Взаимодействие базальтовых расплавов с материалами на основе платины и углерода

• Автор: Кошелев, Владлен Юрьевич
• Шифр специальности: 05.16.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 179 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ

1 ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР.

1.1 Технология получения непрерывных волокон из силикатных расплавов

1.2 Состояние вопроса по математическому моделированию процессов формования непрерывных волокон из силикатных расплавов

1.2.1 Гидродинамика зоны формования волокна.

1.2.2 Теплофизика зоны формования волокна.

1.2.3 Параметры зоны формования волокна.

1.2.4 Течение силикатных расплавов в фильере

1.2.5 Механика формования волокон.

1.2.6 Оптимизация процессов формования волокон

1.2.7 Вопросы устойчивости процессов формования волокон.

1.2.8 Параметры процесса формования волокон.
1.3 Перспективные материалы фильер для получения непрерывных волокон
из силикатных расплавов.
1.4 Постановка задачи исследования
2 ОПТИМИЗАЦИЯ ПАРАМЕТРОВ ПРОЦЕССА ФОРМОВАНИЯ БАЗАЛЬТОВЫХ НЕПРЕРЫВНЫХ ВОЛОКОН
2.1 Постановка задачи оптимизации параметров процесса формования базальтовых непрерывных волокон.
2.2 Оптимизация геометрических размеров фильерного отверстия
2.3 Оптимизация температуры формования и скорости вытягивания базальтовых непрерывных волокон.
2.4 Результаты решения задач оптимизации параметров процесса формования базальтовых непрерывных волокон.
3 ИССЛЕДОВАНИЕ ВЯЗКОСТИ БАЗАЛЬТОВЫХ РАСПЛАВОВ
3.1 Вязкостные свойства расплавов базальтовых горных пород
3.2 Экспериментальные методы измерения вязкости.
3.2.1 Теоретические основы методов измерения вязкости.
3.2.2 Стационарные методы измерения вязкости.
3.2.3 Нестационарные методы измерения вязкости.
3.3 Исследование вязкости базальтовых расплавов
4 ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА СМАЧИВАНИЯ СТЕКЛЯННЫМИ И
БАЗАЛЬТОВЫМИ РАСПЛАВАМИ СПЛАВА ПЛРД.
4.1 Теоретические основы процессов смачивания и растекания.
4.2 Смачивание платиновых сплавов расплавами стекол
4.3 Методика проведения экспериментов
4.4 Исследование смачивапия сплава ПлРд расплавами стекол.
4.5 Исследование смачивания сплава ПлРд расплавами базальтов
5 ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССА СМАЧИВАНИЯ
УГЛЕРО ДКАРБИДОКРЕМНИЕВЫХ МАТЕРИАЛОВ РАСПЛАВАМИ
СТЕКОЛ И БАЗАЛЬТОВ.
5.1 Углеродкарбидокремниевые материалы и их свойства.
5.2 Разработка и изготовление опытных композиций силицированных
материалов для исследования взаимодействия с расплавами стекол и базальтов
5.3 Исследование смачивания углеродкарбидокремняевых материалов
расплавами стекол.
5.4 Исследование смачивания углерод карбидокремниевых материалов
расплавами базальтов
6 ИСПЫТАНИЕ УГЛЕЮДКАРБИДОКРЕМНИЕВЫХ МАТЕРИАЛОВ И ОСОБЕННОСТИ КОНСТРУИРОВАНИЯ ИЗ НИХ ФИЛЬЕРНЫХ УЗЛОВ
6.1 Разработка и изготовление опытной лабораторной установки и методика испытаний новых фильерных материалов.
6.2 Испытания монофильер из углеродкарбидокремыиевых материалов в контакте с базальтовым расплавом.
6.3 Исследование окислительной стойкости опытных
углеродкарбидокремняевых композиций.
6.4 Методические подходы к разработке конструкции филверного питателя из
перспективных материалов.
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ


Волокнообразование происходит под действием натяжения, передающегося через сформировавшееся волокно от вращающегося барабана намоточного агрегата. В этом случае вытекающий из отверстия фильеры поток силикатного расплава формируется в виде луковицы рисунок 1. Диаметр сечения луковицы под действием растягивающей силы постепенно уменьшается до того момента, когда вследствие охлаждения расплав теряет способность деформироваться, что наступает при температуре стеклования. Рисунок 1. Я длина луковицы, м 4 диаметр луковицы в рассматриваемом сечении, м 4, диаметр волокна, м сила натяжения волокна, Н Рисунок 1. Известные методы получения непрерывных волокон как по составу, так по способу и устройству отличаются друг от друга химическими, технологическими и конструктивными параметрами узлов и механизмов, составляющих конструктивное оформление технологии. Узел формования, в зависимости от используемого способа отбора расплава из выработочной зоны, состоит из щелевого или струйного . В схеме с щелевой загрузкой фильерный питатель расположен непосредственно под нижним подом устройства узла плавления, и расплав поступает к фильерам через технологическую щель нижнего пода. При щелевой загрузке устойчивость процесса формования волокна определяется стабильностью теплового режима работы системы узел плавления фильерный питатель. В схеме с трубной загрузкой фильерного питателя силикатный расплав поступает к фильерам через струйный питатель 1,2, позволяющий разместить формующее устройство автономно, значительно уменьшив тем самым влияние температурного режима узла плавления или его фидера на устойчивость процесса формования волокна. Конструкция струйного питателя обеспечивает точечный отбор расплава с максимальной химической однородностью и более высокой температурой, чем в схеме с щелевой загрузкой. Раздельно регулируемым электрическим обогревом струйного и фильерного питателей достигается требуемая термическая однородность расплава и температурный режим, необходимый для достижения таких значений вязкости, при которых, с одной стороны, расплав обладает достаточной текучестью и с другой способностью к волокнообразованию. В описаниях изобретений к патентам РФ представлены копструктивпые решения, призванные минимизировать температурный градиент в фильерном питателе за счет применения нагревательных экранов. Основная цель, преследуемая при проектирования фильерных пластин для производства непрерывных волокон из силикатных расплавов, состоит в достижении максимальной плотности расположения фильерных отверстий при исключении возможности затекания расплава между смежными фильерами в подфшгьериой зоне. С этой целью ведутся поиски жаропрочных устойчивых к смачиванию силикатными расплавами материалов фильерной пластины, а также оптимальных геометрических конфигураций и способов изготовления фильерных калиброванных отверстий. Согласно патентному обзору 9 наиболее удовлетворительные результаты по выработке волокон показывает применение фильерных пластин из платиновых сплавов с отверстиями конусонилиндрической сходящейся формы. Основное назначение узла замасливания заключается в нанесении на поверхность филамептов тонкого слоя не более 1 от диаметра волокна вещества определенного химического состава замасливателя. Выбор того или иного замасливателя при производстве волокон обусловлен их конечным назначением. Механизм вытяжки и намотки обеспечивает качественную намотку готового пучка волокон на бобины и создает необходимую для формования волокна вытягивающую силу. Изменение вытягивающей силы в рамках установившегося процесса формования волокна влечег за собой изменение диаметра получаемого волокна. В настоящее время в научнотехнической литературе существует множество работ, освещающих вопросы математического моделирования процессов формования непрерывных волокон из силикатных расплавов. Большая их часть посвящена исследованиям в области получения стеклянных волокон и, в меньшей степени волокон из других видов силикатосодержащего сырья например, из расплавов базальтовых горных пород.