Методическая деятельность педагога профессиональной школы

Вуглецеві і леговані сталі, їх характеристика і галузі застосування. Характеристика і застосування чавунів та сплавів кольорових металів. Інші конструкційні матеріали. Вогнетривкі і теплоізоляційні матеріали.

Найбільш поширеним конструкційним матеріалом є сталь. Це залізовуглецевий сплав з вмістом вуглецю до 2%. Конструкційні сталі поділяють на вуглецеві та леговані. Останні утримують додатки хрому, нікелю, ванадію, титану та інших елементів. Вуглецева сталь має дві категорії – сталь звичайна та сталь якісна.

Зі звичайної сталі виготовляють металоконструкції, корпуси, фланці, кришки, люки, патрубки, штуцери та інші деталі апаратів. У залежності від призначення цю сталь поділяють на три групи: А – з гарантованими механічними властивостями; Б – з гарантованим хімічним складом; В – з гарантованими механічними властивостями та гарантованим хімічним складом. У свою чергу, за нормованими показниками сталі групи А ділять на три, групи Б – на дві, групи В – на шість категорій.

Якісну конструкційну сталь ділять на групу І з нормальним вмістом Марганцю та групу ІІ з підвищеним його вмістом. ЇЇ застосовують для виготовлення елементів, що не контактують безпосередньо з хімічно агресивним середовищем та працюють під тиском до 10 МПа в інтервалі температур (– 20 ¸ + 475) ⁰С.

За ступенем розкислення розрізняють сталі киплячі, напівспокійні та спокійні. За вмістом вуглецю сталі поділяються на низьковуглецеві (С < 0,25%), середньовуглецеві (С = 0,25 ¸ 0,6%) та високо вуглецеві (С = 0,6 ¸ 2,0%).

Леговані конструкційні сталі поділяються за вмістом легуючих додатків на хромисті, хромонікелеві і т.д.; за якістю на якісні та високоякісні; за сумарним вмістом додатків на низьколеговані (до 2,5%), середньолеговані (2,5 ¸ 10%) та високолеговані (> 10%).

Невисокий вміст легуючих додатків у низьколегованій сталі незначно підвищує її вартість і водночас суттєво підвищує її міцність, холодо -, корозійно – та зносостійкість у порівнянні з вуглецевою сталлю. Най більш часто використовують марганцевисті, кремній - марганцевисті, марганцево – ванадієві сталі для виготовлення апаратів, що працюють під тиском до 10 МПа при температурах від – 70 до + 475⁰С у неагресивному середовищі, наприклад, деталей парогенераторів. З легованої сталі виготовляють корпуси, кришки, трубні решітки, інші деталі апаратів, що працюють при тиску до 10 МПа та температурі від – 40 до + 560⁰С. З високолегованих сталей виготовляють елементи, що працюють під підвищеним тиском у інтервалі температур – 257 ¸ + 600⁰С у агресивному середовищі.

Корозійностійкі сталі аустенітного класу визначаються стійкістю майже до всіх окислювальних агресивних середовищ, добре деформуються у гарячому та холодному стані, легко зварюються. Сталі феритного класу стійкі до дії фосфорної та оцтової кислот будь-якої концентрації при температурі до + 70⁰С, азотної кислоти з концентрацією до 65% при температурі до + 40⁰С. До класу високолегованих сталей відносяться також жароміцні та жаростійкі сталі. Жароміцні сталі – це сталі, що працюють у навантаженому стані при високих температурах на протязі тривалого часу і мають при цьому достатню окалиностійкість. Жаростійкі сталі – це сталі, що мають стійкість проти хімічного руйнування газовим середовищем при температурі вище 550⁰С і працюють у не навантаженому або слабко навантаженому стані.

Агресивними по відношенню до сталей є оксиди сірки SO₂, SO₃, водяна пара, п’ятиоксид ванадію V₂O₅ та інші.

