Падчас выкарыстання вогнетрывалыя матэрыялы лёгка плавяцца і размякчаюцца пад уздзеяннем фізічных, хімічных, механічных і іншых фактараў пры высокай тэмпературы (звычайна 1000~1800 °C), альбо разбураюцца, альбо трэскаюцца і пашкоджваюцца, што перарывае працу. Забруджваецца матэрыял. Такім чынам, патрабуецца, каб вогнетрывалы матэрыял меў уласцівасці, якія могуць адаптавацца да розных умоў эксплуатацыі. Ніжэй прыведзены 4 паказчыкі, якія вызначаюць высокатэмпературныя характарыстыкі вогнетрывалых матэрыялаў:
(1) Вогнетрывалы
Вогнетрываласць адносіцца да тэмпературы, пры якой матэрыял дасягае пэўнай ступені размякчэння пад уздзеяннем высокай тэмпературы, і характарызуе ўласцівасці матэрыялу пры ўздзеянні высокай тэмпературы. Вогнетрываласць з'яўляецца асновай для ацэнкі таго, ці можа матэрыял выкарыстоўвацца ў якасці вогнетрывалага матэрыялу. Міжнародная арганізацыя па стандартызацыі вызначае, што неарганічныя неметалічныя матэрыялы з вогнетрываласцю вышэй за 1500 ℃ з'яўляюцца вогнетрывалымі матэрыяламі. Яна адрозніваецца ад тэмпературы плаўлення матэрыялу і з'яўляецца поўным выразам сумесі шматфазных цвёрдых рэчываў, якія складаюцца з розных мінералаў.
Найбольш фундаментальным фактарам, які вызначае вогнетрываласць, з'яўляецца хімічны мінеральны склад і размеркаванне матэрыялу. Розныя прымешкі, асабліва тыя, што маюць моцныя растваральнікі, сур'ёзна зніжаюць вогнетрываласць матэрыялу. Таму ў вытворчым працэсе неабходна ўлічваць адпаведныя меры для забеспячэння і паляпшэння чысціні сыравіны.
Вогнетрываласць — гэта не абсалютная фізічная велічыня, характэрная для рэчыва, а адносны тэхнічны паказчык, які паказвае, калі матэрыял дасягае пэўнай ступені размякчэння, вымеранай пры пэўных умовах выпрабаванняў. З выпрабавальнага матэрыялу вызначаецца ўсечаны трохвугольны конус (які называецца выпрабавальным конусам) у адпаведнасці з прадпісаным метадам, а таксама стандартны ўсечаны трохвугольны конус (які называецца стандартным конусам) з фіксаванай тэмпературай выгібу і пэўнай хуткасцю нагрэву. Нагрэў і вогнетрываласць вызначаюцца шляхам параўнання ступені выгібу выпрабавальнага конуса са ступенню выгібу стандартнага конуса. Даўжыня ніжняй часткі ўсечанага трохвугольнага конуса складае 8 мм з кожнага боку, верхняй ніжняй часткі — 2 мм з кожнага боку, а вышыня — 30 мм. Падчас вымярэння ў пірамідзе пры высокай тэмпературы можа з'яўляцца вадкая фаза. З павышэннем тэмпературы колькасць вадкай фазы павялічваецца, глейкасць вадкай фазы памяншаецца, і конус размякчаецца. Калі размякчэнне дасягае пэўнага ўзроўню, конус паступова выгінаецца пад уздзеяннем уласнай вагі. Калі выпрабавальны конус і эталонны конус згінаюцца адначасова да таго часу, пакуль іх вяршыня не дакранецца да шасі, вызначаная тэмпература згінання эталоннага конуса павінна лічыцца вогнетрываласцю выпрабавальнага конуса.
Таксама вядомая як тэмпература размякчэння вогнетрывалых матэрыялаў пад нагрузкай або тэмпература дэфармацыі вогнетрывалых матэрыялаў пад нагрузкай, яна паказвае ўстойлівасць вогнетрывалых матэрыялаў да сумеснага дзеяння высокай тэмпературы і нагрузкі пры пастаяннай нагрузцы або дыяпазон тэмператур, у якім вогнетрывалыя матэрыялы праяўляюць відавочную пластычную дэфармацыю. Максімальную эксплуатацыйную тэмпературу вогнетрывалых матэрыялаў можна вывесці з тэмпературы размякчэння пад нагрузкай. Тэмпература размякчэння пад нагрузкай адлюстроўвае структурную трываласць вогнетрывалых матэрыялаў пры падобных умовах выкарыстання і можа быць выкарыстана ў якасці асновы для вызначэння максімальнай эксплуатацыйнай тэмпературы вогнетрывалых матэрыялаў.
