Глины и керамические массы строго определенной температуры плавления не имеют. При нагревании в некотором температурном интервале они, постепенно размягчаясь, переходя в жидкое состояние. Поэтому температурные условия, при которых происходит это превращение, характеризуются величиной огнеупорности или просто огнеупорностью, а не точкой плавления.
Огнеупорностью называют способность глины или керамической массы противостоять воздействию высоких температур без расплавления. В качестве показателя огнеупорности обычно принимают ту температуру, при которой трехгранная усеченная пирамида (конус), изготовленная из испытуемого материала, деформируется под собственной тяжестью так, что ее вершина, наклоняясь, касается основания.
Огнеупорность пластичных материалов (глин и каолинов), непластичных материалов (кварцита, магнезита и др.) и готовых изделий (огнеупорного кирпича, брусьев и др.) определяется несколько различно.
Для определения огнеупорности пластичных материалов от всей массы отбирают среднюю пробу, из которой готовят тесто нормальной рабочей консистенции, тщательно проминают его и в специальной разъемной формочке формуют усеченные трехгранные пирамидки размером h=30 мм, а=8 мм и b=2 мм. В специальную форму, предварительно смазанную вазелином, набивают испытуемую массу, уплотняют, излишек срезают, а поверхность среза заглаживают; отформованную пирамидку выталкивают из формочки латунной пластинкой и сушат сначала на воздухе, а потом в сушильном шкафу при 100-110 0С.
При испытании непластичных материалов среднюю пробу их предварительно измельчают в порошок,) который просеивают через сито с величиной отверстия 0,2 мм. Просев затворяют 10 % -ным водным раствором декстрина и из полученной массы методом пластического формования изготовляют пирамидки указанных ранее размеров.
Для определения огнеупорности готовых изделий от них откалывают отдельные куски, сначала измельчают их, а затем растирают в ступке, после чего просеивают через сито с величиной отверстия 0,2 мм.Просев затворяют 10%-ным водным раствором декстрина до получения пластического теста и из него формуют пирамидки, как указано ранее. Отформованные пирамидки высушивают, после чего используют для определения огнеупорности.
Пирамидки нагревают в печах лабораторного, типа различных конструкций. Наиболее широко распространенными и удобными печами считаются трубчатые электропечи, в которых при нормальной работе сравнительно легко и быстро можно достичь необходимую для испытания температуру вплоть до 1800 0С.
О б о р у д о в а н и е и м а т е р и а л ы. 1. Криптоловая печь. 2. Оборудование для приготовления из испытуемых глин теста нормальной рабочей консистенции. 3. Латунная формочка для изготовления пирамидок. 4. Набор контрольных пироскопов. 5. Термопара и оптический пирометр. 6. Защитные очки или защитные стекла. 7. Корундовые подставки. 8. Крупнозернистый песок.
На верхнюю площадку специальной корундовой подставки устанавливают пирамидку из испытуемого материала и рядом с ней, на расстоянии нескольких миллиметров от нее, два контрольных керамических пироскопа. Контрольные пироскопы подбирают с таким расчетом, чтобы огнеупорность одного из них была несколько ниже, а другого выше огнеупорности испытуемой массы. Нижнюю часть пирамидок на полную высоту бортика подставки засыпают чистым кварцевым песком, который закрепляет пирамидки на подставке. Пирамидки должны быть установлены на равном расстоянии от стенок жаровой трубы и от центра подставки. Номер на пирамидке должен быть обращен наружу (к жаровой трубе), а противоположное ребро должно находиться в вертикальном положении. В случае, если специальной корундовой подставки нет, пирамидку вместе с контрольными пироскопами устанавливают на свежеотформованную пластину, которая служит подставкой. Пирамидки закрепляют, вдавливая их в подставку на глубину 2-3 мм. Для изготовления подставок рекомендуется следующий состав массы: 50 % шамота из обожженного каолина, 40 % отмученного каолина, 10 % огнеупорной глины.
Подставку с установленными на ней пирамидками помещают на корундовый стержень и медленно, перемещая штатив вверх, вводят в центральную часть жаровой трубы в зону наивысшей температуры. Затем штатив закрепляют винтом, закрывают крышку и включают печь. Скорость подъема температуры не должна превышать 10 ОС/мин, а при температурах, близких к предполагаемой температуре падения пирамидки, она замедляется до 5 ОС/мин. Подъем температуры во время обжига при низких температурах (до 900 0С) контролируют хромель-алюмелевой термопарой, опускаемой в рабочее пространство печи через специальное отверстие, а при более высоких температурах - оптическим пирометром, визируемым через отверстие на подставку с размещенными на ней пирамидками.
Заканчивают обжиг тогда, когда пирамидка из испытуемого материала своей вершиной коснется основания. Обожженные образцы остаются в рабочем пространстве печи до полного ее охлаждения. Затем их вынимают из печи вместе с подставкой и осматривают, обращая внимание на характер их деформации.
За показатель огнеупорности материала принимают температуру, при которой испытуемая пирамидка коснется своей вершиной подставки.
Лабораторная работа № 11