ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 17.10.2024
Просмотров: 60
Скачиваний: 0
Отмечаются следующие области применения огнеупор ных изделий, выпускаемых этой фирмой:
1) в стекольной промышленности — оборудование для формовки или закалки зеркального стекла;
2)в установках для непрерывной разливки аммиака
ввиде деталей: разливочных стаканов, поплавков, фу теровки желобов, распределительных бачков, трубопро водов;
3) при формовке металла — для изготовления форм с высокой стойкостью к термическим ударам, для мик роплавки жароупорных сталей;
4)для решения проблемы формовки металлических листов из титана или бериллия;
5)для футеровок дверей коксовых печей, что ликви дировало проблему обязательного ремонта ввиду быст рого их разрушения из-за термических ударов.
В результате применения огнеупоров фирмы «Гласрок» в сталелитейной промышленности для трубопрово дов фурменных рукавов (стояков, колец и сопел) и ру башек для футеровки самих фурм улучшились показа тели работы доменных печей. Эти огнеупоры нашли так же применение в области непрерывной разливки стали „ для изготовления разливочных стаканов.
Обольших преимуществах применения кварцевой ке рамики для непрерывной разливки стали свидетельству ет тот факт, что фирма «Гласрок» в настоящее время обеспечивает необходимым припасом многие предприя тия Северо-Американского континента и Японии, а фрунцузская фирма «СЕС» (Carbonisation Entreprise et Ceramique)— предприятия ряда европейских стран.
Высокоплотная кварцевая керамика, изготовленная по технологии, приведенной в работе [б], опро'бована в качестве вставок-дозаторов при непрерывной разливке стали [68]. К указанным деталям предъявляются жест кие требования в отношении постоянства сечения их канала, потому что как зарастание, так и размывание канала дозирующего устройства приводит к аварийно
му прекращению процесса.
Испытания вставок-дозаторов проводились на уста новке для непрерывной разливки стали. При этом раз ливались стали У12А, У13А, У79ХС, раскисленные А1 и Si'C. Дозаторы предварительно разогревались до 900— 930°С, температура стали при разливке находилась в пределах 1500—1540°С. В зависимости от марки стали
247
при продолжительности разливки 45—55 мин увеличе ние диаметра канала составило 0—0,6 мм, что значи тельно меньше по сравнению с параллельно испытывае мыми глиноземографитовыми дозаторами.
Кварцевая керамика на основе синтетического крем незема представляет интерес для оптического стеклова рения, так как, применяя ее' в виде сосудов для варки, можно получать изделия высокой чистоты и термостой кости [12, 13]. Стекловаренные изделия, применяемые для указанной цели, используются при температурах 1100—1600°С. В связи с тем что из всех модификаций кремнезема кристобалит является наиболее огнеупор ным и химически стойким, было признано наиболее эф фективным применять термообработку, обеспечивающую не только спекание, но и полную кристаллизацию квар цевой керамики перед действием стекломассы. При этом с целью достижения высоких показателей плотно сти, огнеупорности, химической стойкости без снижения термостойкости процесс термообработки рекомендовано осуществлять в следующей последовательности: предва рительное спекание изделия в печи обжига при темпера турах, далеких от кристаллизации (1000°С), а процессы основного уплотнения и последующей кристаллизации — непосредственно перед засыпкой шихты в стекловарен ной печи.
Испытание изделий на стеклоустойчивость было про ведено «а сосудах емкостью 1 л, обжигавшихся предва рительно при 1000°іС, затем помещавшихся в варочную печь, где перед засыпкой шихты подвергались вторичной термообработке (1150—1250°С), при которой происходи ла их объемная кристаллизация. При дальнейшей вы водке печи (1250—1300°С) в них была засыпана шихта и при 1440°С сварено стекло марки ТФ1. Все испытан ные сосуды (10 штук) выдержали варку без каких-либо деформаций и растрескиваний. Материал сосудов после варки был плотным (пористость 5%), по фазовому со ставу представлен в основном кристобалитом. Испытан ные изделия обладали высокой химической устойчиво стью, в то время как сосуды из плавленого кварца до перехода в кристобалит при указанных условиях разъе дались.
'Кварцевая керамика была |
применена [ііб] в установ |
|
ках для горячего |
формования |
авиационных заготовок |
из нержавеющей |
стали. В указанных установках фор |
|
248
мование заготовки и ее термообработка осуществляются одновременно.
