Главная  Термины [О] 

 

Ограничения

 

Огнеупоры — неметаллич. изделия и материалы с огнеупорностью не ниже 1580 °С, изготовленные гл. обр. из минер, сырья и предназнач. для использования в агрегатах и устройствах в качестве защиты от тепловой энергии и агрессивных реагентов. Обладая, как правило, низкой теплопроводностью, О. без плавления выдерживают нагревание до высоких темп-р. В соврем, тепловых агрегатах О. должны удовлетворять весьма жестким требованиям: обладать устойчивостью при высоких темп-pax (до 2000 °С) к воздействию расплавов (сталь, шлак, стекло и т.д.), печных газов и пыли, а в ряде спец. случаев — высокой теплопроводностью или высокой прочностью, быть электроизолятором или электропроводником, т.е. выполнять и др. ф-ции.

 

Необходимость в О. возникла еще на заре человеческой культуры с началом использования огня: появление изделий из упрочненной обжигом глины относится к середине каменного века. При произ-ве керамики, стекловарении, выплавке металлов, получении цемента и т.д. требовались огнеупорная футеровка для обжиговых и плавильных печей, а также огнеупорный припас. Сначала в качестве О. для разл. высокотемп-рных произ-в использовали естеств. камни. Первая русская доменная печь (г. Тула, 30-е гг. XVII в.) была футерована песчаником.

 

В XVII в. наступила пора изобретений и открытий в горном деле, металлургии, стр-ве, произ-ве керамики. Для футеровки доменной, цементно-обжиговой, фарфорово-обжиговой, стекловаренной печей, работающих при высоких темп-рах, требовались О. Ими служили жаропрочные камни, каолин, огнеупорная глина, песок, позднее динасовые кирпичи на основе песка или молотых кварцитов с добавкой извести.

 

Огнеупоры в соврем, виде, т.е. в виде кирпичей той или иной формы, начали производить в России в середине XVII в. Первое специ-ализир. произ-во шамотных О. появилось в Германии в 1810, в России — в 1865 (г.Боровичи, Новгородская обл.).

 

Произ-во О. в СНГ сосредоточено в трех осн. пром. р-нах: Южном (Часов-Яр, Запорожье и др.), находящемся на территории Украины; Центральном (Семилу-ки, Подольск, Боровичи и др.) и Ураль-ском.(Сатка, Первоуральск, Богдановичи и др.) в России. Отличит, особенностью пром-сти О. СНГ является большая производств, мощность отд. з-дов: более 85% всей продукции производилось на 26 з-дах и комбинатах. Осн. потребитель О. — черная металлургия, к-рая расходует 60— 70% всей продукции; уд. расход О. на тонну стали характеризует технич. уровень металлургии, процессов, а также ассортимент и качество О. и составляет, кг/т: в электропечах — 8—20; в мартеновских печах 25—30; в конверторах — 2—5; при произ-ве чугуна — 3 и в прокатном — 6.

 

Мн. процессы получения цветных металлов (напр., испарение—конденсация) возможны только при использовании материалов высшей огнеупорности. Велика роль О. в энергетике, в экономии энергии топлива, поскольку затраты на добычу значительно выше затрат на экономию эквивалентного кол-ва теплоты. Кроме того, спец. виды О. применяют в атомной энергетике, при прямом преобразовании тепловой энергии в электрич., в приборах высокотемпературной техники и т.д.

 

Тенденции в развитии пром-сти О. в настоящее время заключаются в создании высокочистых и устойчивых синтетич. материалов из оксидов и бескислородных соединений, а также волокнистых на их основе; снижении материалоемкости, удешевлении стоимости стр-ва путем применения высокоэффективных теплоизоляц., в т.ч. волокнистых О.; увеличении доли применения неформованных О.

 

Огнеупоры классифицируют по разл. признакам: по физ. состоянию и способу изготовления — формованные и неформованные; по хим. признакам — кислые, нейтральные и основные; по виду сырья — динасовые, шамотные, силлиманитовые, магнезитовые, доломитовые, хромитовые, углеродистые и др.; по осн. минералогич. составу — кварцевые, муллитовые, форстеритовые, магнезитовые, шпинель-ные, корундовые и т.п.; по применению — доменные, конверторные, ковшовые, сифонный кирпич, огнеупоры для плавильных, коксовых, стекловаренных, вращающихся печей и др.; по геометрич. форме — прямоугольные норм., клиновые, фасонные и т.п.; по фирменным названиям (торговым маркам) — радекс, сименсит, корхарт, арекс, катарон, синтеркорунд, райтекс и т.п.