Асноўным фактарам, які вызначае тэмпературу размякчэння пад нагрузкай, з'яўляецца хімічны мінеральны склад матэрыялу, які таксама непасрэдна звязаны з працэсам вытворчасці матэрыялу. Тэмпература спякання матэрыялу аказвае вялікі ўплыў на тэмпературу дэфармацыі размякчэння пад нагрузкай. Калі тэмпературу спякання адпаведна павысіць, пачатковая тэмпература дэфармацыі павялічыцца з-за зніжэння сітаватасці, росту крышталяў і добрай сувязі. Паляпшэнне чысціні сыравіны і зніжэнне ўтрымання нізкаплавкіх рэчываў або растваральнікаў павысіць тэмпературу дэфармацыі размякчэння пад нагрузкай. Напрыклад, аксід натрыю ў гліняных цэглах і аксід алюмінію ў крэмніевых цэглах з'яўляюцца шкоднымі аксідамі.
(3) Аб'ёмная стабільнасць вогнетрывалых матэрыялаў пры высокай тэмпературы
Пад уздзеяннем высокай тэмпературы на працягу доўгага часу вогнетрывалы матэрыял павялічваецца ў аб'ёме, што называецца рэшткавым пашырэннем. Памер рэшткавага пашырэння (дэфармацыі) вогнетрывалага матэрыялу адлюстроўвае якасць аб'ёмнай стабільнасці пры высокай тэмпературы. Чым меншая рэшткавая дэфармацыя, тым лепшая аб'ёмная стабільнасць; і наадварот, чым горшая аб'ёмная стабільнасць, тым лягчэй выклікаць дэфармацыю або пашкоджанне мура.
Змена лініі паўторнага выпальвання часта выкарыстоўваецца для ацэнкі аб'ёмнай стабільнасці матэрыялу пры высокай тэмпературы, што з'яўляецца важным паказчыкам для ацэнкі якасці матэрыялу.
Большасць вогнетрывалых матэрыялаў пад уздзеяннем высокай тэмпературы сціскаюцца. Падчас паўторнага абпалу большасць вогнетрывалых матэрыялаў сціскаюцца, галоўным чынам таму, што вадкая фаза, якая ўтвараецца матэрыялам пры высокай тэмпературы, запаўняе пары, так што часціцы яшчэ больш сціскаюцца і расцягваюцца. У апошні час адбываецца перакрышталізацыя, што прыводзіць да далейшага ўшчыльнення матэрыялу. Ёсць таксама некалькі матэрыялаў, якія пашыраюцца падчас паўторнага абпалу. Напрыклад, крэмніевая цэгла пашыраецца з-за полікрышталічнага пераўтварэння падчас выкарыстання. Гэта адбываецца таму, што непераўтвораны кварц крэмніевай цэглы працягвае ператварацца ў трыдыміт або квадрат пры высокай тэмпературы. Кварц, які пашыраецца ў аб'ёме, складае каля 10% непераўтворанага ў крэмніевай цэгле. Каб паменшыць сцісканне і пашырэнне матэрыялу пры паўторным абпале, эфектыўна адпаведна павялічыць тэмпературу абпалу і падоўжыць час вытрымкі, але яна не павінна быць занадта высокай, інакш гэта прывядзе да шкловання структуры матэрыялу і зніжэння ўстойлівасці да цеплавога ўдару. З-за пашырэння часціц кварца ў матэрыяле падчас абпалу і выкарыстання, якое кампенсуе сцісканне гліны, змяненне аб'ёму паўкрэмніевай цэглы невялікае, і некаторыя з іх нязначна пашыраюцца.
(4) Устойлівасць да тэрмічных удараў
Здольнасць вогнетрывалых матэрыялаў супраціўляцца хуткім зменам тэмпературы без разбурэння называецца цеплавой стабільнасцю. Гэта ўласцівасць таксама вядома як цеплавая ўстойлівасць або цеплавая ўстойлівасць да ўдараў.
Асноўным фактарам, які ўплывае на паказчык цеплавой устойлівасці матэрыялу, з'яўляюцца фізічныя ўласцівасці матэрыялу, такія як цеплавое пашырэнне, цеплаправоднасць і г.д. Як правіла, чым вышэй каэфіцыент лінейнага пашырэння матэрыялу, тым горшая цеплавая ўстойлівасць; чым вышэй цеплаправоднасць матэрыялу, тым лепшая цеплавая ўстойлівасць. Акрамя таго, на цеплавую ўстойлівасць уплываюць мікраструктура, склад часціц і форма вогнетрывалага матэрыялу.
Час публікацыі: 15 ліпеня 2022 г.