SU1046679A1 - Способ определени химической стойкости огнеупорных материалов в расплавах - Google Patents

Abstract

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ХИМИЧЕСКОЙ СТОЙКОСТИ ОГНЕУПОРНЫХ МАТЕРИАЛОВ В РАСПЛАВАХ, включающий взвешивание испытуемого образца, измерение его геометрических размеров, нагрев расплава до заданной температуры, погружение образца в расплав и вращение его, отличающийс  тем, что, с целью повы1«ени  точности определени , образец вращают со скоростью 0,1-3,0 м/мин в течение 10-60 мин, извлекают его и выдерживают вне расплава в течение 1030 мин, определ ют изменение кажущейс  плотности и изменение процентного содержани  окислов расплава, § по которым суд т о химической стойкости . U) :D

Description

. Изо €тение относитс  к химической промышленности, в частности к способам определени  стойкости огне упорных материаловв агрессивных расплавах, например в шлаковых расплавах производства желтого фосфора электротермическим способом, в расплавах карбида кальци  дл  оптималь ного выбора конструкционных огнеупорных материалов дл  узлов- слива расплава. Известен способ определени  шлакоустойчивости графитовых материа- .лов, включающий погружение в расплав сборки образцов, выдержку их, извлечение, отбор проб расплава и оценку реакционной способности материала по потере в весе образца с единицы боковой поверхности Ц. Недостатками способа  вл ютс , низка  точность определени , отсутствие динамических исследований, что не позвол ет получить достоверные о поведении огнеупорного материала в процессе эксплуатации реакционна  способность, определ ема  по потере в весе образца с еди . ницы боковой поверхности, не  вл ет с  представительной, поскольку в npoNBJUineHHbix услови х разрушение происходит не только с боковой, но и с поверхности; определение потери в весе производ т без учета пористости, при разрушении материала шлак проникает в поры или застывает на его поверхности. . Наиболее близким к предлагаемому  вл етс  способ определени  химичес кой стойкости огнеупорных материалов в расплавах, включающий взвешивание испытуемого образца, измерение- его геометрических размеров, нагрев расплава до заданной температуры , погружение образца в расплав и вращение его Г21. Способ не может быть использован с достаточной степенью достоверност в таких производствах, как термичес кий способ производства фосфора и карбида кальци , где основной при чиной разрушени  огнеупоров  вл етс  их химическое взаимодействие с окисла) основных расплавов. Способ не позвол ет определ ть химизм разрушени  огнеупора (% изменени  содержани  основного окисла). Кроме того, длительность эксперимента 480 мин) приводит к изменению хими ческого состава расплава вследствие его испарени  и к частичному разложению засчет диссоциации. Цель изобретени  - повышение точ нести определени . Поставленна  цель достигаетс  тем, что согласно способу определени  химическЪй стойкости огнеупорны материалов в расплавах, включающему взвешивание испытуемого образца, измерение его геометрических размеров , нагрев расплава до заданной температуры, погружение образца в расплав и вращение его, образец вращают со скоростью 0,1-3,0 м/мин в течение 10-60 мин, извлекают его и вьщерживают вне расплава в течение 10-30 мин, определ ют изменение кажущейс  плотности образца и изменение процентного содержани  окислов расплава, по которым суд т о химической стойкости. Скорость вращени  образца и длительность пребывани  его в расплаве определ етс  физико-химическими процессами, протекающими в ванне фосфорной и карбидной печи, и кинематическими зависимост ми процесса восстановлени . Заданный интервалскорости вращени  0,1-3,0 м/мин моделирует гидродинамику , происход щую в ванне руднотермической печи с учетом конвективных процессов, имеющих место при свободном истечении расплава и склонности исследуемых расплавов к испарению при высоких температурах с открытым зеркалом расплава. На действующих электропечах скорость истечени  расплава мен етс  в широком диапазоне и достигает 3 м/мин. Уменьшение скорости истечени  расплава до 0,1 м/мин возможно при небольших количествах расплава в ванне печи., что учтено при выборе диапазона вращени  образца и не дает представительных результатов . Выбранный диапазон времени выдержки образца 10-60 мин обусловлен физико-химическими свойствами расплавов и точностью проводимого эксперимента. Пребывание образца в расплаве более 60 мин нецелесообразно и обусловлено .склонностью расплавов к уменьшению объема. Уменьшение времени пребывани  менее 10 мин невозможно в св зи с незначительной скоростью химической коррозии, изменение которой находитс  на уровне экспериментальной сшибки определени . Врем  выдержки образцов вне расплава 10-30 мин обусловлено созданием равновесного температурного состо ни  на границе расплав - твердое тело с учётом в зкости расплавов . Различие в значении коэффициента в зкости 0,01-10 П расплавов фосфорных и карбидных печей обуславливает различную текучесть, котора  св зана с температурой истечени  соответственно 1300 и 2000°С. На чертеже представлена установка , посредством которой осуществл ют предлагаемый способ.