 

Химико-минеральный состав — исходный признак для разделения всех видов О. Классификац. признаком является содержание осн. компонентов (в пересчете на чистые оксиды). Химико-минеральный состав определяется физ.-хим. природой сырья и может быть использован для качеств, оценки хим. устойчивости и хим. совместимости по диаграммам состояния. По этому признаку выделено 15 типов, каждый из к-рых включает одну или неск. групп. Классификация дополнена новыми перспективными материалами, в частности, оксидсодержащими, включающими О. на основе сиалонов, оксинитридов, ок-сикарбидов и т.п.

 

Классификация О. включает след. изделия и материалы:

 

кремнеземистые — из кремнеземистого стекла, динасовые, динасовые с добавками, кварцевые;

 

алюмосиликатные — полукислые, шамотные, муллитокремнеземистые, муллитовые, муллитокорундовые, из гли-ноземно-кремнеземистого стекла (волокнистые) ;

 

глиноземистые — корундовые и корундовые с добавками;

 

глиноземно-известковые — алюминаткальциевые;

 

высокомагнезиальные — периклазовые;

 

магнезиально - силикатные — периклазофорстеритовые, форстеритовые , форстеритохромитовые;

 

магнезиально-шпинелид-ные — периклазохромитовые, хромито-периклазовые, хромитовые, периклазош-пинелидные, периклазошпинельные, шпинельные;

 

магнезиально - известковые — периклазоизвестковые, перикла-

 

зоизвестковые стабилизированные, изве-стковопериклазовые;

 

известковые;

 

хромистые — хромоксидные, высокохромистые;

 

цирконистые — оксидциркони-евые, бадделеитокорундовые, цирконо-вые, оксидцирконийсодержащие;

 

оксидные — оксидные и оксидсо-держащие;

 

углеродистые — графитирован-ные, угольные, углеродсодержащие;

 

'карбидокремниевые — карбидокремниевые и карбидокремний-г содержащие;

 

бескислородные — из нитридов, боридов, силицидов и др. бескислородных соединений (кроме углерода).

 

В зависимости от огнеупорности материалы делятся на три группы: огнеупорные, высокоогнеупорные и высшей огнеупорности. По величине открытой пористости О. делятся на восемь групп: особоп-лотные, высокоплотные, плотные, уплотненные, среднеплотные, низкоплотные, высокопористые, ультрапористые. Последние три группы объединены общим названием "теплоизоляционные (легковесные)". В сочетании с химико-минеральным составом пористость определяет хим. эрозионную стойкость в условиях воздействия расплавов, паров и газов; от вида, объема пор, их величины и распределения по размерам зависят механич. сева, теплопроводность и газопроницаемость О. В зависимости от обл. применения различают О. общего назначения и для определ. тепловых агрегатов и устройств. Конкретные наименования огнеупоров устанавливают в нормативно-технич. документации в соответствии с наименованием групп. При композиц. составе огнеупора на первое место ставится наименование группы преобладающего компонента, напр. корундоцирконовые.

 

Производство О. начинается с подготовки сырья, включая его очистку от посторонних примесей. Затем следуют стадии: измельчение, просеивание (классификация) , приготовление смесей со строгой дозировкой компонентов, формование, сушка, обжиг и сортировка. Литые и безобжиговые О. получают несколько иными способами (см. Огнеупоры формованные, Огнеупоры неформованные). Процесс начинается с выбора, обогащения и размельчения сырья в соответствии с требуемым химико-минералогич. составом и структурой изделий. Затем следует рассев на фракции: грубозернистую, сред-незернистую и тонкоизмельченную.

