4.4.1. Определение огнеупорности

О гнеупорностью называют свойства материалов противостоять воздействию высоких температур, не расплавляясь. Количественной мерой огнеупорности является температура, при которой образец из данного материала, деформируясь при нагревании под действием собственной массы, коснется вершиной огнеупорной подставки, на которой он установлен (рис. 4).

Рис. 4 Огнеупорная подставка

Образец представляет собой трехгранную усеченную пирамиду (обычно называемую пироскопом) высотой 60 мм со стороной нижнего основания 15 мм и верхнего 5 мм.

По огнеупорности глинистое сырье подразделяется на три группы:

огнеупорные - огнеупорность 1580 ºС и выше;

тугоплавкие - — " — 1350...1580 ºС;

легкоплавкие - — " — ниже 1350 ºС.

Огнеупорность - техническое свойство, сохраняющее постоянное значение лишь при соблюдении ряда условий при ее определении (например, тонкость помола исходного сырья, скорость нагрева, равномерность температур по сечению печи, газовая среда в печи и др.).

Для определения огнеупорности 50 г испытуемого глинистого сырья растирают, просеивают без остатка через сито с диаметром отверстий 1 мм и затворяют водой для получения формовочной массы. Тощие материалы затворяют 10 %-ным раствором декстрина или крахмала. Образцы формуют в специальной металлической форме, смазанной вазелином или маслом, для чего массу плотно набивают в форму, избыток срезают, поверхность заглаживают. Отформованные образцы укладывают на стекло, покрытое бумагой, и подсушивают до воздушно-сухого состояния.

Подставку для испытания образцов формуют из высокоогнеупорной глины в смеси с шамотом (1:1 по массе), Огнеупорность массы для подставки должна быть выше огнеупорности испытуемого материала.

На свежесформованную подставку устанавливают (вдавливают) на глубину не более 3 мм строго перпендикулярно основанию шесть пироскопов. Из них два из испытуемого материала, а остальные стандартные с различной температурой огнеупорности: с предполагаемой для данного материала огнеупорностью (N), с большей (N+1) и меньшей

(N-1) этого значения. Пироскопы располагают равномерно по всему периметру подставки так, чтобы испытуемые образцы стояли друг против друга (рис. 4). Подставку с образцами высушивают при 110-135 ºС и вводят в печь с температурой не выше 1000 ºС. Контроль осуществляется с помощью термопары ПП (платина - платинородиевой). Скорость подъема температуры в печи 3-5 ºС/мин. За состоянием пироскопов наблюдают вначале каждые 10 мин, а с момента размягчения конусов - через каждые 5 мин.

4.4.2. Определение огневой и общей усадки

Для определения огневой усадки используют плитки, на которых устанавливали воздушную усадку. Высушенные образцы с нанесенными рисками (см, п. 4.3.1) обжигают в лабораторной печи. Скорость подъема температуры при обжиге в электрической печи в среднем составляет 100 ºС/ч.

Для кирпичных и черепичных глин рекомендуется такой режим обжига глин, мин: от комнатной температуры до 150 ºС - 60;

150 ..500 ºС- 30;

500...650 ºС - 45;

650...1000 ºС - 75;

выдержка при 1000 ºС - 60.

Остывают образцы в закрытой печи несколько часов, затем их вынимают, осматривают, отмечают выявленные дефекты и штангенциркулем с точностью до 0,1 мм измеряют расстояние между метками. Образцы с дефектами не учитывают.

О гневую усадку L_огн. рассчитывают по формуле

К роме того, определяют общую или полную усадку. Полной усадкой называют сокращение размеров керамических образцов в результате высушивания и обжига, выраженное в процентах по отношению к первоначальным размерам образцов в пластическом состоянии.

где I, I₀ и I₁ - расстояние между усадочными метками соответственно свежеотформованного (50 мм), сухого и обожженного образца, мм.

Если плитка обожжена правильно и не деформировалась, оба размера на каждой плитке должны совпадать.

В случае определения изменения огневой усадки при различных температурах обжига при каждой определенной температуре (начиная от 900 ºС и выше через каждые 100 градусов) обжигают не менее трех плиток. Полная усадка, изделий может достигать 8-12 % при использовании пластичных глин и 2-5 % - низкопластичных. На величину огневой усадки большое влияние оказывает содержание кварца. В случае большого содержания его в легкоплавких глинах при низких температурах обжига (до 900 ºС) модификационные изменения кварца снижают огневую усадку образцов; а в некоторых - случаях приводят к увеличению размеров изделий.

Определение «усадок» необходимо для оценки «поведения» отформованных изделий в процессе сушки, и обжига, разработки технологических режимов, установления размеров свежеотформованных изделий.