Курсовая работа: Вибір оптимальних технологічних параметрів виробництва шамотних вогнетривів і їх взаємозв’язок з основними властивостями виробів
Але переміщення рідини у стискуючому порошку дає деякий негативний ефект.
Рідина яка знаходиться у прошарках між частинками може вижиматися у більш крупні пори системи. По мірі стиску і зменшенню загального об’єму пор частка рідини у цьому об’ємі пор зростає і якщо задана кількість рідини достатньо велика, то її об’єм може бути рівним начальному об’єму пор: система переходить з трьохфазної у двофазну. У цьому випадку спостерігається граничне ущільнення систем або критична щільність "тиск при якому наступає явище називається "критичним". При переході в критичний тиск подальше стиснення системи переходить цілком до оборотної пружної деформації, яка не бажана.
Надлишок рідкої фази шкідливий. Він збільшує пружне розширення, сприяє утворенню тріщин розшарування, а при наявності великої кількості тонкозернистої фракції викликає грудкування маси і перешкоджає рівномірному розподілу тонких фракцій в об’ємі, взагалі переміщенню частинок.
Тому кількість технологічної зв’язки повинно бути оптимальним. При напівсухому пресуванні вміст зв’язки складає звичайно від 2-3 до 9-12%, в окремих випадках підвищується до15%.
Повітря яке знаходиться при пресуванні у порошці у всіх випадках відіграє негативну роль:
- ускладнює засипку;
- знижує початкову щільність укладки частинок і перешкоджає рівномірності їх розпоідлу
- створює нерівномірну щільність пресовки
- підвищує залишкові і пружні деформації.
Існує прямо пропорційна залежність тиску пресування і щільності пре совки. Чим більший тиск пресування, тим вища його щільність.
Рівняння Бережного – це рівняння впливу тиску пресування на щільність пре совки в залежності від властивостей преспорошку
ε = a- b·lgP,%
де a, b – постійні для даної маси; a – характеризує пористість маси перед пресуванням; b – відображає здатність маси до ущільнення.
Р – зусилля пресування;
ε – істина пористість, %
З метою одержання сирцю з мінімальною пористістю при даному тиску знаходять дослідним шляхом такий склад маси і спосіб її переробки при якому значення відношення а:b буде мінімальним. Рівняння Бережного використовують для описання закономірностей пресування вогнетривів з мало пластичних мас,а також можна для більш пластичних глинистих мас, високодисперсних, гранульованих без глинистих порошків.
2.4 Особливості процесів структурно-фазових перетворень при термічній обробці шамотних вогнетривів
Випал – це завершальна стадія технологічного виробництва вогнетривів. У процесі випалу відбувається спікання.
З технологічної точки зору спікання – це процес одержання міцного мало пористого або без пористого камнеподібного тіла з вільно насипаної і спресованої порошкової маси під дією високих температур.
Основні ознаки спікання: зниження пустот, при цьому спостерігається усадка, зниження пористості.
При спіканні можливі слідуючи внутрішні процеси: зміна кількості, розмірів, і форми пор; ріст зерен; зниження і вирівнювання залишкових після пресування напруг; утворення рідкої фази; перерозподіл фаз, зміна концентрації дефектів у кристалічних фазах: хімічні реакції; поліморфічні перетворення; утворення нових сполук і твердих розчинів.
Розм’якшення шамотних вогнетривів протікає слідуючим чином: вогнетривка глина, з якої виготовляють шамотні вироби, при випалі притерпівають ряд перетворень в результаті яких утворюється близько 50% кристалічного муліту 3Al2 O3 •2SiO2 (71/8% Al2 O3 і 28.2% SiO2 ), а останнє представляє собою кремнеземисту (аморфну) скловидну речовину високої в’язкості:
При випалі в глинах і каолінах відбуваються складні і глибокі зміни: виявляється вогнева усадка, змінюється мінералогічний склад, при нагріванні до 400°С поступово видаляється слабо зв'язана вода з кристалічних ґрат каолініту.
В інтервалі 450 - 600°С видаляється хімічно зв'язана вода внаслідок розкладання каолініту по реакції:
А12 О3 2 SiO2 2 Н2 О→ [А12 О3 + 2 SіО2 ] + 2 Н2 О.
Реакція йде з поглинанням тепла (ендотермічний ефект). [А12 О3 + 2 SiO2 ] -аморфний продукт, що представляє собою не механічну, а більш тісну суміш глинозему і кремнезему з взаємним проникненням компонентів і частковим збереженням структури каолінітової ґрати. Аморфний лтродукт складу [А12 О3 •2SіО2 ] називають метакаолінітом. Каолініт, позбавлений хімічно зв'язаної вологи, необоротно втрачає пластичність.
При 900°С відбувається кристалізація муліту.
При 1100 - 1250°С йде перехід у кристобаліт аморфного кремнезему, що лишився після розпаду каолініту.
При 400 - 1000°С карбонати дисоціюють з виділенням вуглекислоти, сульфіди окисляються з утворенням сірчистого газу, органічні домішки вигорають. Перераховані процеси супроводжуються значною втратою маси, деяким збільшенням пористості і зменшенням об'єму. Механічна міцність при цьому не зменшується, а збільшується. При температурі 1100°С з виділенням тепла метакаолініт перебудовується з утворенням у кінцевій стадії муліту, ЗА12 О3 - 2 SiO2 :