Физични и химични свойства на огнеупорите
Основни свойства на огнеупорните изделия.
1. Якост на натиск при нормални температури.
2. Устойчивост на зидарията на пещ срещу натиск при високи температури на процеса.
3. Огнеустойчивост на продуктите (материалите), т.е. тяхната устойчивост на високи температури, при които те не се омекват (не преминават в течно състояние) и запазват формата си.
4. Термична стабилност на продуктите, разбирана като способността на огнеупорите да издържат на резки промени в температурата.
5. Химическа устойчивост на разтопени маси в контакт с огнеупорната облицовка на пещите и на газове, запълващи пещите.
6. Порьозност и газопропускливост.
8. Електропроводимост при високи температури.
Порьозност на огнеупорни материали. Огнеупорните продукти са порести тела. Устойчивостта на огнеупорите срещу ерозия на шлаката зависи от порьозността на продукта. С увеличаване на порьозността на огнеупорите повърхността на контакта им със стопилката се увеличава значително и устойчивостта на огнеупорите срещу ерозия на шлаката рязко намалява. В пещите с контролирана среда, където филтрирането на газ през облицовката е неприемливо, се използват огнеупори с минимална порьозност. Огнеупорните материали, използвани във вакуумни пещи, също трябва да имат минимална порьозност, за да се намали натоварването на вакуумните помпи, изпомпващи газове от техните пори.
Размерът на порите, тяхната структура и брой в огнеупорните продукти са много разнообразни: в леките огнеупори порьозността достига 60-75%, а за повечето огнеупорни продукти е в диапазона 15-28%, намалявайки до 10% и дори до нула за разтопените продукти. Порьозността на изпечените продукти е комбинация от малки обеми, свързани с капиляри или напълно изолирани.един от друг малки обеми, пълни с газ. Следователно може да се помисли за:
1) обща или истинска порьозност, която се разбира като сбор от всички пори, съдържащи се в продукта;
2) видима или отворена порьозност, т.е. съотношението на обема, зает в продукта от пори, комуникиращи помежду си и с околната среда, към общия обем на огнеупора, изразено в %;
3) затворена порьозност, която е сборът от пори, изолирани една от друга и от средата, заобикаляща огнеупора.
Размерът на порите в огнеупорните продукти варира в много широк диапазон, от няколко милиметра до молекулярни размери. Порите, свързани помежду си и с външната среда чрез капиляри, причиняват импрегниране на огнеупорни продукти със стопилка. Порьозността на огнеупорите е тясно свързана с водопоглъщането и водопропускливостта, пропускливостта на шлаката и пропускливостта на газа. Определянето на порьозността на огнеупорите е доста трудно, така че тяхната порьозност се определя чрез водопоглъщане. Обикновено водопоглъщането на огнеупорите започва с определяне на обемната им плътност.Обемната маса на огнеупоритее съотношението на първоначалната маса на суха проба към нейния обем
, kg / m 3
къдетоRg- масата на сухата проба, kg;
V- обем на пробата, m 3 .
Водопоглъщането е съотношението на масата на абсорбираната вода след 3 часа кипене на огнеупорна проба към първоначалната маса на пробата:
100%,
къдетоRgе масата на сухата проба преди кипене, g;
P2 е масата на мократа проба след кипене, g.
Видимата порьозност на огнеупорните продукти се определя от съотношението на увеличаването на теглото на пробата след абсорбиране на вода чрез кипене към нейния обем, изразено в cm 3:
100%,
къдетоV- обем на пробата, cm3.
Явнопорьозността може да бъде представена като произведение на обемната маса на продукта и абсорбцията на гореща вода:
Съотношението на обемната маса на пробата към нейната плътност ρ е частта от нейния обем на идеално плътно тяло, без пори:
Това равенство характеризира степента на плътност на продукта.
Истинската или пълната порьозност на огнеупорните продукти е разликата между обемите на поресто и твърдо тяло без пори:
Затворена порьозност. Познавайки истинската и привидната порьозност, е възможно да се определи затворената порьозност на огнеупорен продукт: затворената порьозност се определя чрез изваждане от общата привидна порьозност.
Газопроницаемост на огнеупорни материали. Газопропускливостта на огнеупорните продукти зависи от структурата на огнеупора, от температурата и налягането, при които действа газът, от размера и характера на порите.
Газопропускливостта на огнеупорите е в пряка зависимост от броя и диаметъра на проходните пори. Порьозността и газопропускливостта на огнеупорните продукти са от особено значение в металургията на цветни, редки и благородни метали, където загубата на всеки грам ценен метал е от голямо значение.
С увеличаване на порьозността на огнеупорните продукти се увеличава способността им да абсорбират метали по време на топене и следователно да увеличат загубите си и в резултат на това значително да намалят извличането на полезни елементи от суровините. Ето защо трябва да се обърне специално внимание на това качество на огнеупорните продукти при проектирането и изграждането на металургични пещи.
Топлопроводимост на огнеупорни материали. Огнеупорните продукти се използват при изграждането на пещи като строителен материал. В допълнение, по време на топене на руди или метали, огнеупорната облицовка изолира работния обем на пещите от околната среда.среда и предотвратява разпространението на топлина извън пещта, тъй като повечето огнеупорни материали имат ниска топлопроводимост (таблица 2). В някои металургични процеси огнеупорите трябва да бъдат посредници при преноса на топлина през стената към материала, който трябва да се нагрее.
Таблица 2 Коефициенти на топлопроводимост на огнеупорите