耐火材料的使用性能及化學(xué)成分
發(fā)布時(shí)間:2020/2/6 12:02:17
耐火材料的使用性能是指耐火材料在高溫下使用時(shí)所具有的性能。包括耐火度、荷重軟化溫度、重?zé)變化率、抗熱震性、抗渣性、耐真空性等。
耐火度
耐火度是指耐火材料在無荷重時(shí)抵抗高溫作用而不熔化的性質(zhì),用于表征耐火材料抵抗高溫作用的性能。耐火度是判定材料能否作為耐火材料使用的依據(jù)。國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織規(guī)定耐火度達(dá)到1500℃以上的無機(jī)非金屬材料即為耐火材料。耐火度的意義與熔點(diǎn)不同,不能把耐火度作為耐火材料的使用溫度。
荷重軟化溫度
荷重軟化溫度是耐火材料在一定的重負(fù)荷和熱負(fù)荷共同作用下達(dá)到某一特定壓縮變形時(shí)的溫度,是耐火材料的高溫力學(xué)性質(zhì)的一項(xiàng)重要指標(biāo),它表征耐火材料抵抗重負(fù)荷和高溫?zé)嶝?fù)荷共同作用下保持穩(wěn)定的能力。耐火材料高溫荷重變形溫度是其重要的質(zhì)量指標(biāo),因?yàn)樗谝欢ǔ潭壬媳砻髦破吩谂c其使用情況相仿條件下的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。決定荷重軟化溫度的主要因素是制品的化學(xué)礦物組成,同時(shí)也與制品的生產(chǎn)工藝直接相關(guān)。
重?zé)變化率(高溫體積穩(wěn)定性)
耐火材料的高溫體積穩(wěn)定性是指其在高溫下長(zhǎng)期使用時(shí),制品外形體積或線度保持穩(wěn)定而不發(fā)生中間變形的性能。對(duì)燒結(jié)制品,一般以制品在無重負(fù)荷作用下的重?zé)w積變化率或重?zé)變化率來衡量。重?zé)w積變化也稱殘余體積變形,重?zé)變化也稱殘余線變形。耐火制品的重?zé)冃瘟繉?duì)判別制品的高溫體積穩(wěn)定性,保證砌體的穩(wěn)定性,減少砌體的縫隙,提高其密封性和耐侵蝕性,避免砌體整體結(jié)構(gòu)的破壞,都具有重要意義。
抗熱震性
抗熱震形也稱耐急冷急熱性,它表征耐火制品抵抗溫度急劇變化而不破壞的能力。
在實(shí)際工作中,耐火材料經(jīng)常會(huì)遭受到溫度急劇變化的情況,在很短的時(shí)間內(nèi)工作溫度變化很大,這種溫度的急劇變化即稱為熱震作用。熱震作用會(huì)導(dǎo)致耐火材料的開裂、剝落和崩塌。因此,當(dāng)耐火材料在使用中工作溫度有急劇變化時(shí),需考查其抗熱震性。
要提高材料的抗熱震性,避免材料產(chǎn)生裂紋,需提高材料的強(qiáng)度,特別是抗拉強(qiáng)度、剪切強(qiáng)度,以提高抵抗裂紋形成的能力,同時(shí)應(yīng)降低材料的彈性模量及泊松比,從而降低可能產(chǎn)生的熱應(yīng)力。
抗渣性
抗渣性是指耐火材料在高溫下抵抗?fàn)t渣的侵蝕和沖刷作用的能力。這里爐渣的概念從廣義上來說是指高溫下與耐火材料相接處的治金爐渣、燃料灰分、飛塵、各種材料和氣態(tài)物質(zhì)等。
耐火材料中的成分
1、主成分
耐火材料中的主成分是指占絕大多數(shù)的,對(duì)材料高溫性質(zhì)起決定性作用的化學(xué)成分。耐火材料之所以具有優(yōu)良的抵抗高溫作用的性能,以及許多耐火材料又各具特性,完全或基本上取決于主成分。所以,對(duì)耐火材料的主成分,要予以充分重視。通常,對(duì)耐火材料依化學(xué)組成分類,以及對(duì)許多同材質(zhì)的耐火材料劃分為若干等級(jí),都是或多半是根據(jù)其主成分的種類以及其含量多寡而定的。可作為耐火材料主成分的都是具有很高晶格能的高熔點(diǎn)或分解溫度很高的單質(zhì)或化合物。要求它在耐火材料生產(chǎn)或服役過程中能形成穩(wěn)定的具有優(yōu)良性能的礦物,在自然界儲(chǔ)量較高而且較易提取與利用。在地殼中分布較多,可作為耐火材料主成分的主要是氧化物。另外,有一些碳化物、氮化物、硅化物和硼化物,也可作為耐火材料的主成分。
2、外加成分
通常稱為外加劑,是在耐火制品生產(chǎn)中為特定目的另外加入的少量成分。如為促進(jìn)材料中某些物相的形成和轉(zhuǎn)化,而加入的礦化劑;為抑制材料中某些物相形成,而加入的抑制劑或穩(wěn)定劑;為促進(jìn)材料的燒結(jié),而加入的助熔劑,等等?傊谀突鸩牧仙a(chǎn)中,采取加入少量外加劑可在一定程度上改變材料的組成與結(jié)構(gòu),從而便于生產(chǎn)和使制品獲得某種預(yù)期特性。但一定要注意,切勿因此而嚴(yán)重影響其抵抗高溫作用的基本性質(zhì)。
3、雜質(zhì)
雜質(zhì)是指在耐火材料中不同于主成分的,雜質(zhì)可以說是易熔物有的本身具有很高熔點(diǎn),但同主成分共存時(shí),卻可產(chǎn)生易熔物。故雜質(zhì)的存在往往對(duì)主成分起強(qiáng)的助熔作用。
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