Двошарова сталь (біметали) дозволяють економити дорогі матеріали. Наприклад, корозійностійка двошарова листова сталь має основний шар із вуглецевої або низьколегованої сталі, а плакувальний (захисний) – з корозійностійких сплавів. Окрім того, для підвищення механічних та інших властивостей сталей широко застосовують термічну та хіміко - термічну обробку, механічне зміцнення. Термічна обробка – це відпал, нормалізація, поліпшення, закалювання та відпуск. Хіміко – термічна обробка – це цементація (насичення поверхневих шарів металу вуглецем), ціанування та нітроцементація (насичення їх вуглецем та азотом), азотування (насичення поверхневого шару металу азотом). Механічне зміцнення полягає у наклепі поверхневих шарів металу.

Чавун має високі ливарні властивості, добре обробляється різанням, утворює високоякісну поверхню у вузлах тертя.

Сірий чавун є найбільш дешевим і використовується для виготовлення деталей, що працюють при тиску до 1 МПа та температурі від – 15 до + 250⁰С. Для відповідальних елементів застосовують модифікований чавун та чавун із високим вмістом міді. Модифікований відрізняється від сірого додатками феросиліцію, силікокальцію або силікоалюмінію, що підвищують його ліварні та механічні властивості. У високоміцний чавун для підвищення механічних властивостей додають магній.

Білий чавун має гірші ливарні властивості, дуже твердий і тяжко піддається різанню. Його використовують у деталях, що працюють на зношування, наприклад, при виготовленні гальмових колодок. Він також може працювати під дією полум’я, високих температур, наприклад, у колосниках топок, під хімічною дією.

Ковкий чавун використовують для виготовлення деталей, що працюють під дією ударних навантажень, арматури хімічних апаратів.

Лугостійкі чавуни використовують для виготовлення елементів, що контактують з водними розчинами лугів NаОН та КОН при тиску до 1 Мпа та температурі від –15 до + 300⁰С. Антифрикційні чавуни використовують у підшипникових вузлах.

З жаростійких чавунів використовують чавун, що легований кремнієм (силал). З нього відливають блочні рекуператори, що працюють до температури стінки 800⁰С. Для дросельних клапанів, що працюють у середовищи гарячого повітря та газу при температурах до 600 ¸ 650⁰С використовують хромисті чавуни. Чавуни, що леговані алюмінієм, використовують до температури 1000 ¸ 1100⁰С.

Для виготовлення деталей конструкції апаратів застосовують також сплави кольорових металів. Легкі сплави мають алюмінієву або магнієву основу. З алюмінієвих сплавів найбільш розповсюджені силуміни (Si < 20%). Зі сплавів, до складу яких входять Al, Cu, Mg, Mn (дюралюміни), отримують деталі, що працюють під тиском до 0,6 МПа при температурі від – 196 до + 150⁰С. Ці сплави використовують, зокрема, у виробництві сірчаної, азотної, фосфорної, оцтової та органічних кислот.

Мідь використовують у апаратах, що працюють під тиском до 0,6 МПа при температурах від – 254 до + 250⁰С з різним корозійно – активним середовищем, наприклад, 10 ¸ 40% - ва сірчана кислота, 10 ¸ 20% - ва соляна кислота, бензол, метиловий та етиловий спирт. Застосовують мідь і у криогенній техніці.

Мідні сплави поділяють на бронзи та латуні. За вмістом основного легуючого елементу відрізняють бронзи олов’яні, свинцеві, алюмінієві та інші. Вони мають високі антифрикційні та антикорозійні властивості, широко застосовуються у водяній, паровій та масляній арматурі, у вузлах тертя, наприклад, підшипниках ковзання, черв’ячних та гвинтових колесах. Латуні можуть бути парні, тобто сплави міді з цинком, або складні, до складу яких входять і інші елементи – свинець, кремній, марганець, нікель і т.д. Латуні добре протистоять корозії, мають антифрикційні властивості, добру електропровідність. Їх використовують для виготовлення дроту, гільз, труб, арматури електричних апаратів.

