Динас
Основные аспекты сварки цветных металловОгнеупорность динаса определяется температурой плавления кремнезема, составляющей 1713°С.
Основные свойства динаса как огнеупорного материала определяются свойствами отдельных модификаций, стойких при высоких температурах. На рисунке 1 приведена диаграмма состояния, на которой видны все полиморфные превращения. Из диаграммы видно, что устойчивые при низких температурах формы ? и ? (например, кварц при температурах >870°С) переходят в тридимит и кристобалит – формы, устойчивые при высоких температурах.
Присутствие в динасовом огнеупоре кварца снижает его качество в связи с тем, что превращение при высоких температурax кварца в тридимит и кристобалит связано с увеличением объема, и это разрушает огнеупор. Изменение объема при переходе одной формы в другую характеризуется приведенными ниже данными (таблица 1) плотности и удельных объемов (объем 1 г вещества) различных полиморфных модификаций SiO2.
При снижении температуры кристобалит и тридимит не переходят в кварц, а остаются в виде низкотемпературных ? — и ? — форм тридимита и кристобалита, хотя и в нестабильном, но практически устойчивом состоянии. Поэтому технологический процесс производства динаса построен так, чтобы возможно полнее перевести кремнезем в тридимит и кристобалит.
1 – ?-кварц;
2 – ?-кварц;
3 – ? -тридимит;
4 – ? -кристобалит;
5 – расплав;
6 – кварцевое стекло;
7 – ? — кристобалит;
8 – ? -тридимит;
9 – ?- тридимит
системы SiO2
Наименование | Плотность, г/см3 | Удельный объем, см3/г
?-кварц | 2,65 | 0,377
?-кварц | 2,53 | 0,395
?-тридимит | 2,27–2,35 | 0,440–0,425
?-тридимит | 2,24 | 0,466
?-тридимит | 2,23 | 0,449
?-кристобалит | 2,38–2,34 | 0,429–0,427
? -кристобалит | 2,23 | 0,449
Сырьем для производства динаса являются наиболее чистые разновидности весьма распространенных кварцитовых пород, содержащих не менее 95% SiO2.
В качестве основной добавки к шихте для производства динаса используют известь СаО, которую вводят в количестве от 1,5 до 2,5%. Роль этой добавки заключается в связывании зерен кварцита в сырце. При обжиге образуются эвтектические расплавы между SiO2 и СаО, которые, склеивая зерна кварцитов, по остывании придают высокую прочность динасовым изделиям.
Другая весьма существенная роль извести и образующихся с ее участием расплавов заключается в том, что они являются минерализаторами, т.е. средой, ускоряющей перекристаллизацию кварца в тридимит. К тому же, если перерождение кварца в тридимит происходило бы без смачивающей кристаллы жидкой фазы, то увеличение объема зерен кремнезема, связанное с переходом кварца в тридимит, вызвало бы появление трещин и разрыхление. Образующаяся жидкая фаза смягчает возникающие при этом напряжения.
Хорошими минерализующими свойствами обладают окислы металлов Fe, Mn и др., которые также добавляют в шихту. Количество этих добавок лимитируется снижением огнеупорности которое они вызывают. Динас с такими добавками приобретает после обжига бурый цвет и называется черным.
Огнеупорность динаса 1690–1730°С.