Кварцевая керамика имеет существенное значение н в процессах твердой пайки сотовых авиационных конст рукций из нержавеющей стали [16]. При нагревании до температуры твердой пайки собранную сотовую конст рукцию устанавливают на специальной опорной подстав ке с целью сохранения ее формы. К материалу подстав ки предъявляются жесткие требования в отношении точ ности размеров в большом интервале температур и теп лоизоляционных свойств. Указанным требованиям наи более полно отвечает кварцевая керамика.
Сообщается [206] о изготовлении и испытании труб из кварцевой керамики длиной 500—600 мм в установ ках непрерывной разливки стали. Последние были по лучены полусухим прессованием с применением кремнийорганического связующего. Через трубы разливали 150 т металла, износ канала при этом составил около 0,2 мм на 1 т стали.
Для аналогичных установок применяли и стаканы длиной 600—650 мм для подвода стали в кристаллиза тор [210]. Через них разливали по 160—260 т стали. Кварцевая керамика для этой цели была получена на основе непрозрачного кварцевого стекла (кварцевого бруса) и обладала следующими свойствами: плотность 1,80 г/см3, сгсж 850 кгс/см2, оШг 220 кгс/см2.
На основе плавленого кварца и гидравлически твер деющего связующего были получены безобжиговые фа сонные изделия, применяемые в качестве огнеупора для ■стекловаренных.-лечен [80]. Такие материалы хорошо противостоят воздействию шихты. После годичной экс плуатации огнеупор состоял из 60—83% тридимита, 15— 25% кристобалита и .7—17% аморфного SiC>2. Высокая термостойкость огнеупора при нижнем пределе падения температуры 800°С обеспечивает длительный срок служ бы в стекловаренных печах.
ПРИМЕНЕНИЕ В РАКЕТНО-КОСМИЧЕСКОЙ ТЕХНИКЕ
Кварцевая керамика рассматривается как перспек тивный материал для ракетной и космической техники [16]. Многочисленные составные элементы ракетных и летательных устройств со сверхзвуковой скоростью по лета или требуют тепловой защиты, или'должны быть изготовлены из огнеупорных или термостойких мате
249
риалов. К наиболее характерным элементам подобного типа относятся: передние кромки, головные части ракет (носовые конусы), обтекатели антенн, сопла и втулки ра кетных двигателей твердого топлива, радиопрозрачные окна. Хотя материал, используемый для каждого из эле ментов должен обладать целым рядом свойств, харак терных для специфичной функции каждого элемента, все они должны выдерживать высокие температуры на грева [16].
Исключительное внимание в последние годы уделя ется разработке радиопрозрачных обтекателей антенн летательных аппаратов (самолетов, ракет и космических аппаратов). Это обусловлено повышением требований к радиотехническим, термомеханическим и аэродинами ческим характеристикам обтекателей вследствие воз растания скоростей летательных аппаратов. В связи с этим к обтекателям предъявляется сложный комплекс требований. Они должны обладать приемлемыми радио техническими характеристиками (от которых зависит дальность действия и точность работы радиолокацион ного оборудования) и одновременно защищать находя щиеся под ними антенны и радиолокационное оборудо вание от внешних воздействий.
Для изготовления обтекателей все шире начинают внедряться новые керамические материалы и одним из самых перспективных материалов для данной цели яв ляется кварцевая керамика [16, 36].
Существенный интерес, проявляемый к кварцевой керамике как к перспективному материалу для обтека телей, обусловлен комплексом ценных свойств, которым обладает этот материал. Важнейшими из них являются: низкий коэффициент термического расширения, малая теплопроводность, стабильность диэлектрической прони цаемости в широкой области температур, малые диэлек трические потери, высокая вязкость расплава.
На эксплуатационные характеристики кварцевой ке рамики при применении ее в обтекателях оказывает влияние пористость. Поглощение влаги приводит к из менению электрических свойств обтекателя, что ведет к необходимости его герметизации. Последняя может быть достигнута нанесением (методом напыления) тон кого слоя тефлона [16]. Покрытие из тефлона предот вращает поглощение влаги и сублимирует в полете, не оставляя обугливающегося слоя, который может ухуд
шить радиопрозрачность. Герметизация поверхности об текателей может достигаться также поверхностным оп лавлением в пламенной струе [16]. Уменьшение пори стости обтекателей из .кварцевой керамики достигалось пропиткой в оргаиосиликатном растворе и обработкой серной кислотой с последующей двухступенчатой про сушкой [33].
