Статичне та вібраційне формування ячеїстозаповнених вогнетривів

Abstract

Відомі способи підвищення термостійкості щільних вогнетривів, що полягають в послабленні зв’язку наповнювача (шамоту) з матрицею. Для цього шамот вкривають шаром речовини (парафін), яка випаровється і вигоряє під час випалювання, або має менший модуль пружньості (деякі солі та окиси). В обох випадках це забезпечувало зменьшення об’ємних напружень в циклах «нагрівання–охолодження» і запобігало виникненню і розвитку магістральних тріщин. В роботі розроблений та досліджений клас композиційних матеріалів з оригінальною структурою, що становить піноподібний (ячеїстий) каркас, порожнини якого заповнені іншою речовиною. Такі матеріали отримують статичним або вібраційним формуванням із сировинних гранул двохшарових чи багатошарових (капсульованих). Запропонована макронеоднорідна структура відкриває нові можливості в матеріалознавстві. Встановлено, що в зоні нижчих за 1000°С спучений перліт в ячейках каркасу виконує свої теплоізоляційні функції. Оптимальним, щодо міцності і щільності, є склад з об’ємом каркасу (10÷20)% і діаметром гранул 5÷10 мм. Ячеїстозаповнена структура забезпечує експлуатацію вогнетривів до 1300°С. Вогневе скорочення легкоплавких ядер спученого перліту і подальше їх повне розплавлення не призводить до руйнування вогнетриву, оскільки ячеїстий вогнетривкий каркас «тримав форму».

There are known methods for increasing the heat resistance of dense refractories, which consist in weakening the bond between the filler (chamotte) and the matrix. To do this, the chamotte was covered with a layer of matter (paraffin), which evaporates and burns during roasting, or has a smaller modulus of elasticity (some salts and oxides). In both cases, this reduces the volumetric stresses in the heating-cooling cycles and prevents the occurrence and development of main cracks. A class of composite materials with an original structure constituting a foam-like (cellular) skeleton with cavities filled with another substance has been developed and studied. Such materials are obtained by static or vibrational molding from bilayer or multilayer granules (encapsulated). The proposed macro-inhomogeneous structure opens up new possibilities in materials science. It was found that in the zone below 1000° C the expanded perlite in the cells of the framework fulfilled its thermal insulation functions. The optimum strength and density is the composition with the carcass volume (10÷20)% and the granule diameter 5÷10 mm. The honeycomb-filled structure provides operation of refractories up to 1300°С. The fire reduction of the fusible cores of expanded perlite and their further complete melting did not lead to the destruction of the refractory, since the cellular refractory skeleton «keeps the shape».