Свинець застосовують для внутрішнього покриття стальних апаратів з метою захисту від дії сильного агресивного середовища. Сплави на основі олова та свинцю (бабити) з високими антифрикційними властивостями використовують для заливки підшипників ковзання.

Титанові сплави завдяки невеликий густині, високий міцності та корозійній стійкості широко застосовують для виготовлення фільтрів, центрифуг, сушарок, апаратів по виробництву азотної кислоти, хлору та його сполук, синтетичних волокон.

У окремих випадках застосовують тугоплавкі метали та їх сплави – молібден, ніобій, тантал, цирконій.

Для виготовлення окремих деталей використовують інші конструктивні матеріали.

Вироби порошкової металургії отримують з металевих порошків, частину з додатком неметалевих компонентів – графіту, карбідів, що пресують та спікають. Їх використовують, наприклад, у якості фільтруючих елементів для тонкого очищення рідини та газів, фрикційних матеріалів з підвищеною теплостійкістю.

Пластмаси виготовляють з синтетичних або природних високомолекулярних сполук (полімерів) з додатком наповнювачів, пластифікаторів, фарби. Вони мають малу густину, задовільну механічну міцність, хімічну стійкість, електроізолюючі властивості, добре поглинання шуму та вібрації, відносно невелику вартість. Наприклад, полівінілхлориди, зокрема, вініпласт, використовують для виробництва достатньо міцних та хімічно стійких труб. Поліолефіни (поліетилен, поліпропілен, полістирол) використовують у якості матеріалів футерівки у середовищі середньої та підвищеної корозійної агресивності. Органічне скло використовують для виготовлення люків та інших деталей. Пластичні маси на основі фенолфармальдегідних смол (фенопласти), зокрема текстоліт, зберігають високу міцність та стійкость до агресивного середовища при температурах від – 196 до + 125⁰С. Фторопласти також мають високу стійкість до мінеральних та органічних кислот, лугів.

Гума з синтетичного та натурального каучуку має високі пружність, здатність поглинати вібрації, опір стиранню, непроникність до газу та рідини, хімічну стійкість, електроізолюючі властивості. З неї виготовляють амортизатори, елементи муфт, ремені, ущільнення, деталі ізоляції, рукави та шлаги. Морозостійкі гумові вироби на основі силіконових каучуків можуть працювати при температурах від –50 до + 250⁰С. Тверда гума (ебоніт), що включає 40 ¸ 60% сірки, застосовується для гумування апаратури.

Вогнетривами називають матеріали, що виготовлені на базі мінеральної сировини та відзначаються здатністю зберігати без суттєвих порушень свої функціональні властивості у різноманітних умовах служби при високих температурах.

Вогнетривкі матеріали широко застосовуються у різних галузях промисловості, у тому числі і у металургії. Їх якість у значному ступені впливає на продуктивність агрегатів, якість та собівартість одиниці продукції. При застосуванні вогнетривів головною задачею є раціональний їх вибір, тобто відповідність їх властивостей умовам служби при обов’язковій умові, що їх вартість буде економічно прийнятною.

Вогнетриви ділять на вироби, яким при виготовленні надається визначена форма, наприклад, цегла, фасонні вироби, блоки, і матеріали, що є не формованими, наприклад, бетон, торкрет – маси, мертелі. Ознаками класифікації вогнетривких виробів є хіміко - мінеральний склад, вогнетривкість, пористість, спосіб формування, термічна обробка, форма та розміри виробів.

За технічною класифікацією усі вогнетриви поділяються на три групи:

1)кислі, у складі яких переважає SiО₂;

2)нейтральні, що вміщують високий відсоток С, Cr₂O₃, Al₂O₃;

3)основні з переважним вмістом основних оксидів MgO, CaO.

