Vật liệu chịu lửa - Chương 1

CHƯƠNG 1. KHÁI NIỆM MỞ ĐẦU VÀ CÁC TÍNH CHẤT CƠ BẢN CỦA VLCL I/Khái niệm VLCL là vật liệu dùng để xây dựng các lò công nghiệp, các ghi đốt, các thiết bị làm việc ở nhiệt độ cao (10000), ở đấy chúng chịu đựng lâu dài đối với các tác dụng khác nhau về mặt cơ học và hoá lí. Chúng khác với các vật liệu xây dựng khác về những yêu cầu sau: Nhiệt độ đốt nóng trong các ghi đốt và lò công nghiệp hiện đại dao động trong khoảng 1000-1800oC. Vì vậy VLCL phải có độ...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Vật liệu chịu lửa - Chương 1 CHƯƠNG 1. KHÁI NIỆM MỞ ĐẦU VÀ CÁC TÍNH CHẤT CƠ BẢN CỦA VLCL I/Khái niệm VLCL là vật liệu dùng để xây dựng các lò công nghiệp, các ghi đốt, các thiết bị làm việc ở nhiệt độ cao (>10000), ở đấy chúng chịu đựng lâu dài đối với các tác dụng khác nhau về mặt cơ học và hoá lí. Chúng khác với các vật liệu xây dựng khác về những yêu cầu sau: Nhiệt độ đốt nóng trong các ghi đốt và lò công nghiệp hiện đại dao động trong khoảng 1000-1800oC. Vì vậy VLCL phải có độ chịu lửa, nghĩa là khả năng chống lại tác dụng của nhiệt độ cao không bị nóng chảy. Thường đa số vật liệu chịu lửa nóng chảy ở nhiệt độ cao hơn 1650-17500C nhưng ở nhiệt độ thấp hơn nhiều các VLCL bắt đầu mềm và mất cường độ xây dựng. Vì thế tác dụng của nhiệt độ cao lên VLCL không phải giới hạn ở nhiệt độ nóng chảy của chúng mà chất lượng của VLCL được đánh giá bằng khả năng chống lại các tác dụng của tải trọng xây dựng ở nhiệt độ xác định. Khi chịu tác dụng bởi nhiệt độ cao, phần lớn các VLCL đều giảm thể tích do hiện tượng kết khối phụ. Một số khác lại tăng thể tích như Dinat. Sự biến đổi thể tích của VLCL có thể gây nên hư hỏng và phá huỷ vỏ lò. Vì vậy VLCL phải có thể tích ổn định ở nhiệt độ dùng của chúng. Sự thay đổi nhiệt độ của lò khi đốt nóng và làm nguôị cũng như khi đốt nóng vỏ lò không đồng đều cũng gây nên nứt vở VLCL. Do vậy cần phải có độ bền nhiệt. Lớp gạch lót trong lò công nghiệp hay các ghi đốt dễ bị huỷ hoại do tác dụng hoá học với tro xỉ nhiên liệu hay với các vật liệu nấu hay nung trong đó, vì vậy một yêu cầu nữa là cần có độ bền hoá. Hiện nay vẫn chưa có loại VLCL nào tập hợp đầy đủ các tính chất làm việc cần thiết để sử dụng một cách chắc chắn trong các điều kiện bất kì. Mỗi dạng VLCL được đặc trưng bởi những tính chất nào đó của nó, trên cơ sở đó người ta xác định phạm vi sử dụng thích hợp. Ví dụ: Dinat ở nhiệt độ cao có cường độ xây dựng lớn, có thể dùng rất tốt để xây vòm lò làm việc ở nhiệt độ cao. Trong khi đó gạch manhêdi thường có độ chịu lửa cao và bền xỉ nhưng độ bền nhiệt thấp, nhiệt độ biến dạng dưói tải trọng thấp không thể dùng ở vòm lò có lực xiên ngang. II/ Phân loại: Có nhiều cách phân loại 1. Theo bản chất hoá lí của nguyên vật liệu ban đầu có thể chia VLCL làm 8 nhóm chính: 1/ Nhóm silic: Gồm 2 nhóm nhỏ là dinat và thạch anh 2/ Nhóm Alumôsilicat: Gồm 3 nhóm nhỏ: Bán axit, sămôt, cao alumin 3/ Nhóm Manhêdi: Gồm 4 nhóm nhỏ: Đôlômit, Forsterit, Spinen, manhêdi 4/ Nhóm crômit: Gồm 2 nhóm nhỏ: Crômit, crôm manhêdi 5/ Nhóm Zircôn: Gồm 2 nhóm nhỏ: Silicat Zircôn (ZrSiO4) và Zircôn (ZrO2) 6/ Nhóm cácbon: Gồm 2 nhóm nhỏ: Cốc và Grafit 7/ Nhóm Cacbua Nitrua: Gồm 2 nhóm nhỏ: Cacborun và các loại khác. 8/ Nhóm oxyt: Các oxyt tinh khiết 2. Theo độ chịu lửa: Chia làm 3 loại: Loại chịu lửa thường: Độ chịu lửa từ 1580-17700C - Loại cao lửa: Độ chịu lửa 1770-20000C - Loại rất cao lửa : độ chịu lửa >20000C - 3. Theo hình dạng và kích thước: Chia làm 4 loại: Gạch tiêu chuẩn thường: Gạch hình chữ nhật và gạch hình chêm - Gạch dị hình đơn giản - Loại phức tạp - Loại rất phức tạp và khối lớn - 4. Theo đặc tính gia công nghiệt: 3 loại Loại không nung - Loại nung - Loại đúc từ chất nóng chảy - 5. Theo phương pháp sản xuất: 3 loại Sản phẩm nén dẻo, nén bán khô hoặc nén dập từ phối liệu dạng bột - không dẻo Sản phẩm đúc từ hồ và chất nóng chảy - Sản phẩm cưa từ quặng - 6. Theo độ xốp: 3 loại Loại kết khối : Có độ xốp nhỏ hơn 1 % - Loại đặc: Có độ xốp từ 10-30 % - Loại kết khối :Có độ xốp lớn hơn 50 % - III/ Các tính chất cơ bản 1. Độ chịu lửa: Là khả năng chống lại tác dụng của nhiệt độ cao không bị nóng chảy Độ chịu lửa là một hằng số kỹ thuật, nó khác với nhiệt độ nóng chảy của vật liệu là một hằng số lí học. Nhiệt độ nóng chảy là nhiệt độ ứng với trạng thái cân bằng giữa pha tinh thể và pha lỏng. Điểm nóng chảy cũng là nhiệt độ kết tinh của vật chất bị nóng chảy, vì ở nhiệt độ đó trạng thái cân bằng của quá trình nóng chảy và kết tinh là thuận nghịch. Để xác định độ chịu lửa của vật liệu người ta dùng côn để đo Côn này là 1 khối chóp cụt, 2 đáy là 2 tam giác đều có cạnh là 8 mm và 2mm, cao 30mm. Vật liệu làm côn phải nghiền nhỏ lọt sàng 900 lỗ/cm2. Côn này được đặt trong lò nung. Lò nung có thể dùng lò điện, lò dùng khí hay các loại lò khác miễn là các lò này đảm bảo nhiệt độ đồng đều trong toàn thể tích. Khi tăng nhiệt độ, pha lỏng xuất hiện và tăng theo nhiệt độ, độ nhớt giảm làm khối chóp mềm và cong lại. Khi đầu côn chạm tới mặt đế thì nhiệt độ đó là nhiệt độ gục của côn hay nhiệt độ chịu lửa hay nhiệt độ nóng chảy ...