Файл: Строение и свойства стеклокристаллических материалов на основе горных пород и шлаков (г. Чимкент, 8-10 октября 1974 г.) [сборник статей] 250-летию АН СССР посвящается.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 10.04.2024

Просмотров: 190

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

 

/ Г * M

& L ,

 

( f p d ' А )

O p (I - * )

где Уэф

- аффективная енеррия поверхности

одной стороны

v

трещины.

 

 

Хаким образом, высокая сопротивляемость материала рас­

пространенно трещин обеспечивает низкими значениями прочности,

высокими

значениями

модуля упругости и коэффициента Пуассона,

а также

эффективной

поверхностной энергией,

На возникновение тредин и их распространение существен­ ное влияние оказывает характер микро- и макроструктуры/6,7,8/ и подвижность отруктурных элементов при нагреве и охлаждении. Микротрещины должны быть расположены хаотически, чтобы не них затухали другие минротретины, возникающие при термоударе. Мик* ротрещивоватозть в структуре онижает скорость распространения трещин при теркоударах, что повышает термостойкость изделий.

Микротрещины, образующиеся вохедотвие анизотропного сжатия кристаллических зерен, разделяют материал на большое количест­ во меньших частей, которые могут незначите:« н* двигаться отнооительно друг друга. Ооновкым условием получения термостойких материалов является подвижнооть их отруктур^, определяемая низким нодулем сдвига, и повышенная упругая или остаточная де­ формация /9 ,1 0 /.

При одинаковом фазовом соотаве термостойкость силикат­ ных материалов можно изменять варьированием их зернового соотава /8 /.

Повышенной терыостойкооТи каменного литья соответству­ ет девдритовнцнзя структура ппрзкеенового материала с повышен­ ной степенью аакристадлизованности.

Увеличение термостойкости каменного литья возможно за счет кристаллизации в качестве ооновной фазы циопоидового пирокоена с повышенным содержанием алюминиевой составляющей.

При атом структура материала долг за быть мелкодисперс­ ной о тонкими прослойками отекла. Микротрещиноватость структу­ ры литья будет воздаваться за счет наличия и последующей час­ тичной кристаллизации стекла при эксплуатационных термических воздействиях. ,

Исследование влияния различных факторов на термостой­ кость литья проводилось на литье пирокоенового состава, полу­ ченного из композиционной шихты, состоящей кэ доменного в мер-

253



теновского шлаков, гранитного отсева, а также из доменного шлака, гранитного отсева а красного шлама Днепровского алюмдииевого завода.

Проведенные дилатометрические исследования показали, кто литье изученных составов обладает более низким коэффициен­ том термического расширения /(5,67 - 6,2) Ю“6Град“^Л по сравнению с базальтовыми литыми изделиями / ( 1C—12)Ю'^град*'*/, Низкое значение коэффициента тс мического расширения определя­ ет его повышенную термостойкость, которая устанавливалась по

ГОСТ

ШОЗ-64

и в теплосменах: нагрев до 600°С и охлаждение в

воде

коыратной

температуры.

 

 

 

Наибольшей термостойкостью (150 против 1100е ,

ГОСТ

ШОЗ-64) обладает литье с

выоокими показателями прочности

(200

против 2400'кГ/см2) и

низким модулем упругости

(5,7 . ДО®

против 6,02.10® кГ/см2).

Исследования влияния характера отруктуры на термостой­ кость проводилось на образцах литья, структура которых пред­ ставлена дендритовидными и призматическими кристаллами. Образ­ цы литья ^ендритовидной структуры после циклического перепада температур 650°-20°С имели небольшое количество мелких затуха­ ющих трешин, которые проходили по кристаллам, дробя их лв час­ ти. Образцы литья призматической Структуры после аналогичного термоудара имели совокупность трещин шириной до 0,1 мм, кото­ рые пересекали веоь образец. Фазовый соотав литья изученных составов в обоих случаях был постоянным и представлен пирокоеном диопсидового состава.

