Технология неформованных керамических масс
ВВЕДЕНИЕ
В связи с интенсивным развитием металлургии, машиностроения, строительной индустрии появилась необходимость использования энергетически эффективных и ремонтопригодных тепловых агрегатов из экологически чистых материалов.
Сложность изготовления печей, индукторов, реакторов заключается в использовании теплоизоляционных огнеупорных материалов с широким спектром свойств: огнестойкость, стойкость к агрессивным средам, высокая прочность, закрытая пористость, значительная термостойкость, температуростойкость до 1500-2000оС. Еще большая сложность заключается в обслуживании и ремонте внутренних рабочих частей тепловых установок.
Использование традиционных огнеупорных материалов в виде изделий теряет свою актуальность в связи с высокой стоимостью и по причине относительно низких теплотехнических характеристик.
Содержание
1 Высокотемпературные материалы и изделия. 7
1.1 Виды и классификация материалов. 7
1.1 Классификация огнеупорных материалов. 7
1.2. Технические требования к огнеупорам. 16
1.3 Неформованные огнеупорные материалы.. 21
1.4 Технологии огнеупорных изделий. 23
1.4.1. Керамические огнеупоры.. 23
1.4.2 Плавленолитые огнеупоры.. 25
1.5 Кремнеземистые огнеупоры.. 27
1.6 Алюмосиликатные огнеупоры.. 28
1.7 Глиноземистые огнеупоры.. 32
2. Методы расчета параметров и исследования свойств неформованных керамических материалов. 35
2.1 Метод расчета зернистого строения состава. 35
2.2 Метод определения насыпной плотности. 36
2.3 Метод определения кажущейся плотности. 37
2.4 Метод определения числа пластичности. 38
2.5 Метод определения прочности на сжатие. 39
2.6 Метод исследования поверхностной структуры образцов. 40
3. Технология изготовления неформованного керамического композиционного материала. 42
3.2 Подготовка компонентов и дозирование. 43
3.3 Получение композиционной массы.. 44
3.4 Особенности упаковки и хранения неформованных керамических композиционных масс. 45
3.5 Рекомендации по использованию неформованных керамических композиционных масс 46
3.6 Изготовление образцов неформованных керамических композиционных масс. 47
4. Исследование свойств образцов неформованных керамических композиционных масс 49
4.1 Исследование кажущейся плотности, открытой пористости, водопоглащения 49
4.2 Определение числа пластичности материала. 50
4.3 Определение прочности на сжатие образцов. 51
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ И ЛИТЕРАТУРЫ
Кащеев И.Д., Земляной К.Г. Производство огнеупоров. М.: Металлургия, 1993.
Кащеев И.Д., Земляной К.Г. Технология неформованных огнеупоров, Инфра-Инженерия, 2022.
ГОСТ 24104-2001. Весы лабораторные. Общие технические требования.
ГОСТ 28874-2004. Огнеупоры. Классификация
Л. Ф. Папко, Ю. Г. Павлюкевич. Огнеупоры для стекловаренных печей. – 2008. – С. - 6.
ГОСТ 3306-88. Сетки с квадратными ячейками из стальной рифленой проволоки. Технические условия.
ГОСТ 3826-82. Сетки проволочные тканые с квадратными ячейками. Технические условия.
ГОСТ 5336-80. Сетки стальные плетеные одинарные. Технические условия.
ГОСТ 6613-86. Сетки проволочные тканые с квадратными ячейками. Технические условия.
ГОСТ 26565-85. Огнеупоры неформованные. Методы отбора и подготовки проб.
ГОСТ 28584-90. Огнеупоры и огнеупорное сырье. Метод определения влаги
ГОСТ 24104-88. Весы лабораторные общего назначения и образцовые
ГОСТ 427-75. Линейки измерительные металлические. Технические условия
ГОСТ 8269.0-97. Щебень и гравий из плотных горных пород и отходов промышленного производства для строительных работ. Методы физико-механических испытаний
ГОСТ 26565-85. Огнеупоры неформованные
ГОСТ 3826. Сетки проволочные тканые с квадратными ячейками. Технические условия
ГОСТ 25336-82. Посуда и оборудование лабораторные стеклянные. Типы, основные параметры и размеры
ГОСТ 28840. Машины для испытания материалов на растяжение, сжатие и изгиб. Общие технические требования
Воронов Г. В. Огнеупорные материалы и изделия в промышленных печах и объектах вспомогательного назначения: учебное пособие/ Г. В. Воронов, В. А. Старцев. – Екатеринбург: УГТУ-УПИ, 2006.