Технология изготовления обтекателей из кварцевой керамики описана в работе [31], где было изучено литье
обтекателей методом шлнкерного |
литья — сливным и |
наливным. |
форму1, воспроизво |
По сливному методу гипсовую |
дящую наружную конфигурацию обтекателя, заполняют суспензией, выдерживают определенное время, достаточ ное для набора заданной толщины стенки, и затем сли вают. Для ускорения процесса литья на суспензию пе редавалось давление до 2 кгс/см2. Недостатком такого метода формования обтекателей являлась разнотолщинность отливок по высоте, обусловленная осаждением и, соответственно, ускорением набора массы в нижней ча сти.
В связи с этим теми же авторами [31] был разрабо тан процесс высокоточного литья наливным методом. Согласно этому методу в гипсовую форму, воспроизво дившую наружный контур обтекателя, вставлялся алю миниевый сердечник с внутренним контуром обтекате ля, после чего под давлением подавалась суспензия с последующей выдержкой в течение 1—2 ч, достаточной для формования обтекателя. Устройство формы обеспе чивало высокую точность ее сочленения и центровки с
сердечником.
Спекание отливок осуществляли при температуре 1200°С незначительной усадкой. Благодаря высокой точ ности формового комплекта, незначительной усадке при сушке и обжиге (до 1 %) представилось возможным по лучить обтекатели без механической обработки. Макси мальный размер обтекателей, полученных шликерным
литьем, по |
высоте составил |
1220 |
мм, |
по |
диамет |
|
ру бЛб мм. |
|
|
|
|
|
|
1 В книге |
В. Н. Прянишникова |
[7] при |
рассмотрении работ |
|||
[27, 31] ошибочно указывается, |
что |
шлмкерное литье |
обтекателей |
|||
осуществляется |
в пластмассовые |
формы. Ошибка |
обусловлена, по |
|||
всей видимости, неправильным переводом термина «plaster mold» (гипсовая форма).
Важной характеристикой материалов для обтекате лей является их излучательная способность. В связи с тем что при высокотемпературном нагреве часть энер гии будет уноситься излучением, увеличение коэффици ента черноты материалов может значительно снизить температуру на поверхности обтекателя. С этой целью рекомендуются добавки до 2,5% Сг210 3 [36].
Кварцевая керамика может применяться также в ка честве антенных, окон летательных аппаратов [34]. Из-за существенного нагрева при вхождении таких аппаратов в плотные слои атмосферы, а также по ус ловиям их службы, к материалу окон предъявляются жесткие требования в отношении огнеупорности, термо стойкости, абляционных свойств, постоянства электри ческих характеристик. Отмечается, что для этой цели может применяться как высокоплотная кварцевая кера мика горячего прессования (с пористостью до 2 %), так и полученная шликерным литьем с пористостью 10%. При этом пористая керамика обладает большей термо стойкостью. Проведено успешное испытание данных ма териалов в условиях, имитирующих вхождение космиче ского аппарата в атмосферу. Эксперименты проводились с использованием плазменного генератора мощностью 10 мВт, дающего высокотемпературный поток воздуха.
•Существенная роль керамическим материалам отво
дится для решения проблемы теплозащиты |
аппаратов |
от тепла, .поступающего извне. С особой |
остротой |
эта проблема встала в связи с необходимостью возвра щения на землю космических объектов, входящих в зем ную атмосферу с огромной скоростью. В плотных слоях атмосферы их поверхность нагревается до температур, превышающих 2000°С.
С целью создания теплозащитного материала для космических кораблей была разработана и исследована кварцевая пенокерамика, пропитанная смолами L25J. Такой материал обладает повышенной устойчивостью к механическому, тепловому и химическому воздействию вследствие того, что поры каркаса керамики заполнены твердым веществом, сублимирующим или разлагаю щимся при высоких температурах. Наиболее подходя щей для указанной цели оказались пенокерамика с от крытой пористостью 85—90%. Даже частичная про питка фенольной смолой, увеличивающая объемную массу на 05—40%, приводила к росту сгСж в 3,5—9 раз.
252