Полученное термостойкое литье в виде крупноразмерных плит успешно применяется для футеровки коксовых рамп Криворож­

ского

коксохимического завода. Наблюдения за уложенными плите-

ми показывают,

что

на протяжении

трех лет рампы находятся 1

удовлетворительном

состоянии.

 

 

 

 

 

Л и т е р а т у р а :

 

1. У.Д.Кингери.

Введение в керамику. Стройизрат, М., 1964.

2. А.И.Неценно.

Термостойкость хрупких тел. Сб. научных тру­

дов "Теоретические ж технологические исследования в облио-

ти

огниупоров".

Изд-во "Металлургия", 1971, в. 15,

стр. 189.

3.

Ж. #Q.W-t/na>i. 1 . Cinteb. C'ti . Sot.

V.M ,

t / H , p . 5 i S

 

C t m e x , v e x .

Л е е . { 9 6 9 ,

 

260


4. -J- Л- t y li(f c t h .

P h b l‘ JlUU-it. fQy .SOC./Render?/ 19Ю

4 l'1'

ir. A l i i

4P /6 3 .

5.Б.Е.Гейтвуд. Температурные напряжения. Изд-во иностранной литературы. М., 195».

6. Г.В.Куколев, К.И,Немец. Повышение термостойкости шамотных огнеупоров введением выгорающей органической жидкости и ми* неральных дос'авок. Огнеупоры, 1964, N° 5, стр.214.

? .

*v■JCinyi'itf

^ . Cimox. Coi ■Soc.

19oS Л г

i & PV\ A

8. И.С.Кайнарский,

Э.В.Легтярехэ. О термической стойкости ог­

 

неупоров. Сборник научных трудов УПИДО,

i960, в .4,

стр.5.

9.

Ж.

. 6&t. Vcai^di Жег

 

, 1353, /Ч ыЗ.

К . А Л . Я о Ы * '

Я ш

f i l i i

Ссг $<x .IW,6%<l M .

 

 

 

Л.Г.ФИЛАТОВ, Н.А.ТВЕРД0ХЛЕБ03Д.

 

 

 

К ВОПРОСУ АРМИРОВАНИЯ Ш1АК0КАМЕНН0Г0 ЛИТЬЯ

 

Сущеотвенным недостатком шлакокаменного литья является

его,сравнительно

с

металлами,

низкая

ударная

вязкость и сопро­

тивление

изгибу.

 

 

 

 

 

 

 

 

Повышение

физико-механичеоких свойетв

и несущей способ­

ности шлакокаменного литья, может Оыть достигнуто за счет его армирования. Армированные илаколитые балки могут о успехом за­ менять сборные железобетонные, так как прочность их одного по­ рядка при одинаковом проценте армирования, но они дешевле же­ лезобетонных /1 ,2 /.

Сопротивление изгибу шлаыохаменного литья моноыинерадьвого пгроксенового состава при армировании стальными стержня­ ми диаметром 8 мм баз дополнительных приемов увеличивается со 130 до 170 кГ/см^. Контактный слой между арматурой и ыпакокаменныи литьем мономиморального состава ( ^»сО2 - 46,2и% ; At203 - 14,00%; РеО - 0,71%; $о203 - 4,4$%; ЩО - 1,06%;

lyo - 10,0о%; СаО - 20,00%; К20 +• 3,57% ) характеризуете., по­ ристой структурой, что указывает на недостаточное оцепление арматуры о литьем и отражается на качестве отливки в целом. Пориотоо'Ть контактного сдоя являатоя следствием интенсивного газообразования.

Степень повышения физико-механических свойотв ва счет армирования во многом „авиоит от величины оцепления арматуры


оо шлаковым камнем. Максимальный эффект армирования соответст­ вует кзаоольшему сцеплению.

