Высокотемпературные процессы происходящие при получении фарфора
Фарфоровый полуфабрикат поступающий на обжиг имеет следующие фазы, относительно крупные зерна кварца и полевого шпата, которые равномерно распределены в тонко зернистом глинистом веществе в температурном интервале 500-600 0С заканчивается дегидратация глинистого вещества в частности каолинита в результате чего образуется метакаолинит.
Al2O3·2SiO2·2H2O → Al2O3·2SiO2 + 2H2O
При дальнейшем нагревании полевой шпат с другими компонентами шиты образует легкоплавкие эвтектики.
Между компонентами массы протекают твердофазовые реакции, в результате которых при температуре 800-900 0C материал приобретает некоторую прочность.
Полевой шпат начинает плавиться при температуре около 1150 0C, полное плавление наступает при температуре 1250 0C. В температурном интервале 1100-1250 0C происходит переход в муллит ранее образовавшегося метакаолинита (мулитизация).
|
Образующие мелкие иглоподобные кристаллики первичного муллита, пронизывают массу обжигаемого материала создавая в нем армирующий каркас. Присутствующие в материале зерна кварца, в плоть до температуры 1250 0C не претерпевают изменений. При более высокой температуре количество жидкой фазы заметно увеличивается, в результате ее взаимодействие с ранее образовавшимся метакаолинитом, первичным муллитом и аморфным кремнеземом. Начинается так же взаимодействие зерен кварца в жидкой фазе. В интервале температур от 1250 до 1450 в материале наблюдается непрерывное увеличение муллита.
Что обусловлено:
1. Увеличением числа размеров кристаллов первичного муллита;
2. Перемещением жидкой фазы приводящим к кристаллизации из нее вторичного муллита, в этом же температурном интервале продолжается растворение зерен кварца и их превращение в кристобалит (кристобалитизация) к моменту завершения обжига фарфор состоит:
А) из жидкой фазы образующей при охлаждении стекловидную фазу;
Б) муллита;
В) остатков не растворившихся зерен кварца;
Г) закрытых пор (2-5 об. %).
Соотношение между фазами входящими в состав фарфора предопределяет его важнейшие свойства, от муллита и его содержания в фарфоре зависят механическая прочность термостойкость химическая стойкость не растворившиеся зерна кварца и муллит образуют армирующий скелет препятствующий деформации изделий на завершающей стадии обжига, стекловидная фаза до 60 об.% обеспечивает просвечиваемость художественных изделий, их жаростойкость и диэлектрические свойства.
Поры несколько снижают просвечиваемость и прочность изделий, конечный состав фарфоровых изделий можно менять изменяя:
1. Состав массы;
2. Используя минерализаторы;
3. Увеличивая тонкость помола непластичного сырья;
4. Варьируя режим обжига;
Существенное значение на состав фарфора оказывает не только температурно-временной режим обжига изделий, но и создание определенной газовой среды в различных периодах обжига. По характеру газовой среды различают 3 периода обжига фарфора.
1-ый период: нагрев до 1040 0С; в печи создают окислительную среду (концентрация СO2 составляет около 10-12%). Цель окислительного периода обжига, предупредить осаждение сажистого С, образующегося при сгорании топлива в порах изделия. Однако, примеси соединений Fe, содержащиеся в массе приобретают желтоватую окраску;
2-ой период: 1040-1250 0С: создают восстановительную среду, поддерживая концентрацию СО в продуктах сгорания топлива на уровне 2-6%. В данном периоде оксиды Fe восстанавливаются до FeO еще до закрытия пор, благодаря чему существенно повышается белизна изделия. Закисные соединения Fe (FeO) имеют голубоватую окраску;
3-ий период: 1250 0С: в печи поддерживается нейтральная газовая среда.
Огнеупоры. Технология огнеупоров.
Огнеупоры – неметаллические изделия и материалы с огнеупорностью не менее 1580 0С, изготавливаются главным образом из минерального сырья и предназначены для использования в агрегатах и устройствах в качестве защиты от тепловой энергии и агрессивной среды.
Классификация огнеупоров:
I. По физическому составу и способу изготовления:
- формованные;
- неформованные.
II. По геометрической форме:
- прямоугольные нормальные;
- клиновидные;
- фасонные.
III. По фирменным названиям:
- Радекс;
- Сименсит;
- Корхарт;
- Орекс;
- Райтекс;
- Катарон;
- Синтеркорунд.
IV. По химико-минералогическому составу, т. е. классифицирующим признаком является содержание основного компонента в пересчете на чистые оксиды:
4.1 кремнеземистые;
4.2 алюмосиликатные;
4.3 глиноземистые (корундовые);
4.4 глиноземисто-известняковистые;
4.5 высокоглиноземистые;
4.6 магнезиально-силикатные;
4.7 магнезиально-силикатные – шпинелидные;
4.8 магнезиально-силикатные – известковые;
4.9 известковые;
4.10 хромистые;
4.11 цирконистые;
4.12 оксидные;
4.13 углеродистые;
4.14 карбидокремнеевые;
4.15 бескислородные.
При композиционном составе огнеупора на 1-ое место ставится наименование группы, преобладающего компонента.
V. В зависимости от огнеупорности:
- огнеупорные (1580-1770 0С);
- высокоогнеупорные (1770-2000 0С);
- высшей огнеупорности (более 2000 0С).