Selama penggunaan material refraktori, material tersebut mudah meleleh dan melunak akibat pengaruh fisik, kimia, mekanik, dan lainnya pada suhu tinggi (umumnya 1000~1800 °C), atau terkikis oleh erosi, atau retak dan rusak, yang mengganggu pengoperasian. Material terkontaminasi. Oleh karena itu, material refraktori harus memiliki sifat yang dapat beradaptasi dengan berbagai kondisi pengoperasian. Berikut adalah 4 indikator yang menentukan kinerja suhu tinggi material refraktori:
(1) Tahan api
Ketahanan panas mengacu pada suhu di mana suatu material mencapai tingkat pelunakan tertentu di bawah pengaruh suhu tinggi, dan mencirikan kinerja material terhadap pengaruh suhu tinggi. Ketahanan panas merupakan dasar untuk menilai apakah suatu material dapat digunakan sebagai bahan tahan api. Organisasi Internasional untuk Standardisasi menetapkan bahwa material non-logam anorganik dengan ketahanan panas di atas 1500 ℃ adalah material tahan api. Ini berbeda dari titik leleh material dan merupakan ekspresi komprehensif dari campuran padatan multifase yang terdiri dari berbagai mineral.
Faktor paling mendasar yang menentukan ketahanan panas adalah komposisi dan distribusi mineral kimia material. Berbagai komponen pengotor, terutama yang memiliki efek pelarut yang kuat, akan secara serius mengurangi ketahanan panas material. Oleh karena itu, tindakan yang tepat harus dipertimbangkan dalam proses produksi untuk memastikan dan meningkatkan kemurnian bahan baku.
Ketahanan panas bukanlah besaran fisik absolut yang spesifik untuk suatu zat, tetapi merupakan indikator teknis relatif ketika suatu material mencapai tingkat pelunakan tertentu yang diukur dalam kondisi pengujian tertentu. Material uji dibuat menjadi kerucut segitiga terpancung (disebut sebagai kerucut uji) sesuai dengan metode yang ditentukan, dan kerucut segitiga terpancung standar (disebut sebagai kerucut standar) dengan suhu pembengkokan tetap pada laju pemanasan tertentu. Ketahanan panas ditentukan dengan membandingkan derajat pembengkokan kerucut uji dengan derajat pembengkokan kerucut standar. Bagian bawah kerucut segitiga terpancung memiliki panjang 8 mm di setiap sisinya, bagian atas memiliki panjang 2 mm di setiap sisinya, dan tingginya 30 mm. Selama pengukuran, fase cair dapat muncul di dalam piramida pada suhu tinggi. Seiring peningkatan suhu, jumlah fase cair meningkat, viskositas fase cair menurun, dan kerucut melunak. Ketika pelunakan mencapai tingkat tertentu, kerucut secara bertahap membengkok karena beratnya sendiri. Apabila kerucut uji dan kerucut standar ditekuk secara bersamaan hingga puncaknya bersentuhan dengan sasis, maka suhu tekukan kerucut standar yang telah ditentukan akan berlaku sebagai suhu tahan panas kerucut uji.
Juga dikenal sebagai titik lunak refraktori di bawah beban atau suhu deformasi refraktori di bawah beban, ini menunjukkan ketahanan refraktori terhadap aksi gabungan suhu tinggi dan beban di bawah beban konstan atau kisaran suhu di mana refraktori menunjukkan deformasi plastis yang jelas. Suhu layanan maksimum refraktori dapat disimpulkan dari suhu lunak di bawah beban. Suhu lunak di bawah beban mewakili kekuatan struktural refraktori dalam kondisi penggunaan yang serupa, dan dapat digunakan sebagai dasar untuk menentukan suhu layanan maksimum refraktori.
Faktor utama yang menentukan suhu pelunakan di bawah beban adalah komposisi mineral kimia material, yang juga berhubungan langsung dengan proses produksi material tersebut. Suhu sintering material sangat berpengaruh pada suhu deformasi pelunakan di bawah beban. Jika suhu sintering dinaikkan secara tepat, suhu deformasi awal akan meningkat karena penurunan porositas, pertumbuhan kristal, dan ikatan yang baik. Meningkatkan kemurnian bahan baku dan mengurangi kandungan lelehan rendah atau pelarut akan meningkatkan suhu deformasi pelunakan di bawah beban. Misalnya, natrium oksida dalam batu bata tanah liat dan alumina dalam batu bata silika adalah oksida berbahaya.
(3) Stabilitas volume suhu tinggi bahan tahan api
Di bawah pengaruh suhu tinggi dalam waktu lama, material tahan api mengalami ekspansi volume, yang disebut ekspansi residual. Besarnya ekspansi residual (deformasi) material tahan api mencerminkan kualitas stabilitas volume suhu tinggi. Semakin kecil deformasi residual, semakin baik stabilitas volumenya; sebaliknya, semakin buruk stabilitas volumenya, semakin mudah menyebabkan deformasi atau kerusakan pada struktur bangunan.
Perubahan garis pembakaran ulang sering digunakan untuk menilai stabilitas volume suhu tinggi material, yang merupakan indikator penting untuk mengevaluasi kualitas material.
Sebagian besar material tahan api akan menyusut akibat suhu tinggi. Selama pembakaran ulang, sebagian besar material tahan api akan menyusut, terutama karena fase cair yang dihasilkan oleh material pada suhu tinggi akan mengisi pori-pori, sehingga partikel-partikel tersebut semakin mengencang dan tertarik. Baru-baru ini, rekristalisasi terjadi, yang menyebabkan pemadatan material lebih lanjut. Ada juga beberapa material yang mengembang selama pembakaran ulang. Misalnya, batu bata silika mengembang karena transformasi polikristalin selama penggunaan. Hal ini karena kuarsa yang tidak terkonversi dalam batu bata silika akan terus berubah menjadi tridimit atau kristal pada suhu tinggi. Kuarsa, yang mengembang volumenya, sekitar 10% tidak terkonversi dalam batu bata silika. Untuk mengurangi penyusutan dan pengembangan material selama pembakaran ulang, efektif untuk meningkatkan suhu pembakaran dan memperpanjang waktu penahanan, tetapi tidak boleh terlalu tinggi, jika tidak akan menyebabkan vitrifikasi struktur material dan mengurangi stabilitas kejut termal. Karena adanya pemuaian partikel kuarsa dalam material selama pembakaran dan penggunaan, yang mengimbangi penyusutan tanah liat, perubahan volume batu bata semi-silika relatif kecil, dan beberapa di antaranya sedikit memuai.
(4) Stabilitas kejut termal
Kemampuan material tahan panas untuk menahan perubahan suhu yang cepat tanpa mengalami kerusakan disebut stabilitas kejut termal. Sifat ini juga dikenal sebagai ketahanan kejut termal atau resistensi kejut termal.
Faktor utama yang memengaruhi indeks stabilitas kejut termal suatu material adalah sifat fisik material tersebut, seperti ekspansi termal, konduktivitas termal, dan sebagainya. Secara umum, semakin tinggi laju ekspansi linier material, semakin buruk stabilitas kejut termalnya; semakin tinggi konduktivitas termal material, semakin baik stabilitas kejut termalnya. Selain itu, struktur mikro, komposisi partikel, dan bentuk material refraktori semuanya berpengaruh pada stabilitas kejut termal.
Waktu posting: 15 Juli 2022