Вогнетривкість – це властивість матеріалу або виробу протистояти тривалий час дії високих температур без втрати форми і переходу у тістоподібний стан. ЇЇ визначають наступним чином. Виготовляють зразок вогнетриву, що підлягає випробуванню, у вигляді зрізаної тригранної піраміди висотою 30 мм зі стороною верхньої основи 2 мм та нижньої 8 мм. Його встановлюють на плиту поряд із набором стандартних піроскопів визначеної вогнетривкості та розміщують у печі. Вогнетривкість відповідає той температурі, при якій зразок унаслідок деформації від нагрівання торкнеться своєю верхньою основою плити, на яку він встановлений. Значення температури визначають за стандартним піроскопом, який торкнеться своєю вершиною плити одночасно із дослідним. За вогнетривкістю вогнетриви поділяють на три групи:

1)вогнетривкі із вогнетривкістю 1580 ¸ 1770⁰С;

2)високовогнетривкі із вогнетривкістю 1770 ¸ 2000⁰С;

3)вищої вогнетривкості із вогнетривкістю більше, ніж 2000⁰С.

Важливим показником вогнетривів є деформація під навантаженням, яка визначає верхню температурну межу служби виробу, оскільки на нього у кладці водночас із нагрівом діє механічне навантаження. Наприклад, вогнетрив на піду сприймає навантаження розплавленого або нагрітого матеріалу; у стінці агрегату зазнає тиску шарів кладки, що розташовані вище; у склепінні на вогнетрив впливає тиск, що обумовлений розширенням склепіння при нагріванні. Дослідження деформації вогнетриву при нагріванні виконується при стандартному тиску 0,2 МПа. Із виробу вирізають циліндричний зразок діаметром 36 мм та висотою 50 мм. До нього прикладають зазначене навантаження і нагрівають у печі. При нагріві зразку вимірюють температуру печі та висоту зразку. На початку нагрівання він трохи збільшується по висоті, а потім починає давати усадку. Характерними вважають дві температури: температуру початку розм’якшення Т_ПР, що відповідає 4% стиску зразку, та температуру кінця розм’якшення Т_КР, яка відповідає 40% стиску зразку. Міцність вогнетривів під навантаженням ще називають будівельною міцністю.

Ще один важливий показник вогнетриву – термостійкість. Це здатність вогнетриву витримувати без руйнування різкі коливання температури. Вимірюють термостійкість кількістю теплозмін, яку витримує вогнетрив при випробуваннях до втрати у масі 20%. Розрізняють водяні та повітряні теплозміни. За одну водяну теплозміну прийнято односторонній нагрів виробу до 1300⁰С при кімнатній температурі холодного кінця із наступним охолодженням нагрітого кінця під проточною водою. При повітряних теплозмінах охолодження нагрітого зразку здійснюють на повітрі.

Окрім зазначених, важливими властивостями вогнетривів є хімічна стійкість, пористість, газопроникність, термічний коефіцієнт розширення, теплоємність, тепло -, температуро – та електропровідність, механічна міцність та інші.

Вогнетривкі матеріали та вироби можуть бути натуральними та штучними. До натуральних відносять кварцові пісковики, тальковий сланець, хромистий залізняк, вогнетривку глину, азбест та інші. Ці матеріали застосовують без тривалої спеціальної обробки для виготовлення набивних мас, ізолюючих обмазок, засипки, деяких елементів агрегату.

Більшість вогнетривів є штучними багатокомпонентними сполуками. Технологія їх виготовлення передбачає наступні етапи:

1)підготовка вихідних матеріалів, метою якої є очищення від шкідливих домішок, отримання стійких сполук, їх здрібнення та сортування;

2)приготування вихідної шихти, що включає змішування визначеної кількості вихідних компонентів та зволоження суміші;

3)формовка виробів;

4)сушіння виробів, яке проводять повільно з метою рівномірного видалення гігроскопічної вологи по усій товщині виробу до вологості 1 ¸ 15%. Остаточна незначна вологість потрібна для збереження міцності виробу;

5)обпалення виробів є найбільш відповідальною операцією у процесі виробництва вогнетривів. Основною метою обпалення є отримання твердого кристалічного зростку.

