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影响耐火材料的高温使用性能的因素
时间:2020-12-31 12:03 点击次数:
耐火材料在使用过程中会在高温(通常为10001800C)下受到物理,化学和机械作用,并且容易熔化和软化,腐蚀或磨损,破裂和损坏,从而中断操作以及受污染的材料。因此,要求耐火材料具有可以适应各种操作条件的性能。临沂耐火材料厂家解析一下相关知识,以下是确定耐火材料高温性能的4个指标:
(1)耐火度
耐火度是指材料在高温作用下达到一定程度的软化的温度,并表征材料抵抗高温影响的性能。耐火度是判断一种材料是否可以用作耐火材料的基础。国际标准化组织规定,耐火度大于1500C的非金属无机材料为耐火材料。它不同于材料的熔点,是由多种矿物组成的多相固体混合物的整体性能。
决定耐火度的最基本因素是材料的矿物化学成分及其分布,杂质的各种成分,尤其是具有强溶剂作用的杂质,将严重降低材料的耐火性。因此,在生产过程中应考虑采取适当措施,以确保和提高原材料的纯度。
耐火度不是物质的特殊绝对物理量,而是材料在特定测试条件下达到一定软化度时的相对技术指标。根据规定的方法,将测试材料转换为截顶的三角锥(称为测试锥),并在一定的加热速率下,在一定的加热速率下将其转换为具有固定弯曲温度的标准截顶三角锥(称为标准锥)。预定加热速率和某些大气条件加热后,通过比较测试锥和标准锥的挠曲度来测量耐火度。截锥形圆锥的下部每边长8mm,上部下部每边长2mm,高度为30mm。在测量过程中,高温下金字塔中可能会出现液相。随着温度升高,液相量增加,液相粘度降低,并且锥体软化,当软化达到一定水平时,锥体由于其自身重量而逐渐弯曲。当测试锥和标准锥同时弯曲直到其顶点与底盘接触时,确定的标准锥的弯曲温度将用作测试锥的耐火度。常见耐火材料和原材料的耐火度请参见表1。
表1普通耐火原料及耐火材料
(2)高温负荷变形温度
也称为耐火材料在负荷下的软化点或负荷下的耐火材料的变形温度,它表示耐火材料在恒定负荷或耐火材料表现出明显塑性变形的温度范围内对高温和负荷的联合作用的抵抗力。耐火材料的最高使用温度可以通过负载的软化温度来推断。在某种程度上,装料的软化温度指示了在类似使用条件下耐火材料的结构强度,并且可以用作确定耐火材料的最高使用温度的基础。常用材料的高温负荷软化变形温度示于表2。
表2常用材料的高温负荷软化变形温度
决定负载下软化温度的主要因素是材料的矿物化学组成,这也与材料的生产过程直接相关。材料的烧成温度对负载下的软化变形温度有很大的影响。如果适当提高烧成温度,则由于降低的孔隙率,晶体生长和良好的混合,初始变形温度将增加。增加原材料的纯度和减少低熔点物质或溶剂的含量将增加负载下的软化温度。例如,粘土砖中的氧化钠和二氧化硅砖中的氧化铝是有害的氧化物。
(3)高温耐火材料的体积稳定性
耐火材料在高温下长时间产生体积膨胀,这称为残余膨胀。耐火材料的残余膨胀(应变)的大小反映了高温下体积稳定性的质量。残余应变越低,体积稳定性越好;相反,体积的稳定性越差,就越容易引起砖石的变形或损坏。
重整线的变化通常用于判断材料的高温体积稳定性,并且是评估材料质量的重要指标。有关国家标准规定的普通耐火线变化率,请参见表3。
表3国家标准规定的耐火材料通用耐火线的变化指数
大多数耐火材料在高温的作用下会收缩。在燃烧过程中,大多数耐火材料都会收缩。这主要是因为高温材料产生的液相将填充孔,并且颗粒将更紧密地拉伸。最近,发生了重结晶,导致材料的致密化增加。还有一些材料会在烹饪过程中膨胀。例如,硅砖在使用过程中由于多晶转变而膨胀。这是因为烧制过程中未转化的硅砖石英将在高温下继续转化为鳞石英或长方体。石英的体积膨胀,而未转化为硅砖的石英约为10。为了减少再次烧成后的材料的收缩和膨胀,适当提高烧成温度并延长保持时间是有效的,但是不要太高,否则会引起材料结构的玻璃化并减少烧成。热冲击稳定性。由于材料中的石英颗粒在烧制和使用过程中会膨胀,以补偿粘土的收缩,因此半硅砖的体积变化很小,有些会略微膨胀。
(4)对热冲击的稳定性
耐火材料承受温度突然变化而不被破坏的能力称为热冲击稳定性。这种性能也称为抗热冲击或抗温度突然变化。
影响材料抗热震性的主要因素是材料的物理性质,例如热膨胀和热导率。一般而言,材料的线性膨胀率越高,其对热冲击的稳定性越差;材料的导热率越高,对热冲击的稳定性越好。此外,耐火材料的结构,颗粒组成和形状影响热冲击的稳定性。

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