состав и зерновой состав огнеупора. Термостойкость Тс1300 – вода некоторых огнеупоров равна: динасовых – 1-2; шамотных – 10-25; высокоглиноземистых – 15-20; периклазовых – 1-2; периклазохромитовых – 5-20. При воздушных теплосменах кирпич нагреваю до 800oС и охлаждают в потоке компрессорного воздуха до потери 20 % массы. В настоящее время этот метод не используется.

4.3 Усталость. Огнеупоры часто испытывают циклические нагрузки, сопровождающиеся расширением и сжатием. В некоторых конструктивных элементах кладки изменения размеров огнеупоров не могут компенсироваться температурными швами (арочные своды), в огнеупорах накапливаются переменные по знаку напряжения. На усталость огнеупоров влияет температура, продолжительность нагрева, время простоя, разогрев футеровки. 4.4 Термическое старение. Длительная служба приводит к разрушению огнеупоров. Характер разрушения отличается от обычного шлакоразъедания или растрескивания при термическом ударе. Процессы связаны с перерождением структуры, при которых увеличивается пористость, ползучесть, снижается прочность, термостойкость. 5. Химическая стойкость - способность огнеупоров не разрушаться в результате различных химических реакций – коррозии (переход их твердого в жидкое). При взаимодействии шлака с огнеупором бывают два крайних случая. (пример) 5.1 Шлакоустойчивость – процесс взаимодействия огнеупоров со шлаками включает в себя пропитку, смачивание и растрескивание, растворение, химические реакции, эрозию. Большую роль в процессе играет пористость. Динасовые и алюмосиликатные огнеупоры образуют с FeO наиболее легкоплавкие расплавы; периклазовые обладают минимальной растворимостью, оксид кальция с динасовыми и алюмосиликатными огнеупорами образует легкоплавкие соединения, а с MgO высокоогнеупорные составы. По этой причине MgO и CaO находят широкое применение для футеровки мартеновских печей и кислородных конвертеров.

1. Формы изделий, размеры и отклонения, поверхности

Брус

ГОСТ 8691 Изделия огнеупорные общего назначения

№1-10

Размеры: (ахбхв) – 230х172х75 (65), Размеры: (ахбхв) – 172х117х75 (65) 250х187х75 (65), 300х225х65 187х124х75 (65) размеры: № 11-15 № 16-19 ахбхвхв1 – 230х114х75х65 (55) 230Х114Х65Х55 (45), 230Х150Х75Х45 250Х124Х75Х65, 250Х124Х55(45) 172х114х65х55 (45), 300х150х65 (55, 45) 345х150х75х65 (55), № 20-32

1. Формы изделий, размеры и отклонения, поверхности трехчетвертной клин торцевой (одностор.двустр) двусторон.

Размеры: ахбхвхв1 230х114х75х65(55) 230х114х65х55 (45) 230х150х65х55 (45) 250х174х75х65 (55) 250х124х65х55 (45) № 42-48

№ 20-32, клин торцевой полуторный № 33-41 Размеры : 230Х172Х75Х65 (55) 230Х172Х65Х55 (45), 250Х187Х75Х65 250Х187Х65Х55 (45) 300Х225Х65Х55 (45)

Клин трапецеидальный (двустрон. и одностор.) клин трапецеидальный поперечный № Клин трапецеидальный ГОСТ Р 51262.2 Изделия огнеупорные клиновые общего назначения ГОСТ 390 Изделия огнеупорные шамотные и полукислые общего назначения и назначения и массового производства ГОСТ 21436 Изделия огнеупорные и высокоогнеупорные для футеровки вращающихся вращающихся печей (39, МКЦ, МКРЦ, МЛЦ, МЛЦ, ПШЦ, ШЦП-1,3, ХПЦ, ПХЦ, ПШЦ) ГОСТ Р 53933 Изделия огнеупорные для футеровки сталеразливочных ковшей (более 45 типоразмеров) № 49-54, размеры: ахбхб1хв № 55-59, размеры: аха1хбхв ВГПУ, ПУПК, ПУСК, АПУК, ШКУ, ШКП, 230х114х96х65 230х180х114х65 КВКБ, МКРП, МККС. 230х114х76х65 230х190х114х65 ГОСТ 1566-96 Изделия огнеупорные 230х114х56х65 230х200х114х65 динасовые для электросталепла- 345х150х125х75 230х210х114х65 вильных печей, марки ЭД, ЭД-1., 345х150х90х75 230х220х114х65 18 типоразимеров 345х150х80х75

1. Формы изделий, размеры и отклонения, поверхности рабочая поверхность изделия: Поверхность изделия, находящаяся в контакте с расплавом металла или шлака. шовная поверхность изделия: Поверхность изделия, по которой огнеупорные изделия соединяются между собой. поверхность изделия, обращенная к кожуху: Поверхность изделия, противоположная рабочей поверхности. ГОСТ 28833 Дефекты огнеупорных изделий

1. Формы и размеры изделий, отклонения

ГОСТ 162-90 Штангенглубиномеры. Технические условия ГОСТ 164-90 Штангенрейсмасы. Технические условия ГОСТ 166-89 (ИСО 3599-76) Штангенциркули. Технические условия ГОСТ 427-75 Линейки измерительные металлические. Технические условия ГОСТ 2310-77 Молотки слесарные стальные. Технические условия ГОСТ 3749-77 Угольники поверочные 90°. Технические условия ГОСТ 7502-98 Рулетки измерительные металлические. Технические условия ГОСТ 8026-92 Линейки поверочные. Технические условия ГОСТ 8179-98 (ИСО 5022-79) Изделия огнеупорные. Отбор образцов и приемочные испытания ГОСТ 10905-86 Плиты поверочные и разметочные. Технические условия ГОСТ 15136-78 Изделия огнеупорные. Метод измерения глубины отбитости углов и ребер ГОСТ 20010-93 Перчатки резиновые технические. Технические условия ГОСТ 25706-83 Лупы. Типы, основные параметры. Общие технические требования ГОСТ 28833-90 Дефекты огнеупорных изделий. Термины и определения СТ СЭВ 543-77 Числа. Правила записи и округления

До 100 мм - ±1 мм 100-200 мм - ± 1,5-2 мм Свыше 300 мм - ± 2-3 мм.

Вопросы для самоконтроля 1. Дайте понятие термину «огнеупоры» 2. Дайте понятие термину «огнеупорность» 3. Приведите не менее 3 принципиальных отличий формованных и неформованных огнеупоров. 4. Дайте понятие терминов: торец, плашка, Ребро, рабочая поверхность. 5. Напишите по пять важнейших свойств формованных и неформованных огнеупоров