Tijekom upotrebe vatrostalnih materijala, oni se lako tope i omekšavaju fizičkim, kemijskim, mehaničkim i drugim učincima na visokim temperaturama (obično 1000~1800 °C), ili erodiraju erozijom, ili pucaju i oštećuju, što prekida rad. Kontaminirani materijal. Stoga je potrebno da vatrostalni materijal ima svojstva koja se mogu prilagoditi različitim radnim uvjetima. Slijedeća su 4 pokazatelja koja određuju performanse vatrostalnih materijala na visokim temperaturama:
(1) Vatrostalni materijal
Vatrostalnost se odnosi na temperaturu na kojoj materijal dostiže određeni stupanj omekšavanja pod djelovanjem visoke temperature i karakterizira performanse materijala pri djelovanju visoke temperature. Vatrostalnost je osnova za procjenu može li se materijal koristiti kao vatrostalni materijal. Međunarodna organizacija za standardizaciju propisuje da su anorganski nemetalni materijali s vatrostalnošću iznad 1500 ℃ vatrostalni materijali. Razlikuje se od tališta materijala i sveobuhvatan je izraz smjese višefaznih čvrstih tvari sastavljenih od različitih minerala.
Najosnovniji čimbenik koji određuje vatrostalnost je kemijski mineralni sastav i raspodjela materijala. Različite nečistoće, posebno one s jakim učinkom otapala, ozbiljno će smanjiti vatrostalnost materijala. Stoga bi u proizvodnom procesu trebalo razmotriti odgovarajuće mjere kako bi se osigurala i poboljšala čistoća sirovina.
Vatrostalnost nije apsolutna fizička veličina specifična za tvar, već relativni tehnički pokazatelj kada materijal dostigne određeni stupanj omekšavanja mjeren pod određenim uvjetima ispitivanja. Ispitivani materijal se izrađuje u krnji trokutasti stožac (naziva se ispitni konus) prema propisanoj metodi, a standardni krnji trokutasti stožac (naziva se standardni konus) s fiksnom temperaturom savijanja pri određenoj brzini zagrijavanja. Zagrijavanje i vatrostalnost određuju se usporedbom stupnja savijanja ispitnog konusa sa stupnjem savijanja standardnog konusa. Donji dio krnjeg trokutastog stožca dug je 8 mm sa svake strane, gornji dio 2 mm sa svake strane, a visina je 30 mm. Tijekom mjerenja, tekuća faza se može pojaviti u piramidi na visokoj temperaturi. Kako temperatura raste, količina tekuće faze se povećava, viskoznost tekuće faze se smanjuje i konus omekšava. Kada omekšavanje dostigne određenu razinu, konus se postupno savija zbog vlastite težine. Kada se ispitni konus i standardni konus savijaju istovremeno dok im vrh ne dođe u dodir s šasijom, određena temperatura savijanja standardnog konusa smatrat će se vatrostalnošću ispitnog konusa.
Također poznata kao točka omekšavanja vatrostalnog materijala pod opterećenjem ili temperatura deformacije vatrostalnog materijala pod opterećenjem, označava otpornost vatrostalnog materijala na kombinirano djelovanje visoke temperature i opterećenja pod konstantnim opterećenjem ili temperaturni raspon u kojem vatrostalni materijal pokazuje očitu plastičnu deformaciju. Maksimalna radna temperatura vatrostalnog materijala može se zaključiti iz temperature omekšavanja pod opterećenjem. Temperatura omekšavanja pod opterećenjem predstavlja strukturnu čvrstoću vatrostalnog materijala pod sličnim uvjetima upotrebe i može se koristiti kao osnova za određivanje maksimalne radne temperature vatrostalnog materijala.
Glavni faktor koji određuje temperaturu omekšavanja pod opterećenjem je kemijski mineralni sastav materijala, koji je također izravno povezan s proizvodnim procesom materijala. Temperatura sinteriranja materijala ima veliki utjecaj na temperaturu deformacije omekšavanja pod opterećenjem. Ako se temperatura sinteriranja odgovarajuće poveća, početna temperatura deformacije će se povećati zbog smanjenja poroznosti, rasta kristala i dobrog vezivanja. Poboljšanje čistoće sirovina i smanjenje sadržaja niske taline ili otapala povećat će temperaturu deformacije omekšavanja pod opterećenjem. Na primjer, natrijev oksid u glinenim opekama i aluminijev oksid u silikatnim opekama su štetni oksidi.
(3) Volumenska stabilnost vatrostalnih materijala na visokim temperaturama
Pod djelovanjem visoke temperature tijekom duljeg vremena, vatrostalni materijal proizvodi volumensko širenje, koje se naziva rezidualno širenje. Veličina rezidualnog širenja (deformacije) vatrostalnog materijala odražava kvalitetu volumenske stabilnosti na visokoj temperaturi. Što je manja rezidualna deformacija, to je bolja volumenska stabilnost; naprotiv, što je volumenska stabilnost lošija, lakše je uzrokovati deformaciju ili oštećenje zida.
Promjena linije ponovnog izgaranja često se koristi za procjenu stabilnosti volumena materijala na visokim temperaturama, što je važan pokazatelj za procjenu kvalitete materijala.
Većina vatrostalnih materijala skuplja se pod djelovanjem visoke temperature. Tijekom ponovnog pečenja, većina vatrostalnih materijala skuplja se, uglavnom zato što tekuća faza koju materijal stvara na visokoj temperaturi ispunjava pore, tako da se čestice dodatno zatežu i rastežu. U novije vrijeme dolazi do rekristalizacije, što dovodi do daljnjeg zgušnjavanja materijala. Postoji i nekoliko materijala koji se šire tijekom ponovnog pečenja. Na primjer, silikatna opeka se širi zbog polikristalne transformacije tijekom upotrebe. To je zato što će se nekonvertirani kvarc silikatne opeke nastaviti transformirati u tridimit ili kvadrat na visokoj temperaturi. Kvarc, koji se širi u volumenu, u silikatnim opekama je oko 10% nekonvertiran. Kako bi se smanjilo skupljanje i širenje materijala prilikom ponovnog pečenja, učinkovito je odgovarajuće povećati temperaturu pečenja i produžiti vrijeme zadržavanja, ali ne smije biti previsoka, inače će uzrokovati vitrifikaciju strukture materijala i smanjiti stabilnost na toplinski šok. Zbog širenja kvarcnih čestica u materijalu tijekom pečenja i upotrebe, što kompenzira skupljanje gline, promjena volumena polusilikatne opeke je mala, a neke od njih su malo proširene.
(4) Stabilnost na toplinski šok
Sposobnost vatrostalnih materijala da se odupru brzim promjenama temperature bez uništenja naziva se stabilnost na toplinski šok. Ovo svojstvo poznato je i kao otpornost na toplinski šok ili otpornost na toplinski šok.
Glavni faktor koji utječe na indeks stabilnosti materijala na toplinski šok su fizička svojstva materijala, kao što su toplinsko širenje, toplinska vodljivost i tako dalje. Općenito govoreći, što je veća linearna brzina širenja materijala, to je lošija stabilnost na toplinski šok; što je veća toplinska vodljivost materijala, to je bolja stabilnost na toplinski šok. Osim toga, mikrostruktura, sastav čestica i oblik vatrostalnog materijala utječu na stabilnost na toplinski šok.
Vrijeme objave: 15. srpnja 2022.