Dum materiae refractariae adhibentur, facile liquescunt et emolliuntur effectibus physicis, chemicis, mechanicis aliisque sub alta temperatura (plerumque 1000~1800°C), aut erosione eroduntur, aut finduntur et laeduntur, quod operationem interrumpit. Materia contaminata. Ergo requiritur ut materia refractaria proprietates habeat quae variis condicionibus operationis accommodari possint. Sequuntur quattuor indices qui actionem materiarum refractariarum in alta temperatura determinant:
(1) Refractaria
"Refractarietas" ad temperaturam refertur, qua materia sub actione altae temperaturae certum gradum mollitionis attingit, et proprietatem materiae contra actionem altae temperaturae describit. Refractarietas est fundamentum iudicandi utrum materia ut refractarius adhiberi possit. Organizatio Internationalis pro Standardizatione statuit materias inorganicas non metallicas cum refractarietate supra 1500°C esse materias refractarias. Hoc differt a puncto liquefactionis materiae et est expressio comprehensiva mixturae solidorum multiphasium ex variis mineralibus compositarum.
Fundamentalis factor qui refractarietatem determinat est compositio chemica mineralis et distributio materiae. Variae impuritates, praesertim eae quae validam vim solventis habent, refractarietatem materiae graviter minuent. Quapropter, mensurae idoneae in processu productionis considerandae sunt ad puritatem materiae rudis confirmandam et augendam.
Refractarietas non est absoluta quantitas physica substantiae propria, sed relativum indicium technicum cum materia ad certum gradum mollitionis, sub certis condicionibus probationis mensuratum, pervenit. Materia probata in conum triangulare truncatum (conus probationis appellatum) secundum modum praescriptum et in conum triangulare truncatum normatum (conus normatus appellatum) cum temperatura flexionis fixa ad certam celeritatem calefactionis transformatur. Calefactio et refractarietas determinantur comparando gradum flexionis coni probationis cum gradu flexionis coni normati. Pars inferior inferior coni triangularis truncati 8mm longa est in utroque latere, pars superior inferior 2mm in utroque latere, et altitudo 30mm. Dum mensuratur, phasis liquida in pyramide apparere potest sub alta temperatura. Cum temperatura crescit, quantitas phasis liquidae crescit, viscositas phasis liquidae decrescit, et conus mollitur. Cum mollitio ad certum gradum pervenit, conus gradatim propter pondus suum flectitur. Cum conus probationis et conus normatus simul flectuntur donec apex eorum cum chassis in contactu sit, temperatura flexionis coni normati determinata praevalebit ut refractarietas coni probationis.
Etiam ut punctum mollitionis refractarii sub onere vel temperatura deformationis refractarii sub onere notum, resistentiam refractarii ad actionem coniunctam altae temperaturae et oneris sub onere constanti indicat, vel ambitum temperaturae in quo refractarium deformationem plasticam manifestam ostendit. Maxima temperatura usus refractarii ex temperatura mollitionis sub onere inferri potest. Temperatura mollitionis sub onere repraesentat robur structurale refractarii sub similibus condicionibus usus, et adhiberi potest ut basis ad determinandam maximam temperaturam usus refractarii.
Praecipua res quae temperaturam mollitionis sub onere determinat est compositio chemica mineralis materiae, quae etiam directe cum processu productionis materiae coniuncta est. Temperatura sinterizationis materiae magnam vim in temperaturam deformationis mollitionis sub onere habet. Si temperatura sinterizationis rite augetur, temperatura deformationis initialis propter diminutionem porositatis, incrementum crystallorum, et bonam nexum augebitur. Puritas materiarum rudis emendata et contentum liquefactionis humilis vel solventis diminutum temperaturam deformationis mollitionis sub onere augebit. Exempli gratia, oxidum natrii in lateribus fictilibus et alumina in lateribus siliceis omnia oxida nociva sunt.
(3) Stabilitas voluminis altae temperaturae materiarum refractariarum
Sub diuturna actione altae temperaturae, materia refractaria expansionem voluminis producit, quae expansio residua appellatur. Magnitudo expansionis residuae (deformationis) materiae refractariae qualitatem stabilitatis voluminis altae temperaturae reflectit. Quo minor deformatio residua, eo melior stabilitas voluminis; contra, quo peior stabilitas voluminis, eo facilius deformationem vel damnum lapidum operis efficitur.
Mutatio lineae recombustionis saepe adhibetur ad iudicandam stabilitatem voluminis materiae ad altam temperaturam, quae est index magni momenti ad aestimandam qualitatem materiae.
Pleraque materiae refractariae sub actione altae temperaturae contrahuntur. Dum refrigerentur, pleraeque materiae refractariae contrahuntur, praecipue quia phasis liquida a materia alta temperatura generata poros implet, ita ut particulae ulterius constringantur et trahantur. Nuper, recrystallizatio facta est, quae ad ulteriorem densificationem materiae ducit. Sunt etiam paucae materiae quae durante refrigeratione expandunt. Exempli gratia, lateres silicei propter transformationem polycrystallinam durante usu expanduntur. Hoc fit quia quarzum non conversum lateris silicei in tridymitum vel quadratum alta temperatura transformabitur. Quartzum, qui in volumine expanditur, circiter 10% non conversum est in lateribus siliceis. Ut contractionem et expansionem materiae post refrigerationem minuatur, efficax est temperaturam coctionis apte augere et tempus retentionis prolongare, sed non debet esse nimis alta, alioquin vitrificationem structurae materiae causabit et stabilitatem impetus thermalis minuet. Propter expansionem particularum quartzi in materia per coctionem et usum, quae contractionem argillae compensat, mutatio voluminis laterum semi-siliceorum parva est, et nonnulli ex eis leviter expansi sunt.
(4) Stabilitas impetus thermalis
Facultas refractariorum mutationes rapidas temperaturae sine destructione resistendi stabilitas contra ictum thermalem appellatur. Haec proprietas etiam resistentia contra ictum thermalem vel resistentia contra ictum thermalem nota est.
Praecipua ratio quae indicem stabilitatis contra impetum thermalem materiae afficit sunt proprietates physicae materiae, ut expansio thermalis, conductivitas thermalis, et cetera. Generaliter, quo maior est celeritas expansionis linearis materiae, eo peior est stabilitas contra impetum thermalem; quo maior est conductivitas thermalis materiae, eo melior est stabilitas contra impetum thermalem. Praeterea, microstructura, compositio particularum, et forma materiae refractariae omnes vim habent in stabilitatem contra impetum thermalem.
Tempus publicationis: XV Iulii, MMXXII