Tulekindlate materjalide kasutamisel sulavad ja pehmenevad need kõrgel temperatuuril (tavaliselt 1000–1800 °C) füüsikaliste, keemiliste, mehaaniliste ja muude mõjude tõttu kergesti või erosiooni tõttu lagunevad või pragunevad ja kahjustuvad, mis katkestab töö. Saastunud materjal. Seetõttu peavad tulekindlad materjalid olema omadustega, mis võimaldavad neil kohaneda erinevate töötingimustega. Järgnevalt on toodud neli näitajat, mis määravad tulekindlate materjalide kõrge temperatuuritaluvuse:
(1) Tulekindel
Tulekindlus viitab temperatuurile, mille juures materjal saavutab kõrge temperatuuri mõjul teatud pehmenemisastme, ja see iseloomustab materjali vastupidavust kõrgetele temperatuuridele. Tulekindlus on alus, mille alusel hinnatakse, kas materjali saab kasutada tulekindla materjalina. Rahvusvaheline Standardiorganisatsioon sätestab, et anorgaanilised mittemetallilised materjalid, mille tulekindlus on üle 1500 ℃, on tulekindlad materjalid. See erineb materjali sulamistemperatuurist ja on mitmesugustest mineraalidest koosneva mitmefaasilise tahke aine segu terviklik väljendus.
Kõige olulisem tegur, mis määrab tulekindluse, on materjali keemiline mineraalne koostis ja jaotus. Erinevad lisandikomponendid, eriti need, millel on tugev lahustiefekt, vähendavad oluliselt materjali tulekindlust. Seetõttu tuleks tootmisprotsessis kaaluda asjakohaseid meetmeid tooraine puhtuse tagamiseks ja parandamiseks.
Tulekindlus ei ole ainele omane absoluutne füüsikaline suurus, vaid suhteline tehniline näitaja, mis näitab, millal materjal saavutab kindla pehmenemisastme, mida mõõdetakse kindlates katsetingimustes. Katsematerjalist valmistatakse ettenähtud meetodi kohaselt kärbitud kolmnurkne koonus (edaspidi katsekoonus) ja kindla kuumutamiskiiruse juures fikseeritud painutustemperatuuriga standardne kärbitud kolmnurkne koonus (edaspidi standardkoonus). Kuumutamisel määratakse tulekindlus, võrreldes katsekoonuse paindeastet standardkoonuse paindeastmega. Kärbitud kolmnurkse koonuse alumine põhi on mõlemal küljel 8 mm pikk, ülemine põhi on mõlemal küljel 2 mm pikk ja kõrgus 30 mm. Mõõtmise ajal võib kõrgel temperatuuril püramiidis tekkida vedel faas. Temperatuuri tõustes suureneb vedela faasi hulk, vedela faasi viskoossus väheneb ja koonus pehmeneb. Kui pehmenemine saavutab teatud taseme, paindub koonus järk-järgult oma raskuse mõjul. Kui katsekoonust ja standardkoonust painutatakse samaaegselt, kuni nende tipp puudutab šassiid, on standardkoonuse määratud painutustemperatuur katsekoonuse murdumisvõime määrajaks.
Tuntud ka kui tulekindla materjali pehmenemistemperatuur koormuse all või deformatsioonitemperatuur koormuse all, näitab see tulekindla materjali vastupidavust kõrge temperatuuri ja koormuse koosmõjule konstantse koormuse all või temperatuurivahemikku, milles tulekindel materjal ilmneb ilmne plastiline deformatsioon. Tulekindla materjali maksimaalse töötemperatuuri saab tuletada koormuse all olevast pehmenemistemperatuurist. Pehmenemistemperatuur koormuse all esindab tulekindla materjali konstruktsioonitugevust sarnastes kasutustingimustes ja seda saab kasutada alusena tulekindla materjali maksimaalse töötemperatuuri määramiseks.