Більшість виробів обпалюють звичайно у печах по встановленому технологією режиму; окремі вироби обпалюються безпосередньо у кладці агрегату, що споруджується (необпалені вогнетриви). При виготовленні плавлених виробів шихту нагрівають та розливають по формах. У цих формах вироби повільно охолоджуються для попередження виникнення значних внутрішніх напружень.

Одними з основних вогнетривких виробів, що широко використовуються у промисловості є кремнеземисті, типовим представником яких є динас. Він вміщує 93 або більше % SiO₂; його вогнетривкість 1710 ¸ 1730⁰С, максимальна робоча температура використання 1630 ¸ 1680⁰С. Термостійкість динасу мала – 1 ¸ 4 водяні тепло зміни, але при температурах більше 760⁰С він краще протистоїть коливанням температури. Його використовують у скловарних печах, для кладки верхніх шарів насадки та склепіння регенераторів мартенівських печей, для спорудження кауперів доменних печей, коксових батарей.

Основним компонентом, що визначає вогнетривкість шамоту 1610 ¸ 1730⁰С, є Al₂O₃ (28 ¸ 45%). Максимальна робоча температура його застосування, яка відповідає температурі початку деформації під навантаженням, у залежності від класу шамотного виробу складає 1150 ¸ 1300⁰С. Термостійкість шамоту досить висока – від 10 до 50 водяних тепло змін. Шамотні вироби є найбільш поширеними, використовуються для футерівки парових котлів, нагрівальних та термічних печей, вагранок, шахтних та обертових печей, димоходів і т.д.

Вміст Al₂O₃ у високоглиноземистих вогнетривах перевищує 45%.У залежності від вмісту Al₂O₃ їх вогнетривкість змінюється від 1770 до 1920⁰С, а будівельна міцність від 1400 до 1850⁰С. Вони володіють досить великою термостійкістю – до 160 теплозмін. З огляду на їх підвищену якість та собівартість, такі вироби використовують для виготовлення найбільш відповідальних елементів агрегатів. Наприклад, корундові вогнетриви використовують у ковзних затворах ковшів розливу сталі; мулітові - для футерові дугових печей, леваді доменної печі і т.д.

Магнезитові (їх ще називають периклазові) вогнетриви мають вміст MgO ³ 85%, вогнетривкість 1900 ¸ 2000⁰С; їх робоча температура застосування – до 1500 ¸ 1550⁰С. Термостійкість цих виробів є низькою – усього 1 ¸ 2 водяні або 4 ¸ 9 повітряних теплозмін. Магнезитові вироби використовують для кладки піду та стін мартенівських і нагрівальних печей.

Доломітові вогнетриви вміщують 10 ¸ 50% MgO, 45 ¸ 85%СаО, мають вогнетривкість 1770 ¸ 1780⁰С, максимальну робоча температуру використання 1550 ¸ 1610⁰С. З огляду на те, що доломіт MgCO₃*CaCO₃ є більш поширеним у природі, ніж магнезит, а собівартість виробництва доломітових виробів є меншою, ніж магнезитових, тому ці вироби використовують усюди, де вони можуть замінити магнезитові.

Основними компонентами, що визначають вогнетривкість хромомагнезитових виробів, є MgO (40 ¸ 60%) та Cr₂O₃ (15 ¸ 35%). Вони визначаються високою вогнетривкістю – більше 2000⁰С, але їх будівельна міцність є значно нижчою – 1400 ¸ 1450⁰С. Термостійкість звичайно 3 ¸ 5 водяних теплозмін, тому різкі коливання температури у робочому просторі призводить до утворення тріщин та сколювання частин кладки з цих виробів. Вони використовуються, наприклад, для кладки печей обпалення матеріалів, мартенівських та електросталеплавильних печей.

