决定耐火材料的高温使用性能的4个指标

2021-01-06 11:26:36 sunfei 564

    耐火材料在使用过程中,受到高温(一般为1000~1800℃)下发生的物理、化学、机械等作用,容易熔融软化,或 被熔蚀磨蚀,或产生崩裂损坏等现象,使操作中断,而且沾污物料。因此,要求耐火材料必须具有能适应各种操作条 件的性质。以下是决定耐火材料的高温使用性能的4个指标: 

    (1)耐火度 

    耐火度是指材料在高温作用下达到特定软化程度的温度,表征材料抵抗高温作用的性能。耐火度是判定材料能否 作为耐火材料使用的依据。国际标准化组织规定耐火度达到1500℃以上的无机非金属材料即为耐火材料。它与材料的 熔点不同,是各种矿物组成的多相固体的混合物的综合表现。 

    决定耐火度的最根本的因素是材料的化学矿物组成及其分布情况,各种杂质成分,特别是具有强熔剂作用的杂质 成分会严重降低材料的耐火度。因此在生产工艺中应考虑采取适当措施来保证和提高原料的纯度。 

    耐火度不是一种物质所特有的绝对物理量,是材料在特定试验条件下测定的达到特定软化程度时的相对技术指 标。将试验物料按规定方法做成截头三角锥(简称试锥),与在特定升温速率下具有固定弯倒温度的标准截头三角锥(简 称标准锥),在既定升温速率和一定气氛条件下加热,以试锥的弯倒程度与标准锥弯倒程度相当的对比方法测定耐火 度。截头三角锥下底每边长8mm,上底每边2mm,高30mm。测定时,在高温下角锥内可能出现液相。随温度升 高,液相量增多,液相黏度降低,锥体软化,当软化到一定程度后,锥体因其自重作用而逐渐弯倒。当试锥与标准锥同时弯倒直到其顶点与底盘相接触时,则以此标准锥已确定的弯倒温度为准,作为试锥的耐火度。

    (2)高温荷重变形温度 

    又称耐火材料荷重软化点或耐火材料荷重变形温度,表示耐火材料在恒定荷重下对高温和荷重共同作用的抵抗性 能或耐火材料呈现明显塑性变形的温度范围。通过耐火材料的荷重软化温度可以推断其最高使用温度,荷重软化温度 在一定程度上表示耐火材料在其使用情况相仿的情况下的结构强度,可作为确定耐火材料最高使用温度的依据。

    决定荷重软化温度的主要因素是材料的化学矿物组成,同时也与材料的生产工艺直接有关。材料的烧成温度对荷 重软化变形温度影响较大,如适当提高烧成温度,则由于气孔率降低、晶体长大、结合好而提高开始变形温度。提高 原料的纯度、减少低熔物或熔剂的含量,会提高荷重软化变形温度。例如黏土砖中的氧化钠,硅砖中的氧化铝,均为 有害的氧化物。

    (3)耐火材料的高温体积稳定性 

    耐火材料长时间在高温作用下,产生体积膨胀,叫做残余膨胀。耐火材料残余膨胀(变形)的大小,反映了高温体 积稳定性的好坏,残余变形越小,体积稳定性越好;反之,体积稳定性越差,越容易造成砌体的变形或破坏。 

    常用重烧线变化来判断材料的高温体积稳定性,它是评定材料质量的一项重要指标。

    大部分耐火材料在高温作用下会产生收缩.在重烧时,多数耐火材料都发生收缩,这主要是因为材料在高温下产 生的液相将填充其中的孔隙,使颗粒进一步地拉紧、拉近,发生重结晶,从而导致了材料的进一步致密化。也有少数 材料在重烧时产生膨胀,如硅砖由于使用中伴随有多晶转变而产生膨胀,这是因为硅砖在烧制时未转化的石英,在高 温时会继续转化为鳞石英或方石英,体积膨胀,硅砖中未转化的石英大约有10%。为了降低材料重烧收缩和膨胀,适 当地提高烧成温度和延长保温时间是有效的,但不宜过高,否则会引起材料组织玻璃化.降低热震稳定性。由于烧成和 使用中,材料中的石英颗粒产生膨胀,町抵消黏土的收缩,因此半硅砖的体积变化小,有的还略有膨胀。

    (4)热震稳定性 耐火材料抵抗温度的急剧变化而不破坏的性能称为热震稳定性。此种性能也称为抗热震性或温度急变抵抗性。 

    影响材料抗热震稳定性指标的主要因素是材料的物理性质,如热膨胀性、热导率等。一般来说,材料的线膨胀率 越大.热震稳定性越差;材料的热导率越高,热震稳定性越好。此外,耐火材料的组织结构、颗粒组成和材料的形状等均 对热震稳定性有影响。