Peamine tegur, mis määrab koormuse all pehmenemistemperatuuri, on materjali keemiline mineraalne koostis, mis on otseselt seotud ka materjali tootmisprotsessiga. Materjali paagutamistemperatuuril on suur mõju koormuse all toimuvale pehmenemisdeformatsioonitemperatuurile. Kui paagutamistemperatuuri piisavalt tõsta, tõuseb algdeformatsioonitemperatuur poorsuse vähenemise, kristallide kasvu ja hea nakkuvuse tõttu. Tooraine puhtuse parandamine ja madala sulamistemperatuuriga või lahusti sisalduse vähendamine tõstab koormuse all toimuvat pehmenemisdeformatsioonitemperatuuri. Näiteks savitellistes sisalduv naatriumoksiid ja ränidioksiidtellistes sisalduv alumiiniumoksiid on kõik kahjulikud oksiidid.
(3) Tulekindlate materjalide kõrge temperatuuriga mahu stabiilsus
Kõrge temperatuuri pikaajalisel mõjul tulekindel materjal tekitab mahupaisumist, mida nimetatakse jääkpaisumiseks. Tulekindla materjali jääkpaisumise (deformatsiooni) suurus peegeldab kõrge temperatuuriga mahu stabiilsuse kvaliteeti. Mida väiksem on jääkdeformatsioon, seda parem on mahu stabiilsus; vastupidi, mida halvem on mahu stabiilsus, seda lihtsam on müüritist deformeerida või kahjustada.
Põlemisjoone muutust kasutatakse sageli materjali kõrge temperatuuriga mahu stabiilsuse hindamiseks, mis on oluline näitaja materjali kvaliteedi hindamisel.
Enamik tulekindlaid materjale kahaneb kõrge temperatuuri mõjul. Enamik tulekindlaid materjale kahaneb uuesti põletamise ajal, peamiselt seetõttu, et materjali poolt kõrgel temperatuuril tekkiv vedel faas täidab poorid, nii et osakesed veelgi pingulduvad ja venivad. Hiljuti on toimunud rekristalliseerumine, mis viib materjali edasise tihenemiseni. On ka mõned materjalid, mis uuesti põletamise ajal paisuvad. Näiteks ränidioksiidtellis paisub kasutamise ajal polükristallilise muundumise tõttu. Selle põhjuseks on asjaolu, et ränidioksiidtellises olev muundumata kvarts muundub kõrgel temperatuuril jätkuvalt tridümiidiks või ruuduks. Kvartsist, mille maht paisub, on ränidioksiidtellistes muundumata umbes 10%. Materjali uuesti põletamise kokkutõmbumise ja paisumise vähendamiseks on efektiivne põletustemperatuuri sobivalt tõsta ja hoidmisaega pikendada, kuid see ei tohiks olla liiga kõrge, vastasel juhul põhjustab see materjali struktuuri klaasistumist ja vähendab termilise löögi stabiilsust. Kuna materjalis olevad kvartsiosakesed põletamise ja kasutamise ajal paisuvad ja savi kahanemist kompenseerivad, on poolränidioksiidtelliste mahu muutus väike ja mõned neist on veidi paisunud.
(4) Termilise löögi stabiilsus
Tulekindlate materjalide võimet taluda kiireid temperatuurimuutusi ilma purunemiseta nimetatakse termilise löögi stabiilsuseks. Seda omadust tuntakse ka termilise löögikindluse või termilise löögikindluse nime all.
Materjali termilise löögikindluse indeksit mõjutavad peamised tegurid on materjali füüsikalised omadused, näiteks soojuspaisumine, soojusjuhtivus jne. Üldiselt, mida suurem on materjali lineaarne paisumiskiirus, seda halvem on termilise löögikindlus; mida suurem on materjali soojusjuhtivus, seda parem on termilise löögikindlus. Lisaks mõjutavad termilise löögikindlust ka tulekindla materjali mikrostruktuur, osakeste koostis ja kuju.
Postituse aeg: 15. juuli 2022