авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 || 3 |

Теплоизоляционные материалы на основе отходов стекольного производства

-- [ Страница 2 ] --

От температуры обжига зависит прочность кварцевой керамики при изгибе (рис. 2). Содержание кристаллических включений (SiO2) оказывает существенное влияние на прочность кварцевой керамики. Установлено, что оптимальной температурой спекания, обеспечивающую минимальное образование кристобалита при сохранении высокой пористости и прочности, является 12000С с выдержкой в течение 2 часов. При температуре свыше 12000С прочность и плотность кварцевой керамики возрастает, однако термостойкость готовых изделий уменьшается примерно в два раза. Установлено также, что максимально уплотнение кварцевой керамики достигается при температуре начала кристаллизации. Содержание кристобалита в керамике составляет не более 2-3%. Однако, если обжиг проводить при температуре и режимах, вызывающих дальнейшее повышение содержания кристобалита, то произойдет падение прочности. Содержание в кварцевой керамике кристобалита зависит от продолжительности ее спекания. Особенно эта зависимость очевидна при температуре 12000С (рис. 3) при измельчении кварцевого отхода в мельницах с различным видом мелящих тел.

 Влияние температуры обжига-2

Рис. 1. Влияние температуры обжига кварцевой керамики на
кажущую пористость:

1 – с содержанием кристаллических включений SiO2;
2 – без содержания

 Влияние температуры обжига-3

Рис. 2. Влияние температуры обжига кварцевой керамики на предел
прочности при изгибе ().

1 – содержащий кристаллические включения SiO2; 2 – без содержания

 Влияние температуры на содержание-5

Рис. 3. Влияние температуры на содержание кристобалита в керамике, из полученного в мельницах различных конструкций:

1 – шаровая мельница с корундовыми мелющими телами;
2 – шаровая с муллитовыми шарами.

Выявленная разница в скорости кристаллизации вызвана тем, что при помоле шихты в шаровой мельнице с корундовыми мелющими телами даже незначительный намол выступает в качестве центров кристаллизации кристобалита, в то время как частицы муллита имеют химическое сродство с кварцевой керамикой и позволяют сохранить аморфное строение материала в значительно большем интервале температур.

Обжиг изделий из кварцевой керамики протекает многостадийно. Исследованы различные режимы обжига кварцевой керамики и их влияние на усадочную деформацию, и прочностные свойства готовых изделий. Было замечено, что наличие в составе шихты пенополистирола приводит к образованию сети мелких трещин в объеме материала, что приводит к снижению механической прочности. Установлено, что с повышением температуры имеет место деструкция и разложение пенополистирола, происходит увеличение давления продуктов сгорания внутри пор, что приводит к разрушению межпоровых перегородок, и, следовательно, к снижению механической прочности материала. Применением дериватографического анализа были установлены температурные границы наиболее интенсивного процесса газовыделения. Они показали, что наиболее интенсивное газовыделение имеет место до начала спекания кварцевой массы. Снижение скорости подъема температуры в момент интенсивного газовыделения намного снижает опасность появления трещин в материале. Это связано с тем, что при замедленном повышении температуры значительно меньше выделяются продукты сгорания с единицы поверхности материала. Весь процесс термической обработки протекает более равномерно и медленнее. На рис. 4 приведена зависимость средней плотности материала от режима повышения температуры.

Установлено, что в режиме спекания преобладающее влияние оказывают: начальная температура, продолжительность выдержки и скорость подъема температуры. Получен рекомендуемый режим обжига кварцевой керамики (рис. 5), согласно которому, процесс необходимо вести с дополнительной изотермической выдержкой при температуре 270°С.

 Режим подъема температуры при-6

Рис. 4. Режим подъема температуры при выжигании пенополистирольных изделий из кварца

 Режим обжига изделий из-7

Рис. 5. Режим обжига изделий из высокопористой керамики

От дисперсности сырьевых компонентов во многом зависят свойства готовых изделий. Скорость многих процессов особенно в первый период зависит от удельной поверхности контактирующих фаз, причем главную роль в этом случае играет не механизм протекания реакций, а количественная сторона этой реакции. Скорость взаимодействия контактирующих фаз: кварцевого составляющего с пенополистиролом определяется по количеству связей. Причем с повышением активности этих компонентов количество этих связей возрастает. В работе перед перемешиванием кварцевого компонента с полистиролом, неорганическая составляющая подвергалась механической активации в установке ударно-импульсного типа. Увеличение реакционной способности компонентов в результате механической активации способствует получению кварцевой керамики высокой прочности при сжатии (рис. 6).

 Влияние скорости обработки на-8

Рис. 6. Влияние скорости обработки на прочность кварцевой
керамики

Таким образом, в процессе формирования структуры в обработанной высокими скоростями смеси наступает период активного взаимодействия частиц компонентов, что приводит к снижению давления формования и повышению массопереноса.

В четвертой главе рассмотрены вопросы изменения структуры и теплотехнических свойств кварцевой керамики. Для исследования применялся сканирующий электронный микроскоп и программа обработки полученных результатов. Установлено, что размеры и форма пор определяются гранулометрическим составом и конфигурацией выгорающих добавок. Применение в качестве порообразователя мелких фракций полистирола позволяет получать изделия с равномерно распределенными порами преимущественно сферической формы, диаметр которых находятся в интервале 600-900 мкм. На рис. 7 приведены гистограммы распределения пор по размерам. Установлена зависимость прочности при сжатии (рис. 8) от размера пор, определяемого размером введенных частиц полистирола, при плотности 500 кг/м3.