Карборундові вогнетриви у залежності від вмісту SiC поділяються на карбідкремнієві (SiC > 70%) та карбідкремнійутримуючі (SiC = 15 ¸ 70%). Їх вогнетривкість складає 1770 ¸ 1920⁰С, температура початку деформації – 1450 ¸ 1700⁰С, термічна стійкість від 30 до 150 теплозмін. Їх широко застосовують при виготовлення труб рекуператорів, муфелів, для футерівки циклонів, обертових печей обпалення, електролізних ванн.

Вуглецеві вироби мають високу вогнетривкість (біля 2500⁰С), термостійкі; температура початку їх деформації 1400 ¸ 1600⁰С. Їх використовують для футерівки ванн електролізу алюмінію та магнію, отримання феросплавів, кладки горну та лещаді доменних печей.

Цирконієві вироби вміщують від 80 до 99% ZrO₂, мають вогнетривкість біля 2300⁰С та температуру застосування у залежності від вмісту ZrO₂ від 1700 до 1950⁰С. У тиглях з цих вогнетривів плавлять платину, іридій, інші чисті метали, кварцове скло.

Спеціальні вогнетривкі вироби поділяються на оксидні, карбідні та нітридні. Вогнетривкість цих виробів дуже висока, наближується до температури плавлення. Їх виробництво пов’язано з труднощами отримання чистих вихідних матеріалів та складністю спікання. З оксидних матеріалів найбільш розповсюджені Al₂O₃ з температурою плавлення 2030⁰С, MgO (2800⁰C), ZrO₂ (2700⁰C), BeO (2550⁰C), Th (3300⁰C). Ці вогнетриви використовують у камерах згоряння ядерних та інших установок, у ракетній техніці. Карбідні та нітридні вогнетриви виготовляють з карбідів та нітридів тугоплавких металів, наприклад, ZrC з температурою плавлення 2800⁰С, HfC (4160⁰C), W₂C (3125⁰C), ZrN (3355⁰C), TiN (3220⁰C). Використовують їх з-за високої вартості тільки для спеціальних та лабораторних потреб.

Жаротривкі бетони відносяться до неформованих вогнетривких матеріалів. У залежності від вогнетривкості їх ділять на три групи – вище 1700⁰С, 1580 ¸ 1700⁰С та нижче 1580⁰С. У якості в’яжучих речовин при їх виготовленні використовують гідравлічні (портланд-цемент, глиноземистий, мулітокремнеземистий та периклазовий цемент), коагуляційні (рідке скло, кремнійфтористий натрій), хімічні (фосфатні зв’язки) та органічні (бакеліт, смоли, пек і т.д.). Заповнювачем жаротривкого бетону може бути корунд, хроміт, хромомагнезит, шамот та інші вогнетриви. Виготовлення бетонної футерівки включає операції змішування цементу, заповнювача та води; заповнення сирим бетоном форм; витримки на протязі 5 ¸ 14 діб для твердіння; сушіння при 110⁰С та обпалення при 1300 ¸ 1500⁰С.

Пластичні набивні маси виготовляють з розмелених вогнетривких матеріалів і пластичних вогнетривких глин або інших зв’язок. Для виконання футерівки котлів, нагрівальних та плавильних печей таку масу накладають рівним шаром шляхом трамбування, висушують і поступово доводять до робочої температури. Вогнетривкі набивні маси відрізняються від пластичних меншим вмістом в’яжучого матеріалу, у якості якого використовують сірчанокислий та хлористий магній, фосфати, рідке скло, кам’яновугільний пек та смолу. Їх використовують при підвищених вимогах до футерівки за вогнетривкістю, міцністю та стійкістю.

