ТЕХНОЛОГИЯ ОГНЕУПОРОВ

ЗЕРНОВОЙ СОСТАВ

Рассмотренные выше процессы — измельчение, клас­сификация, хранение фракций в бункерах, дозирование, смешение — позволяют получать шихты, а затем при увлажнении и массы различной плотности. Плотность,

Или укладка зерен, зависит от соотношения количеств и размеров отдельных фракций.

Для изучения закономерностей укладки зерна пред - • ставляют сферическими.

Укладка шаров (по Карнаухову; D — диаметр ша­ра) представлена в табл. IV.2.

Таблица IV.2

Максимальная теоретическая плотность ансамбля шаров одинакового размера при тщательной ручной их укладке составляет 74%.

Свободно насыпанные шары одинакового размера, а также шары, подвергнутые утряске (вибрации) или по­слойному уплотнению, не образуют теоретически макси­мально плотной укладки (табл. IV.3).

Как видно из табл. IV.3, из шаров одинакового раз­мера можно практически получить плотность заполне­ния пространства 63% (пористость 37%). Значительно более плотная укладка получается, когда промежутки между шарами заполняются более мелкими шарами (табл. IV.4).

Для плотной укладки (1—0,5) R необходимо -круп­ной фракции брать около 80%, средней (0,2—0,1)/? — 5% и тонкой — 15%- Такой зерновой состав в ряде слу­чаев оказывается нетехнологичным. Обычно размер крупных зерен принимают 3 мм, содержание таких зе­рен в количестве 80% не позволяет при прессовании по-

7—298

Лучить изделия с четкими углами и ребрами. Поэтому крупной фракции берут меньше. Трудно точно отдози - ровать и равномерно смешивать среднюю фракцию, прежде всего потому, что ее в плотной укладке мало. Увеличение количества средней фракции вызывает раз­движку крупных зерен, уменьшение — сопровождается перемещением мелких фракций из одной поры в дру­гую, что также ведет к разрыхлению упаковки. Сред-, ние фракции выполняют роль пробки, препятствуя пе­ретоку мелких фракций.

Таблица IV.4

Таблица IV.3 Для получения плотной укладки необходимо иметь несколько фракций (не ме - |g jg| . нее 3—4). Соотношение % § III между фракциями должно ІІ5 быть резким, например

О«* oil плотная укладка (около ~ 4% пористости) получена

6,92 0,55 методом вибрации при от-

226 389 9,51 0,63 194 192 9,14 0,64 ношении размеров крупной фракции к мелкой порядка 300.

99

Для огнеупорных композиций зерновой состав'плот­ных упаковок рекомендуется подбирать по формуле

Г/ = [а + (1 — а) (dJDf] 100, (IV.22)

Где а — коэффициент, зависящий от типа масс, количе­ства тонкомолотого компонента, находится в пределах 0<а<0,4; п — показатель, характеризующий распреде-

Рис. IV.10. Зависимость предела прочности при сжатии сгсж от а и п для масс с размерами зереи ^4 (а) и <3 мм (б). Цифры на кри - ' вых — значения п

Ление узких фракций внутри грубозернистой составляю! щей смеси и учитывающий отношение грубозернистой и тонкодисперсной составляющих в смеси, /г=0,5-^0,9.

Из формулы (IV.22) следует, что плотность упаковки, а следовательно, и физико-химические свойства спрес­сованных образцов зависят от D, п и а. Оптимальные соотношения а и п при заданном D находят опытным путем. На рис. IV.9 показана зависимость кажущейся пористости магнезитовых образцов сырца от значений коэффициентов а и п или, что то же самое, от их зерно­вого состава.

Пористость образцов снижается с увеличением содер­жания тонкомолотого комцонента, проходя через мини-

МуМ при (1=0,31 и <1=0,32 для масс с максимальным размером зерен 4 и 3 мм соответственно. Это отвечает содержанию в этих массах 34 и 42% тонкомолотого ком - понента (ниже 0,06 мм): (у= [0,31+ (1—0,31) у о,06/3] 100= (0,31 + 0,69-0,14) 100«42%).

Снижение содержания тонкомолотого компонента в смеси при увеличении максимального размера зерен свя­зано с общим уменьшением межзеренных пустот, образу­емых зернами крупной и средней фракций.

В связующей массе, содержащей тонкомолотой фрак­ции больше оптимального, увеличивается количество пор в связке, а при количестве меньше оптимального поры располагаются на контактах зерен и между зернами и связкой, т. е. увеличивается так называемая структурная пористость, при оптимальном содержании тонкомолотой фракции пористость сырца преимущественно обусловле­на пористостью самих крупных зерен. Таким образом, количество тонкомолотой связки существенно влияет на структуру изделий, что отражается в первую очередь на прочности (рис. IV. 10).

Максимальная прочность соответствует минимальной пористости, которая получается для смеси зерен 4— 0 мм при ао = 0,32 и п0 — 0,69 и для зерен 3—0 мм при ао=0,31 и По = 0,52. Указанные оптимальные значения находят не только опытом, но и методами математиче­ской статистики.

Установлено, что коэффициент а оказывает большее влияние на пористость образцов (при D=3+4 мм), чем п, т. е. содержание тонкомолотого компонента в шихте оказывает большее влияние на пористость изделий, чем зерновой состав зернистой части шихты.

Оптимальный зерновой состав шихт сам по себе еще не обеспечивает получение плотных прессовок. При ста­тическом прессовании перемещение зерен происходит под влиянием давления прессования, причем давление прес­сования является более существенным фактором уплот­нения, чем зерновой состав исходной смеси. Но в то же время лишь правильный подбор зернового состава шихт позволяет достичь минимальной пористости при мень - Шем удельном давлении статического прессования.