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
|
/г |
/ 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 |