По време на употребата на огнеупорни материали, те лесно се стопяват и омекват под въздействието на физични, химични, механични и други въздействия при висока температура (обикновено 1000~1800 °C), или се ерозират, или се напукват и повреждат, което прекъсва работата. Замърсен материал. Следователно е необходимо огнеупорният материал да има свойства, които могат да се адаптират към различни работни условия. Следните 4 показателя определят високотемпературните характеристики на огнеупорните материали:
(1) Огнеупорни
Огнеупорността се отнася до температурата, при която даден материал достига определена степен на омекване под действието на висока температура и характеризира характеристиките на материала при въздействие на висока температура. Огнеупорността е основата за преценка дали даден материал може да се използва като огнеупорен материал. Международната организация по стандартизация определя неорганичните неметални материали с огнеупорност над 1500 ℃ като огнеупорни материали. Тя се различава от точката на топене на материала и е цялостен израз на смес от многофазни твърди вещества, съставени от различни минерали.
Най-основният фактор, който определя огнеупорността, е химичният минерален състав и разпределение на материала. Различни примесни компоненти, особено тези със силно разтварящо действие, сериозно намаляват огнеупорността на материала. Следователно, в производствения процес трябва да се вземат подходящи мерки, за да се гарантира и подобри чистотата на суровините.
Огнеупорността не е абсолютна физическа величина, специфична за дадено вещество, а относителен технически индикатор, показващ степента на омекване на материала, измерена при специфични условия на изпитване. Изпитваният материал се оформя като пресечен триъгълен конус (наричан тестов конус) съгласно предписания метод и като стандартен пресечен триъгълен конус (наричан стандартен конус) с фиксирана температура на огъване и определена скорост на нагряване. Нагряването и огнеупорността се определят чрез сравняване на степента на огъване на тестовия конус със степента на огъване на стандартния конус. Долната част на пресечения триъгълен конус е с дължина 8 мм от всяка страна, горната част на долната част е с дължина 2 мм от всяка страна, а височината е 30 мм. По време на измерването в пирамидата може да се появи течна фаза при висока температура. С повишаване на температурата количеството на течната фаза се увеличава, вискозитетът на течната фаза намалява и конусът омеква. Когато омекването достигне определено ниво, конусът постепенно се огъва поради собственото си тегло. Когато изпитвателният конус и стандартният конус се огъват едновременно, докато върхът им се докосне до шасито, определената температура на огъване на стандартния конус трябва да има предимство като огнеупорност на изпитвателния конус.
Известна още като точка на омекване на огнеупорните материали под товар или температура на деформация на огнеупорните материали под товар, тя показва устойчивостта на огнеупорните материали на комбинираното действие на висока температура и натоварване при постоянно натоварване или температурния диапазон, в който огнеупорните материали проявяват очевидна пластична деформация. Максималната работна температура на огнеупорните материали може да се изведе от температурата на омекване под товар. Температурата на омекване под товар представлява структурната якост на огнеупорните материали при подобни условия на употреба и може да се използва като основа за определяне на максималната работна температура на огнеупорните материали.
Основният фактор, който определя температурата на омекване под товар, е химичният минерален състав на материала, който е пряко свързан и с производствения процес на материала. Температурата на синтероване на материала има голямо влияние върху температурата на омекване и деформация под товар. Ако температурата на синтероване се повиши подходящо, началната температура на деформация ще се повиши поради намаляване на порьозността, растежа на кристалите и доброто свързване. Подобряването на чистотата на суровините и намаляването на съдържанието на нискотопими вещества или разтворители ще повиши температурата на омекване и деформация под товар. Например, натриевият оксид в глинените тухли и алуминиевият оксид в силициевите тухли са вредни оксиди.
(3) Обемна стабилност на огнеупорните материали при висока температура
Под действието на висока температура за продължителен период от време, огнеупорният материал произвежда обемно разширение, което се нарича остатъчно разширение. Размерът на остатъчното разширение (деформация) на огнеупорния материал отразява качеството на обемната стабилност при висока температура. Колкото по-малка е остатъчната деформация, толкова по-добра е обемната стабилност; напротив, колкото по-лоша е обемната стабилност, толкова по-лесно е да се предизвика деформация или повреда на зидарията.
Промяната на линията на повторно изгаряне често се използва за оценка на обемната стабилност на материала при висока температура, което е важен показател за оценка на качеството на материала.
Повечето огнеупорни материали се свиват под въздействието на висока температура. По време на повторно изпичане, повечето огнеупорни материали се свиват, главно защото течната фаза, генерирана от материала при висока температура, ще запълни порите, така че частиците се стягат и издърпват допълнително. Напоследък се наблюдава рекристализация, което води до по-нататъшно уплътняване на материала. Има и няколко материала, които се разширяват по време на повторно изпичане. Например, силициевите тухли се разширяват поради поликристална трансформация по време на употреба. Това е така, защото непреобразуваният кварц в силициевите тухли ще продължи да се трансформира в тридимит или квадрат при висока температура. Кварцът, който разширява обема си, е около 10% непреобразуван в силициевите тухли. За да се намали свиването и разширяването на материала при повторно изпичане, е ефективно подходящо да се увеличи температурата на изпичане и да се удължи времето на задържане, но тя не трябва да бъде твърде висока, в противен случай това ще доведе до витрификация на структурата на материала и ще намали стабилността на термичния шок. Поради разширяването на кварцовите частици в материала по време на изпичане и употреба, което компенсира свиването на глината, промяната в обема на полусилициевите тухли е малка и някои от тях са леко разширени.
(4) Устойчивост на термичен шок
Способността на огнеупорните материали да устояват на бързи промени в температурата без разрушаване се нарича устойчивост на термичен шок. Това свойство е известно още като устойчивост на термичен шок или устойчивост на термичен шок.
Основният фактор, влияещ върху индекса на устойчивост на термичен шок на материала, са физическите свойства на материала, като например термично разширение, топлопроводимост и т.н. Най-общо казано, колкото по-висока е скоростта на линейно разширение на материала, толкова по-лоша е устойчивостта на термичен шок; колкото по-висока е топлопроводимостта на материала, толкова по-добра е устойчивостта на термичен шок. Освен това, микроструктурата, съставът на частиците и формата на огнеупорния материал оказват влияние върху устойчивостта на термичен шок.
Време на публикуване: 15 юли 2022 г.