Торкрет-маси є вогнетривким матеріалом типу бетонів. Сировиною є кремнезем, шамот, хроміт, магнезит і т.д.; до неї додають вогнетривку глину, воду, в’яжучі та спекаючи додатки. Наприклад, для гарячого ремонту мартенівських печей до складу торкрет-порошку входить 60% магнезиту, 40% хроміту, 5% (понад 100%) вогнетривкої глини, 5 ¸ 10% тринатрийфосфату. При нанесенні торкрет-маси на холодну або гарячу футерівку між ними відбувається спочатку фізична взаємодія - адгезія, а потім і хімічна. Торкретування може бути напівсухим, пульповим або полум’яним. При напівсухому методі вологість маси складає 8 ¸ 15%, при пульповому – 20 ¸ 30%, при полум’яному сухий торкрет-порошок подають у факел пальника.

Захисні гарнісажі утворюються на робочій поверхні агрегатів зі спечених або розплавлених матеріалів при інтенсивному відводі теплоти крізь стінки. Наприклад, такий гарнісаж утворюється у шахті доменній печі, у футерівці якої розташовані водяні холодильники.

Вогнетривкі розчини використовують для заповнення швів між вогнетривкими виробами при виконанні кладки. Їх виготовляють зі спеціальних порошків – мертелів, хімічний склад яких повинен бути близьким до складу вогнетриву кладки.

Обмазки поділяють на ущільнюючі та захисні. Ущільнюючі обмазки наносять на зовнішню поверхню кладки для підвищення її газощільності. До складу такої обмазки звичайно входить 60 ¸ 70% кварцового піску, динасового, шамотного або діатомітового порошку, 5 ¸ 10% вогнетривкої глини, 10 ¸ 15% азбесту або графіту, 10 ¸ 15% рідкого скла. Захисні обмазки наносять на робочу поверхню футерівки для її захисту від дії високих температур, газів, шлаків, механічного зношування. Їх виготовляють з порошків шамоту, кварциту, хроміту, корунду та інших вогнетривів; у якості в’яжучих використовують вогнетривку глину, рідке скло. Товщина таких обмазок – 2 ¸ 4 мм.

Теплоізоляційні матеріали призначені для зниження втрат тепла, що дозволяє економити паливо та енергію, підвищити продуктивність агрегату та знизити собівартість продукції. Їх поділяють на групи за наступними ознаками:

-за вогнетривкістю – це вогнетривкі з робочою температурою 800 та вище ⁰С і не вогнетривкі;

-за походженням – природні та штучні;

-за формою та способом використання – виготовлені у формі виробів, тобто цегли, листів, плит і т.д., і у вигляді неформованих матеріалів (засипки, вати, волокна).

Природні теплоізоляційні матеріали – це діатоміт, інфузорна земля, трепел, вермикуліт. Перши три з них мають своєю основою SiO₂*nH₂O. Діатоміт – це продукт розкладу водоростей, його максимальна температура застосування 900⁰С. При таких же температурах використовують у вигляді порошку інфузорну землю, що є продуктом розкладу тваринних організмів. Трепел – це пористий матеріал, продукт вивітрювання гірських порід, за своїми властивостями близький до діатоміту. Вермикуліт – це різновид слюди, він використовується при 700 ¸ 900⁰С. У обпаленому вигляді він носить назву зоноліт і має граничну температуру застосування 1000 ¸ 1100⁰С. До невогнетривких ізоляційних матеріалів відноситься азбест, що є водним силікатом магнію 3MgO*2SiO₂*2H₂O. Гранична температура його застосування – 500⁰С; за більшої температури азбест втрачає гідратну вологу, руйнується, розсипається у порошок, втрачає пористість та ізоляційні властивості.

Штучні теплоізоляційні матеріали – це пористі легковагі вогнетриви та вироби із різних волокон.