Oчагов И. Г. Направления развития мировой огнеупорной промышленности / И. Г. Очагов. // Новые огнеупоры. – 2005.
Кингери У.Д. Введение в керамик - П М. 1964. Стройиздат
Кащеев И. Д. Свойства и применение огнеупоров. - М: Теплотехник, 2004.
Для получения декоративно-художественных изделий применяют такие способы пластического формования, как лепка, набивка, раскатка и выдавливание.
Лепку осуществляют руками, заранее приготовив пластичную массу. Формование лепкой лучше вести из единого куска массы. При соединении различных кусков возможно появление трещин из-за небольших различий влажности. Отформованная из пластичной массы заготовка обрабатывается с помощью металлического, пластмассового или деревянного инструмента-стека. На заготовке может быть выполнен рельеф, оттиснута печать, вырезан орнамент или сделаны отверстия, т.е. производятся элементы декоративной отделки. Для нормальной работы с заготовкой нужно, чтобы она набрала необходимую прочность, для чего ее подсушивают - подвяливают до кожетвердого состояния.
Набивкой формуют простые по форме изделия с неглубоким рельефом плитки, изразцы, плакетки и т.п. - путем набивки, затирки или заполнения массой гипсовой или деревянной форм. После заполнения формы и образования некоторого излишка массы допускается уплотнение всего пласта легкими ударами киянки - деревянного молотка. Избыток массы срезают ножом или проволокой. Формовочная влажность массы для данного способа может быть ниже, чем для формования способом лепки.
Способом раскатки формуют изделия на гончарном круге-вращающемся с различной скоростью металлическом диске. На диск помещается кусок пластичной массы (глины). Руками центрируют его при вращении и придают ей, например, форму сосуда, формуют внешнюю и внутреннюю поверхность с помощью пальцев и ладоней. Отформованные изделия заглаживают, смачивая поверхность влажной губкой, и после небольшой подсушки отрезают проволокой от основания куска - ножки. Раскатка - наиболее древний способ формования, требующий большого опыта и мастерства. На заводах раскатку осуществляют на формовочных станках - полуавтоматах или на автоматических линиях.
Для придания изделию необходимой формы при различных способах формования требуются значительные усилия, обратно пропорциональные содержанию связки (для глинистых масс - воды). Так, прессование производится под давлением 10-100 МПа, пластическое формование требует механических или ручных усилий в пределах 0,5...5 МПа, а, литье из шликера протекает практически при атмосферном давлении - 0,1 МПа.
Литье изделий из литейных шликеров имеет три разновидности способа:
-литье из водных шликеров;
-горячее литье с использованием термопластического связующего (парафина);
- литье тонких пленок из шликеров на полимерных связующих. Наибольшее распространение и применение имеет способ шликерного
-литья из водных суспензий, который широко используется при формовании тонкой, декоративной и художественной керамики, в частности тонкостенных изделий и изделий сложной формы.
К литейным шликерам, независимо от природы и технологии последующего литья, предъявляются общие требования:
-хорошая текучесть при относительно низком содержании связующего (содержание связующего по массе может колебаться от 32 до 52%) и обеспечении полного заполнения массой всех деталей форм;
-агрегативная устойчивость, отсутствие агрегирования, коагулирования и оседания;
-качественные внутренние и наружные поверхности набранной массы при ее максимальной однородности в отливке и прочности;
-высокая скорость набора черепка, быстрая сушка массы в форме после слива шликера и минимальное корродирующее воздействие на форму;
-свободное извлечение отливки из формы, хорошее соединение деталей в сложной отливке и устойчивость изделия к вибрации при транспортировании.