 

Степень помола исходных компонентов определяется необходимостью достижения заданных св-в. Следующая стадия произ-ва — смешивание — заключается в превращении твердых сырьевых компонентов разл. зернового состава, а также твердых и жидких добавок в однородную, строго дозиров. смесь. Обычно взвешенное сырье в случае пластич. формования и шликерного литья подвергается первичному и тонкому смешению мокрым способом; малопластичные и непластичные массы — полусухим. Для регулирования св-в (сыпучесть, текучесть и т.д.) полученной массы при смешении в нее вводят хим. связующее и ПАВ. Способ приготовления массы тесно связан со способом формования изделий; цель последнего — получение полуфабриката заданной формы. Обычно применяют прессование в метал-лич. пресс-формах на формовочных прессах; остается и ручное формование в дерев, или металлич. форме — уплотнение трамбовкой. Нек-рые спец. изделия отливают шликерным способом, а также применяют изо- или гидростатич. прессование, когда массу набивают в резиновую или пластмассовую форму, вакуумируют и равномерно обжимают водой под давлением. В нек-рых случаях используют вибрац. уплотнение, горячее прессование, при к-ром одновременно с формованием происходит спекание. После формования изделия сушат, чтобы удалить физически связанную и свободную воду; в результате полуфабрикат приобретает более высокую прочность. При сушке протекают сложные физ., а иногда и хим. процессы, к-рые могут привести к деформации изделий, появлению трещин, поэтому режим сушки подбирают, как правило, экспериментально, он зависит от вида сырья, состава массы, типа сушильного агрегата и пр.

 

Завершающей стадией получения обожженных изделий является обжиг, в к-ром достигаются необходимые эксплуа-тац. хар-ки О. При этом происходят упрочнение и уплотнение материала, О. приобретает стойкость к агрессивным средам и термич. стойкость. Темп-рный режим обжига в основном зависит от хими-ко-минер. состава сырья, св-в геометрии и размеров полуфабриката, типа обжиговой печи; влияют и нек-рые случайные факторы. Обычно обжиг осуществляют в зависимости от огнеупорности массы при темп-ре 1200—1500 °С, изделия повыш. качества обжигают при темп-ре 1500—1800 °С; спец. О. высшего качества для службы в очень тяжелых условиях обжигают при темп-ре до 2000 °С и выше. После обжига изделия сортируют: визуально проверяют по внешн. виду наличие трещин, отбито-стей, уточняют размеры, форму и показатели нек-рых св-в каждой партии. Нек-рые виды изделий спец. назначения после сортировки проходят поверхностную обработку и отделку.

 

Технология плавленолитых О. до стадии формования (т.е. подготовка сырья) не отличается от рассмотр. выше; затем сырьевую смесь загружают в плавильный агрегат (обычно это электродуговая печь) и подвергают синтезирующей плавке, в ходе к-рой можно добиться высокой степени однородности хим. состава и структуры материала. Расплав заливают в песчаные или графитовые формы (а в последнее время и в металлич.), в к-рых охлаждают по строго заданному режиму. Готовые изделия характеризуются высокой стабильностью формы, монолитной структурой и рядом лучших (напр., коррозионная стойкость) показателей, чем у обжиговых.

 

Для получения бет., безобжиговых и термообработанных изделий, упрочнение и заданные огнеупорные св-ва к-рых достигаются при образовании определ. хим. соединений, сырье сначала подвергают традиц. операциям: размолу, рассеву, смешиванию вместе с добавками (грубому и тонкому); в результате этого получают огнеупорный заполнитель. Затем заполнитель смешивают (обычно в две стадии) со связующим, при необходимости вводя соответствующие добавки, и формуют. Полуфабрикат обрабатывают при необходимой темп-ре (безобжиговые и термооб-работанные изделия) или используют после твердения (бетонные).

 

Произ-во неформованных О. включает след. операции: подбор и сортировка сырья, его размол, приготовление шихты с введением необходимых добавок, смешивание шихты. При необходимости введения затворителя (воды или р-ров солей, к-т) эта операция осуществляется в передвижных растворосмесителях периодич. действия непосредственно перед применением.

 

Многообразие условий службы приводит к необходимости получения широкого ассортимента О. сразл. св-вами. Проблема "состав-структура-свойство" — осн. в технологии О. Под структурой обычно понимают взаимное расположение в пространстве и количеств, соотношение слагающих ее материальных элементов. О. обычно имеют пористую полидисперсную неоднородную конгломератную структуру из поликристаллич. зерен, объедин. матрицей из жидкой фазы и мелких зерен.