Установка содержит высокотемпературную печь 1 сопротивлени , силовой трансформатор 2, устройство 3 дл  перемещени  и вращени  образца , термодатчик 4, самопишущий или переносной потенциометр 5, амперметр б, вольтметр 7, графитовый тигель 8.

Образец огнеупорного материала взвешивают, определ ют его геометрические размеры, укрепл ют на вращающемс  от двигател  шпинделе, опускают в тигель, при этом тигель дол- жен быть инертным по отношению к расплаву (дл  расплавов фосфорного шлака и карбида кальци  молибденовый тигель), засыпают измельченными продуктами плавки, полученными с промышленных фосфорных и карбидных печей. Затем включают печь и при достижении заданной температуры 1500-2000°С (заданна  температура зависит от расплава, например, дл  расплавов фосфорного шлака , а дл  расплавов карбида кальци  2000с включают механизм вращени  и вращают образец в расплаве со скоростью 0,1-3,0 м/мин в течение 1060 мин. После достижени  указанного времени образец поднимают над расплвом и выдерживают при температуре в течение 10-30 мин, извлекают образец из печи и отбирают пробу расплаву. После естественного охлаждени  образец взвешивают, измер ют геометрические размеры, определ ют кажущуюс  плотность по обмеру образца..Расплавы анализируют На составл ющие окислы известными методами химического анализа, определ 5 ют изменение процентного содержани  основного окисла, например . дл  расплавов фосфорных шлаков / СаС,2, дл  карбида кальци .

Эталоном считают уменьшение кои0 I цеитрации основного окисла равное 50%,

Результаты экспериментальных исследований химической устойчивости огнеупорных материалов в расплавах фосфорных шлаков и карбида кальци  представлены в табл. 1 и 2.

5

Как видно из данных, представленных в табл. 1 и 2, выбранные параметры: скорость вращени  огнеупорных материалов в расплаве 0,13 м/мин, длительность пребывани  их

0 в расплаве 10-60 мин, врем  выдержки образцов вне расплава 10-30 мин  вл ютс  оптимальными как дл  расплавов фосфорного шлака, так и дл  расплавов карбида кальци .

5

Использование предлагаемого способа позволит точнее и объективнее определить стойкость огнеупорных материалов, оценить длительность : эксплуатации термонагруженных узлов 0 руднотермических печей, например узлов слива расплава, и тем самьм повысить надежность работы элементов ванны печи.

Таблица 1

Стойкость определена дл  материала СТ-М при толщине стенки 10 мм. Стойкость определени  дл  материала КЦО Таблица 2 15 при толщине стенки 10.мм.

Claims (1)

1. СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ХИМИЧЕСКОЙ СТОЙКОСТИ ОГНЕУПОРНЫХ МАТЕРИАЛОВ В РАСПЛАВАХ, включающий взвешивание испытуемого образца, измерение его геометрических размеров, нагрев расплава до заданной температуры, погружение образца в расплав и вращение его, отличающийся тем, что, с целью повышения точности определения, образец вращают со скоростью 0,1-3,0 м/мин в течение 10-60 мин, извлекают его и выдерживают вне расплава в течение 1030 мин, определяют изменение кажущейся плотности и изменение процентного содержания окислов расплава, по которым судят о химической стой- S кости.