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高铝砖生产厂家讲解温度对耐火砖损坏的影响及改进方法

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【摘要】:
耐火材料的用途非常广泛,使用条件也各不相同。同时,耐火材料的材质又是多种多样的,有硅质、粘土熟料质、高铝质、碱性等。耐火砖的损毁因素并不是单独存在的,而常常是以综合的形式产生影响。下面,建华耐材根据以往生产施工经验

    耐火材料的用途非常广泛,使用条件也各不相同。同时,耐火材料的材质又是多种多样的,有硅质、粘土熟料质、高铝质、碱性等。耐火砖的损毁因素并不是单独存在的,而常常是以综合的形式产生影响。下面,建华耐材根据以往生产施工经验,为大家列举出温度对耐火砖损毁的影响及改进方法

一、温度

    耐火砖基本的性能就是要耐高温,并具有隔热性。不过,温度会对所有的损毁造成影响,如杂质多时,在较低的温度下便会生成液相,产生收缩,并由此而产生裂纹。

此外,耐火砖与熔渣接触时会向熔渣中扩散,反应物的粘度随着温度的上升而降低。溶液的粘度降低后,侵入的熔渣数量增加,反应面积即扩大,熔损加快。

在实际使用中发现,在玻璃窑中,熔融的温度上升1℃,耐火材料的侵蚀就增加10%,在01转炉中,出钢温度提高30℃,耐火材料的损毁就增加一倍。这些情况都说明,温度对熔损的影响是非常大的。为了解决这个问题,除基本原料之外,耐火材料的组织结构即气孔率和气孔径也是很重要的,但最主要的还是耐火材料与熔渣之间的润湿角应在90°上,因此说明采用不润湿的材料更为有效。一般来说,炭素材料与熔渣之间润湿性小,所以利用炭素配合是有效的。

二、温度变化

    所有耐火材料的抗张强度都比较小。因此,当其表面受热时,受热表面扩张比内部快,表面受到挤压力的作用,同时内部受到张力的作用。当其表面冷却时,与上述情况正好相反。如果这个应力超过材料本身的强度极限,那么材料就被破坏了。也就是说,在提高温度时,其内部会产生裂纹;而冷却时,其表面则会产生裂纹。在测试高铝圆筒状试样的抗热震性时发现,当快速冷却时,其表面产生了裂纹,而当快速加热时,试样剥落掉片。因此,耐火材料对热应应力和热震破坏的敏感性也是限制它们使用的主要原因之一。例如,对于许多高温用途来说,虽然耐火材料的结构性能符合结构在使用温度下的要求,但破坏往往是在不很高的温度下发生的即在加热和冷却的过程中发生的。耐火材料内部的裂纹可由中心向表面扩展,而表面裂纹并不向内部扩展。内部裂纹通常都是宽的,而且不分叉,不会导致变形破坏。表面裂纹很细,分叉能够导致其破坏。

三、耐火砖的抗热震性

    耐火制品对于急热急冷式的温度变动的抵抗能力叫抗热震性。

    耐火砖的抗热震性,不仅取决于温度梯度所产生的热应力,而且也由于各相间线膨胀系数不同,膨胀的各相异性,多晶相变,氧化-还原,结合剂的体积变化等。此外,机械应力也是主要原因。

    如上所述,耐火材料受到急剧温度变化时,内部产生很大的热应力,引起龟裂、剥落等严重损伤。除此应力外,还有结构上产生的机械应力,使用中的组织变化也很大,都会对这种损伤造成影响。

    目前极为重要的课题是,如何使耐火材料具有抵抗这种温度变动的能力。不过,热应力造成的损伤,只靠材质是很难解决的。材质固然是个原因,还要涉及耐火材料单砖的形状、炉子的构造、使用条件,特别是温度变化。

    在抗热冲击方面,除热膨胀率、杨氏模量、强度、泊松比、破坏能、密度、热容等基本物理性能外,影响热冲击的毕奥系数也有关系。耐火砖在使用过程中,这些物理性能发生变化,而且在变质时,对其处理就更为复杂。表示材料的抗热冲击性的抵抗系数也因其抵抗何种热冲击而发生变化。

    例如,是否把发生裂纹、强度下降当作问题,是否重视由裂纹发展而引起龟裂、剥落,这些都会使抵抗系数不同。人们把对发生裂纹的抵抗性称为抗破坏性,把比较剥落损伤程度的抵抗性叫做抗损伤性。

    对于耐火砖抗热震性的评价,有多种理论,下面仅举出最重要的作些说明。

1)结构对耐火砖抗热震性的影响。

    我们在实际使用中早已观察到,许多钢铁窑炉用耐火材料在苛刻的高温条件下使用时,受到剥落损坏。其剥落现象是由于各种热冲击作用,在耐火材料中某一部分产生裂纹,此裂纹继续扩展,直到损坏。一部分剥落的现象是热冲击损坏的显著例子。由于耐火材料受到热冲击作用而产生剥落,不仅其消耗高,而且还会导致窑炉难于稳定操作。

    众所周知,完整晶体在拉断过程中应力所作的功应等于其形成新表面的表面能,也就是等于其表面能的增加。但是,耐火材料是一种多相体系,不能用一个数值来表示它们的表面能。不过,从构成耐火砖的各相一般均系强极性的特点考虑,可以预料它们具有高的表面能,因而应有高的理论断裂强度。然而,耐火材料断裂是由各种因素造成的,除了生产过程中产生的内部缺陷,如气孔、杂质以及表面损伤外,外界因素也会使它们的断裂强度大大下降。所以,耐火砖的实际断裂强度要比理论强度值低得多。

    由于耐火砖的断裂强度受气孔、杂质、裂纹等因素的影响,因此各个制品的组织结构也不完全相同,即使是同类试样,其断裂强度也不会相等。所以,耐火材料的断裂强度具有统计意义。

    通常,耐火材料抗热冲击的性能要由下列主要因素决定:

   (2)热冲击的程度,温度变化的程度,耐火材料和周围热的移动条件以及它们随时间变化的情况;

   (3)耐火砖本身的性质,诸如机械性质以及热性质等;

   (4)耐火砖的几何形状;

   (5)外力的影响,热膨胀的限度(因为耐火材料在使用过程中受到像墙面那样的结构体的使用条件)。

    在这些因素中,第2项是决定耐火材料能否经受住热冲击在其内部产生热应力的主要因素。

不同的耐火砖的温度不同,其对抗热震性能有差别的,不同耐火砖的抗热震性能也不同,有好有坏,正常情况下,在选择适合的耐火砖,一般不会因为温度造成损坏,主要还是多种因素共同造成耐火砖的损坏,比如化学因素、物理因素以及机械因素,而温度只是物理因素中的一种,所以选择耐火砖的时候,要根据实际情况进行分析选择适合的耐火砖,这样会大大减少成本,以及提高工作效率,河南建华耐火材料有限公司专业生产高铝砖、粘土砖、保温砖、镁碳砖等一系列耐火制品,欢迎选购。