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决定耐火材料的高温使用性能的4个指标

所属分类:公司新闻   发布时间:2021-04-09  
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  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:


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  (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,特别是具有强溶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。
  

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  (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。常用材料的高温荷重软化变形温度见表2。
  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、减少低熔物或溶剂的含量,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。

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       (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。国家标准规定的常用耐火材料的重烧线变化指标见表3。
  表3国家标准规定的常用耐火材料的重烧线变化指标
  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。