![]() Главная страница Случайная страница КАТЕГОРИИ: АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника |
Деформация при нагреве и ползучесть
При оценке свойств огнеупорных и конструкционных материалов весьма широкое применение получил способ нахождения температуры, вызывающей определенную величину деформации сжатия при постоянной нагрузке 2 кг/см2 (в США и Англии принята нагрузка 1, 75 кПсм2). При таких испытаниях температура поднимается с постоянной скоростью 4—5 Практически нагрузка в вертикальных стенах промышленных печей и топок значительно ниже контрольной (2 кг/см2), и лишь в отдельных случаях она достигает 0, 5—1 кг/см2. К тому же при одностороннем нагреве футеровки нагрузку несет более холодная часть ее. Однако в сводах и несущих опорах, особенно обогреваемых со всех сторон, размягчение огнеупорного материала может являться причиной его разрушения. Особенно большое значение имеет температура деформации огнеупорных изделий при службе в распорных сводах высокотемпературных печей и топок, например мартеновских печей. Размягчение обогреваемой нижней части свода, несущей основную нагрузку, может вызвать его оседание, деформацию и разрушение. Значительный перегрев и соответствующая степень размягчения могут привести к деформации и вертикальной стены под давлением собственного веса. В большинстве случаев огнеупорная футеровка одновременно разрушается и от химического воздействия шлаков, золы топлива, пыли руды, паров и газов. Понятно, что ошлаковывание огнеупора изменяет его химико-минералогический состав, при этом увеличивается количество жидкой (стекловидной) фазы, в связи с чем снижается строительная прочность материала при высоких температурах. Температура деформации огнеупорных материалов определяется прежде всего их фазовым составом, т.е. наличием тех или иных кристаллических образований, характером их строения — взаимного срастания, а также количеством и вязкостью стекловидной фазы, образующейся при плавлении легкоплавких кристаллических и аморфных фаз. Определенное значение имеет также текстура огнеупора: характер его зернового состава, количество и расположение пор. У более плотных изделий при прочих равных условиях начальные стадии деформации — начало размягчения и 4% сжатия — наступаю^ при более высоких температурах. На температуру конца деформации (20% и 40% сжатия) строение огнеупора уже не оказывает заметного влияния. Она обуславливается прежде всего химическим составом данного вида огнеупора, т.е. вязкостью образовавшегося при этих температурах расплава. Температура деформации поликристаллической керамики из чистых окислов, не содержащей заметных количеств стекловидной фазы, должна приближаться к температуре ее плавления, так как обуславливается пластической деформацией слагающего кристаллического вещества. Эта пластическая деформация при принятых в испытании скоростях нагрева и сравнительно небольшой нагрузке (2 кг/см2) имеет обычно небольшие величины. Хотя граница зерен чистой поликристаллической керамики отличается от самого зерна менее упорядоченным строением, скольжение по границам зерен является лишь одним и не решающим механизмом пластической деформации. Плотное сопряжение по границам зерен, не имеющим стекловидных легкоплавких прослоек, обуславливает повышение температур деформации. Для керамики с повышенной пористостью порядка 15—20% температуры размягчения, обусловленные пластической деформацией слагающего кристаллического вещества, существенно не меняются. Это связано в первую очередь с тем, что невелико время накопления пластической деформации. Иначе выражается соответствие между температурами деформации и расплавления или огнеупорностью керамики, содержащей стекловидную фазу. Переход этой фазы в вязкую жидкость при значительно более низких температурах, чем температуры пластической деформации кристаллической фазы, сильно отражается на рассматриваемом интервале между температурами деформации и расплавления (огнеупорностью) Керамические материалы, изготовляемые из природного засоренного различными примесями сырья, всегда содержат то или иное количество стекловидной фазы. Химический состав этой фазы обуславливается как минералогическим составом примесей, так и основной кристаллической фазой, слагающей материал и частично входящей в стекловидную фазу. Чем большее количество образуется жидкости, чем меньше ее вязкость, тем в большей степени снижается температура деформации изделий по сравнению с их огнеупорностью. Большое значение имеет и характер строения кристаллической фазы. Взаимное срастание зерен основной кристаллической фазы повышает температуры деформации, парализуя вредное влияние ограниченного количества жидкой фазы. Большое значение приобретает способность образующейся жидкой фазы к смачиванию кристаллической фазы. При плохой смачиваемости рекристаллизация при высоких температурах обжига способствует срастанию отдельных кристаллов. Смачиваемость вызывает обволакивание кристаллов жидкостной пленкой, что препятствует их срастанию. С термодинамических позиций этот процесс объясняется стремлением системы к уменьшению свободной энергии. Наиболее наглядно связь температуры деформации с характером кристаллизации основной твердой фазы проявляется в динасовом огнеупоре. Плохая смачиваемость кристаллического кремнезема кальций-кремнеземистым расплавом дает возможность образования прямой связи— срастания кристаллов кристобалита и тридимита. Такое срастание кристаллов образует как бы кристаллический скелет, который и обуславливает высокие температуры деформации. Температура начала размягчения и 4% деформации у динаса лежат в пределах 1650—1670 По-другому ведут себя при нагреве магнезитовые изделия, содержащие около 92% MgO и имеющие огнеупорность выше 2300°С. Основную часть этих огнеупоров (около 90 %) составляет периклаз (MgO). Количество легкоплавких кристаллических образований, преимущественно силикатов (монтичеллит — CaO Размягчение шамотных огнеупоров протекает иначе. Огнеупорная глина, из которой изготовляют шамотные изделия, при обжиге также претерпевает ряд превращений, в результате которых образуется около 50% кристаллического высокоогнеупорного муллита 3Al2O3 Следовательно, температурный интервал между началом размягчения и полной деформацией составляет около 200
|