Рис. 7. Распределение а) макро- и б) микропор по формфактору и размерам в изделиях высокопористой кварцевой керамики
со средней плотностью 500 кг/м3

Рис. 8. Зависимость прочности кварцевой керамики от размера частиц введенного полистирола при плотность 500 кг/м3

Физико-механические и теплофизические свойства полученной кварцевой керамики приведены в табл. 1. Средняя плотность кварцевой керамики теплотехнического назначения является главной и определяющей характеристикой. При использовании способа полистирола в качестве выгорающей добавки, возможно, получить изделия с плотностью 400 кг/м3 и более.

Таблица 1.

Механические свойства кварцевой керамики

Прочность, МПа Плотность, кг/м3 Коэффициент теплопроводности при температуре 6500С на горячей стороне, Вт/м 0С Усадка, %
при сушке при обжиге
1,35 400 0,123 0,32 не более 1%
2,10 500 0,124 0,42
2,82 600 0,151 0,46
4,10 700 0,181 0,51

Для повышения прочности кварцевой керамики в состав шихты вводили добавку шамота. Выявлено, что на прочность материала оказывает влияние гранулометрический состав шамота. При использовании крупных фракций шамота структура полученного теплоизоляционного материала разрыхляется, механическая прочность резко снижается, рис. 9. Найдено наиболее оптимальное процентное отношение шамота и кварцевого составляющего – 30%.

 Зависимость прочности легкой-11Рис. 9. Зависимость прочности легкой кварцевой керамики
от размера частиц шамота

Экспериментальные исследования стали основой разработки технологии производства высокотемпературной теплоизоляции. Технология и технологическая линия внедрена в производство. Дано технико-экономическое обоснование технологии производства огнеупорной теплоизоляции, а также рекомендации по ее использованию.

Пятая глава посвящена оптимизации технологии производства огнеупорной легкой кварцевой керамики на основании системного анализа. Процесс производства представлен в виде совокупности взаимодействующих элементов, каждый из которых рассматривается как единое целое. Установлены факторы, существенно влияющие на технологический процесс в целом. Выявлена группа факторов в рамках изучаемого технологического блока, имеющих наибольшее влияние на процесс производства.

Для каждого исследованного процесса с применением D-оптимальных планов типа 2n+2n+1 получено уравнение регрессии и его графическое изображение. При получении уравнений регрессии отбрасывались факторы, которые не оказывали существенное влияние на формирование структуры огнеупора.

На основании проведенного математического моделирования и решения задач оптимизации, были получены уравнения описывающие формирования основных свойств готовых изделий от наиболее значимых факторов, интервалы изменения которых представлены в табл. 2.

Таблица 2

Показатели эксперимента

Наименование факторов Размерность Обозначение Среднее значение Интервал варьирования
Расход кремнезема кг/м3 х10 400 160
Прочность сухого изделия МПа х33 750 150
Средняя плотность высушенного образца кг/м3 х34 550 260
Скорость подъема температуры 0С/час х36 20 5
Скорость подъема температуры 0С/час х39 80 50
Максимальная температура обжига х40 1100 100
Продолжительность выдержки час х41 6,0 4,0

Зависимость предела прочности (МПа) готовых изделий от варьируемых параметров обжига адекватно описывается полиномом (1), средняя плотность (кг/м3) определяется из полинома (2).

(1)
(2)

Анализ полинома (1) показывает, что на прочность обжигаемого изделия в наибольшей степени влияет расход кремнезема и начальной прочности высушенных изделий. Средняя плотность в наибольшей степени зависит от параметров обжига.

Наиболее подходящие для производства значения факторов установленные в результате решения задач оптимизации, приведены в табл. 3.

Таблица 3

Оптимальные значения факторов

Наименование фактора Значение
2 4
Температура подвспененного полистирола 1021050С
Расход кремнезема 310360 кг/м3
Размер частиц полистирола 0,460,50 мм
Скорость вращения мешалки 4035 об/мин
Размер частиц шамота 0,020,03 мм
Скорость теплоносителя 3,540 м/с
Скорость подъема температуры 82920С/час
Температура обжига 110011200С
Продолжительность изотермической выдержки 46 час

Полученные результаты стали основой проведения промышленных испытаний, проведенных на ОАО «Ивстройкерамика». Основные физико-механические показатели полученных в заводских условиях изделий приведены в табл. 4.

Таблица 4

Основные показатели кварцевой керамики полученного на
ОАО «Ивстройкерамика»

Показатели Результаты испытаний
1 2 3 4
1 Средняя плотность, кг/м3 400 500 600 700
2 Предел прочности при сжатии, МПа 1,5 2,1 2,35 4,2
3 Коэффициент теплопроводности при температуре 6000С, Вт/м К 0,12 0,12 0,145 0,180
4 Огнеупорность, 0С 1600 1650 1650 1650
5 Термическая стойкость от 10000С >10 >10 >10 >10


Pages:     | 1 || 3 |
 





 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.