 

Структурными элементами макроструктуры являются крупные кристаллы и выплавки стеклофазы, объединения мелких кристаллов и стеклофазы, области упорядоч. расположения однородного в-ва. Элементы микроструктуры — это мелкие кристаллы одной или разл. фаз, стек-лофаза и слагающие участки шлифа размерами св. 10 мм. Элементы субструктуры — кристаллич. субблоки и зародыши разл. фаз, ассоциаты атомов и отд. примесные атомы.

 

Прочность О. определяется наиболее ослабл. местом, к-рое связано с наибольшим по размерам дефектом структуры. В общем случае дефекты макроструктуры опаснее дефектов микроструктуры, а последние — субструктуры. Чем больше размеры структурных элементов, тем больше размер дефектов, к-рые могут возникнуть между ними; они будут определять св-ва изделия в целом.

 

При данном химико-минеральном составе показатели св-в О. зависят от структуры — в очень высокой степени прочностные и переносные (тепло-, мас-со-, электроперенос) и в меньшей степени остальные. При этом поведение материалов зависит от особенностей сил хим. связей и строения элементарной ячейки (для стекол — полиэдра).ВО. — ионные (ион-но-ковалентные) силы связей, имеющие большую величину и жесткую направленность, и сложное строение элементарной ячейки, состоящей из двух или более под-решеток, сложенных ионами разных зарядов и размеров. Это обусловливает малую подвижность элементов кристаллич. решетки (в стеклах — полиэдров), т.е. небольшое термич. расширение, весьма низкие коэф. диффузии и хрупкость. Отсутствие свободных электронов является причиной весьма низких значений электро- и теплопроводности. Особо следует отметить низкие хар-ки термич. стойкости, обусловл. хрупкостью и малой теплопроводностью. Только лишь при значит, повышении темп-ры, как правило, выше половины темп-ры плавления, св-ва заметно меняются. Вследствие увеличения амплитуды колебаний увеличивается их подвижность. Результатом являются снижение хрупкости и появление пластичности, обусловл. увеличением скорости самодиффузии; увеличивается и теплопроводность за счет лучистого переноса теплоты. Это приводит к значит, повышению термич. стойкости. Увеличение подвижности ионов приводит к повышению электропроводности и дальнейшему росту ее с темп-рой. Т.о., при невысоких темп-pax в плотном состоянии О., как правило, являются диэлектриками с малыми теплопроводностью и термич. расширением, низкой термостойкостью и высокой пластичностью; при высоких темп-pax — это пластичные материалы. Для получения эффективных материалов с оптим. св-вами при данном составе регулируют структуру, изменяя вид, характер распределения по размерам, размеры и кол-во пор.

 

В практике строительства часто О. модели являются ресурсы сырья и материалов, капиталовложения, мощности предприятий и строит, организаций, трудовые и финансовые ресурсы, возможные варианты расширения предприятий строит, индустрии, потребности в строит, деталях и конструкциях и т.д. Если при решении задачи снять модели, то результаты ее решения окажутся лучше, чем при решении, базирующемся на реальных условиях. Если О. ужесточаются, то сокращаются возможности выбора вариантов и решение, как правило, хуже. Такой подход позволяет получить приближ. решение нек-рых оптимизац. задач, т.е. изменяя О., можно определить диапазон значений, в пределах к-рых устанавливаются решения задачи. В задачах математич. программирования О. бывают линейными, нелинейными, детерминированными и стохастическими, они определяют область допустимых решений.

 

При решении задач математич. программирования системы О. (уравнений и неравенств) удобно записывать в векторной форме Fix) — R или Fix)

 

Ограничения — запись условий, при к-рых действительны расчеты, осуществляемые на данной модели и представляющие собой систему уравнений и неравенств, которые определяют область допустимых решений (допустимое множество). Совместность системы О. — неотъемлемое условие разрешимости разработ. модели. В том случае, если система О. несовместна, то допустимое множество пусто.

 

Кроме того, вводится условие неотрицательности значений переменных (х\ 0; Х2 2: . Запись условия т х я наз. двусторонним О. и относится к типу О. — неравенств. О. типа равенств определяют область допустимых решений как точку (в одномерном пространстве), как линию (в двумерном пространстве), как гиперповерхность (в многомерном пространстве).

 



Очередь строительства. Огнеупоры бескислородные. Огнеупоры кремнеземистые. Огнеупоры углеродистые. Ограждения. Охрана земель. Опорная рама башенного крана.

 

Главная  Термины [О] 



0.0084