Сцепление в свою очередь определяется рядом факторов, которые необходимо учитывать на стадии формования изделия, Это - газообразование на границе раздела за счет взаимодейст­ вия металла с расплавом (электрохимическая коррозия стали о

водородной деполяризацией, сопровождающаяся выделением водоро­ да, и окисление углерода, находящегося в стали, с выделением двуокиси а окиси углерода); поверхностные свойства расплава (смачивающая способнгсть по отношению к стали и поверхностное натяжение), регулирующие выделение образовавшихся в процессе взаимодействия с металлом и растворенных в расплаве газов М8 контактного слоя; адгезия расплава к металлу.

Для уменьшения газообразования в контактном слое необ­ ходимо в первую очередь неокалько затормозить процесо злектрохимической коррозии стали о водородной деполяризацией в момент валивки. Это достигается как повышением кислотности расплава, что сопровождается уменьшением растворимости в расплаве воды и,- следовательно, содержания в нем ионов водорода, так и пу­ тем создания на поверхности металла слоя продуктов коррозии, затрудняющего доступ к ней ионов водорода из раоплава, 3 оьяаи с вышеприведенным для армирования предиодчтител'ьно приме­ нять прогретые при температуре выше 600°С стальные стержни в результате чего на поверхности образуется плотный слой о.чиолов железа.

Как показало металлографическое исследование охали з армированной отливке, при взаимодействии металла о расплавом имеет место обезуглероживание поверхностного слоя, В целях уменьшения образования двуокиси и окиои углерода при обезугле­ роживании поверхностного слоя арматуры целесообразно для арми­ рования применять малоуглеродистую недегированьую сталь типа СтЗ.

Снижение поверхностного натяжения раоплава, повышение кислотности его с целью уменьшения газообразования, улучшение ома’ -веющей и адгезионной способности по отношению к стали мо­ жет быть достигнуто корректировкой химического соотава распла­ ва о использованием ' качестве корректирующей добавки отхода алюминиевого производства - красного шлама (fiiOj ** 10,60% ;

И г05 - Z7,20 % ! « е203 - 39,42 % 'j 9»0 - 2,87 % | СаО-6,30%;

P^Og - 0,23 %; K^O + (\/a20 - 6,40 %; плп - 8,80%). Выбор крас­

ного шлама обусловлен наличием в его составе большого холичест

ва окислов железа, которые, с одной стороны, являются поверх­

ностно-активными добавками, способствующими изменению в нуж­

ном направлении поверхностных и кислотно-обновных свойств рас­

плава, и,

с другой стороны, являются действенными активатора­

ми адгезии

по отношению к стали /3 ,4 ,5 ,6 /.

Повышение адгезионной способности расплава к металлу

достигается также нанесением на поверхность металла перед ар­

мированием различных обмазок на основе окислов железа.

3

результате указанных приемов уменьшается газообразо­

вание' и вспучивание расплава при изготовлении армированных

шлакокамнелитых образцов и повышается плотность материала в

контактном слое и оцепление арматуры со шлаковым камнем. В частности, при испытаниях на выдергивание арматуры из образцов изготовленных с добавками в расплав красного шлама, разрушение часто происходило не по границе раздела металл-шлакокаменное литье, а по арматуре. Следует отметить также положительное влияние добавок красного шлама на структуруозакристаллиз0 ванной отливки. !Аикроскопические исследования показали, что введение в шихту красного шлама повлекло за собой увеличение плотности и однородности литья, а также уменьшение размеров кристаллов.

При изготовлении армированного шланокамеиного литья в производственных условиях для повышения плотности материала в контактном слое и сцепления арматуре не должна нахрди'. вся в зове усадочных раковин, образующихся при затвердевании отлив­ ки и последующей ее термической обработке. Величина сцепления арматуры диаметром 8 мм оо шлакокаменным лгтгем составляла 25-

30

кГ/см2. За критерий оценка прочности оцепления было принято

условное расчетное напряжение

Х м .

 

 

 

и Г '

 

где

Ц - усилие, вызывающее начало сдвига незагруженного кон­

ца

арматурного отерхня;. ’U. -

периметр стержня;

t- - длина за­

делки стерня в литье.

 

 

 

Повышенна плотности контактного с д с и

оцепление арма­

туры со шлакокаменным литьем

за счет корректировки химического