Огнеупоры и их применение

Раздел: Учебники

Поры бывают открытые и закрытые. Большинство открытых пор распределено в матрице. Особенно много пор возникает вследствие неправильного регулирования зернового состава сырья и неправильного выбора программы обжига. Закрытые поры находятся внутри зерен, в матрице и на границах зерен с матрицей. Размеры их достигают миллиметра. Форма пор различна: они могут быть вогнутыми, выпуклыми или выпукло-вогнутыми. Открытые и закрытые поры влияют на плотность зерновой структуры сформованного огнеупора, а также на эффективность процесса обжига. Однако при этом необходимо тщательно контролировать виды сырьевых зерен и химические компоненты микрозернового состава. Дело в том, что разъедание шлаком происходит по открытым порам в матрице, а также через микропоры (дефекты) в грубых зернах. Механическая прочность огнеупоров повышается за счет снижения хрупкости при высокой температуре вследствие появления пластичности. Такое явление наблюдается, например, при спекании магнезии. После спекания магнезитовый клинкер обладает повышенной прочностью вследствие дисперсии микропор по границам зерен. Таким образом, размер пор, их форма и распределение очень сильно влияют на свойства огнеупоров. В связи с этим необходимо контролировать пористую структуру в соответствии с назначением огнеупоров.

Поры в теплоизоляционных материалах занимают 60—80 % их объема \ остальное — твердые зерна. Теплоизоляционные изделия имеют многопористую структуру, которую можно получить, например, спеканием маленьких полых шариков, полученных из расплава глинозема и циркона с помощью продувки. Хорошо освоен способ производства таких материалов на основе внесения порообразующих перлитных добавок. Вермикулитовые теплоизоляционные изделия получаются путем вспучивания, происходящего за счет отщепления связанной воды при нагреве.

Как указывалось, обожженные изделия имеют неоднородно-монолитную структуру, состоящую из смеси не менее чем двух фаз. В термодинамическом отношении состояние изделий характеризуется также нестабильностью, которую трудно объяснить, исходя из теории равновесия. По сравнению с обожженными в плавленых изделиях огнеупорное сырье расплавляется полностью. Затем при охлаждении и затвердевании происходит кристаллизация с выделением кристаллической фазы. Распределение кристаллической фазы можно регулировать согласно правилу равновесного состояния. Первичные кристаллы со значительной анизотропией при своем развитии легко образуют параллельные срастания кристаллов с попутным появлением трещин. Изменяя состав компонентов, прежде всего выделяют побочную кристаллизацию. Контролируя рост основной кристаллической фазы, одновременно получают смешанную структуру, что значительно стабилизирует свойства изделий.