Для отримання легковагих вогнетривів застосовують метод вигоряючих додатків, піноспосіб та хімічний спосіб. За методом вигоряючих додатків до шихти з порошку вогнетриву та глини додають тирсу деревини або вугілля, змішують, зволожують, сушать та обпалюють. Гранична температура застосування легковагих виробів з динасу, шамоту, діатоміту та мулітокремнезему складає відповідно 1500, 1200, 1000 та 1400⁰С. При піноспособі до шихти додають емульсію, що утворює піну, наприклад, з каніфольного мила та столярного клею. Після змішування масу розливають по формах, де вона твердіє. Отримані вироби сушать та обпалюють. Такі вироби мають добру ізолюючу здатність, але низьку механічну міцність та нижчу, ніж легковагі вироби, температуру використання. Наприклад, у піношамота гранична температура застосування – 900⁰С. При хімічному способі до шихти уводять доломіт, гіпс. Додаток слабкої сірчаної кислоти призводить до виділення з доломіту СО₂, що робить масу пухкою, а гіпс утримує піну від осідання. Сирець розливають по формах, сушать та обпалюють. Однак на виробництві останній метод не знайшов застосування.

Волоконні теплоізоляційні матеріали використовують у вигляді вати, плит, картону, повстини та інших матеріалів. Вони мають низьку густину, малу теплопровідність та теплоємність, високу термостійкість, еластичні та стійкі проти вібрації. Їх виготовляють з мінерального, керамічного волокна та скловолокна. Діаметр волокон від 2 до 20 мкм, їх довжина від 15 до 150 мм. Для виробництва мінеральних волокон розплав металургійних шлаків або гірської породи, наприклад, базальту продувають струменем повітря або пари. Максимальна температура служби таких волоконних виробів складає 600⁰С. Вироби з керамічних волокон - це мулітокремнеземисті звичайні та хромоутримні, шамотноволоконні, температура застосування яких відповідно до 1150, 1300 та 1250⁰С. Скловолокно має граничну температуру служби 300⁰С.

Для спорудження агрегатів використовують будівельні матеріали – будівельну та бутову цеглу, гравій, щебінь, будівельні розчини. Червону цеглу виготовляють із суміші червоної глини та піску. Її використовують до температури 700⁰С для кладки димоходів, будівництва сушарок, димових труб. Бутова цегла – це природний мінерал, що являє собою шматки граніту, пісковику або вапняку. Її використовують для кладки фундаментів або у якості заповнювача. У якості заповнювача використовують також пісок, гравій та щебінь, що отримують дробінням гірських порід. Будівельні розчини складаються з в’яжучих (цемент, вапно), заповнювача та води; інколи може додаватися глина.

СПИСОК РЕКОМЕНДОВАНОЇ ЛІТЕРАТУРИ.

1.Орлов П.И. Основы конструирования. – М.: Машиностроение, 1988. – 623 с.

2.Конструирование и расчет машин химических производств/Под ред. Э.Э. Кольмана – Иванова. – М.: Машиностроение, 1985. – 406 с.

3.Топтуненко Е.Т. Основы конструирования и расчета химической аппаратуры. – Киев: Вища школа, 1974. – 218 с.

4.Гузенков П.Г. Детали машин. – М.: Высшая школа, 1986. – 358 с.

5.Кудрявцев Е.П. Металлоконструкции теплоиспользующих установок. – М.: МЭИ, 1984. – 58 с.

6.Кудрявцев Е.П. Прочность тонкостенних сосудов и аппаратов. Конспект лекций.- М.: МЭИ, 1983. – 42 с.

7.Конструирование сварных химических аппаратов. Справочник. – Л.: Машиностроение, 1981. – 382 с.

8.Конструкционные материалы/Под ред. Б.Н.Арзамасова. – М.: Машиностроение, 1990.- 687 с.

9.Огнеупорные изделия, материалы и сырье / Под ред. А.К. Карклита – М.: Металлургия, 1991- 416с.

10.Норенков И.П. Введение в автоматизированное проектирование технических устройств и систем – М: Высшая школа, 1986 – 304с.

Дата добавления: 2014-01-15