Naudojant ugniai atsparias medžiagas, jos lengvai išsilydo ir suminkštėja dėl fizikinių, cheminių, mechaninių ir kitų veiksnių aukštoje temperatūroje (paprastai 1000–1800 °C), arba erozijos būdu suyra, įtrūksta ir pažeidžia, o tai sutrikdo veikimą. Užteršta medžiaga. Todėl ugniai atspari medžiaga turi turėti savybių, kurios galėtų prisitaikyti prie įvairių eksploatavimo sąlygų. Toliau pateikiami 4 rodikliai, lemiantys ugniai atsparių medžiagų savybes aukštoje temperatūroje:
(1) Atsparus ugniai
Atsparumas ugniai reiškia temperatūrą, kurioje medžiaga, veikiama aukštos temperatūros, pasiekia tam tikrą minkštėjimo laipsnį, ir apibūdina medžiagos atsparumą aukštos temperatūros poveikiui. Atsparumas ugniai yra pagrindas sprendžiant, ar medžiaga gali būti naudojama kaip ugniai atspari medžiaga. Tarptautinė standartizacijos organizacija nustato, kad neorganinės nemetalinės medžiagos, kurių atsparumas ugniai viršija 1500 ℃, yra ugniai atsparios medžiagos. Tai skiriasi nuo medžiagos lydymosi temperatūros ir yra išsami daugiafazių kietųjų dalelių, sudarytų iš įvairių mineralų, mišinio išraiška.
Svarbiausias veiksnys, lemiantis medžiagos atsparumą ugniai, yra cheminė mineralinė sudėtis ir pasiskirstymas. Įvairūs priemaišų komponentai, ypač tie, kurie turi stiprų tirpiklio poveikį, smarkiai sumažina medžiagos atsparumą ugniai. Todėl gamybos procese reikėtų imtis tinkamų priemonių, kad būtų užtikrintas ir pagerintas žaliavų grynumas.
Atsparumas ugniai nėra absoliutus fizikinis dydis, būdingas tik medžiagai, o santykinis techninis rodiklis, kai medžiaga pasiekia tam tikrą minkštėjimo laipsnį, išmatuotą konkrečiomis bandymo sąlygomis. Bandomoji medžiaga pagal nustatytą metodą pagaminama į nupjautinį trikampį kūgį (vadinamą bandymo kūgiu) ir standartinį nupjautinį trikampį kūgį (vadinamą standartiniu kūgiu) su fiksuota lenkimo temperatūra esant tam tikram kaitinimo greičiui. Kaitinant, atsparumas ugniai nustatomas lyginant bandymo kūgio lenkimo laipsnį su standartinio kūgio lenkimo laipsniu. Nupjautinio trikampio kūgio apatinė dugno dalis yra 8 mm ilgio iš kiekvienos pusės, viršutinė dugno dalis yra 2 mm iš kiekvienos pusės, o aukštis – 30 mm. Matavimo metu aukštoje temperatūroje piramidėje gali atsirasti skystoji fazė. Didėjant temperatūrai, skystosios fazės kiekis didėja, skystosios fazės klampumas mažėja, o kūgis suminkštėja. Kai suminkštėjimas pasiekia tam tikrą lygį, kūgis dėl savo svorio palaipsniui lenkiasi. Kai bandymo kūgis ir standartinis kūgis lenkiami vienu metu, kol jų viršūnė liečiasi su važiuokle, nustatyta standartinio kūgio lenkimo temperatūra laikoma bandymo kūgio atsparumu ugniai.
Taip pat žinoma kaip ugniai atsparios medžiagos minkštėjimo temperatūra esant apkrovai arba ugniai atsparios medžiagos deformacijos temperatūra esant apkrovai, ji rodo ugniai atsparios medžiagos atsparumą bendram aukštos temperatūros ir apkrovos poveikiui esant pastoviai apkrovai arba temperatūros diapazoną, kuriame ugniai atspari medžiaga pasižymi akivaizdžia plastine deformacija. Maksimalią ugniai atsparios medžiagos eksploatavimo temperatūrą galima nustatyti pagal minkštėjimo temperatūrą esant apkrovai. Minkštėjimo temperatūra esant apkrovai rodo ugniai atsparios medžiagos konstrukcinį stiprumą panašiomis naudojimo sąlygomis ir gali būti naudojama kaip pagrindas nustatant maksimalią ugniai atsparios medžiagos eksploatavimo temperatūrą.
Pagrindinis veiksnys, lemiantis minkštėjimo temperatūrą esant apkrovai, yra medžiagos cheminė mineralinė sudėtis, kuri taip pat tiesiogiai susijusi su medžiagos gamybos procesu. Medžiagos sukepinimo temperatūra daro didelę įtaką minkštėjimo deformacijos temperatūrai esant apkrovai. Tinkamai padidinus sukepinimo temperatūrą, pradinė deformacijos temperatūra padidės dėl sumažėjusio poringumo, kristalų augimo ir gero sukibimo. Žaliavų grynumo gerinimas ir žemos lydymosi temperatūros arba tirpiklio kiekio sumažinimas padidins minkštėjimo deformacijos temperatūrą esant apkrovai. Pavyzdžiui, natrio oksidas molio plytose ir aliuminio oksidas silicio dioksido plytose yra kenksmingi oksidai.
(3) Ugniai atsparių medžiagų tūrio stabilumas aukštoje temperatūroje
Ilgą laiką veikiant aukštai temperatūrai, ugniai atspari medžiaga išsiplečia tūriu, kuris vadinamas liekamąja plėtimusi. Liekamosios ugniai atsparios medžiagos plėtimosi (deformacijos) dydis atspindi tūrio stabilumo aukštoje temperatūroje kokybę. Kuo mažesnė liekamoji deformacija, tuo geresnis tūrio stabilumas; priešingai, kuo blogesnis tūrio stabilumas, tuo lengviau deformuotis ar pažeisti mūrą.
Pakartotinio degimo linijos pokytis dažnai naudojamas medžiagos tūrio stabilumui aukštoje temperatūroje įvertinti, o tai yra svarbus rodiklis vertinant medžiagos kokybę.
Dauguma ugniai atsparių medžiagų, veikiamos aukštos temperatūros, susitraukia. Pakartotinio degimo metu dauguma ugniai atsparių medžiagų susitraukia, daugiausia dėl to, kad aukštoje temperatūroje medžiagos susidariusi skystoji fazė užpildo poras, todėl dalelės dar labiau susitraukia ir išsitempia. Pastaruoju metu įvyko rekristalizacijos procesas, dėl kurio medžiaga dar labiau sutankėja. Taip pat yra keletas medžiagų, kurios pakartotinai degant plečiasi. Pavyzdžiui, silicio dioksido plytos naudojimo metu plečiasi dėl polikristalinės transformacijos. Taip yra todėl, kad nekonvertuotas silicio dioksido plytų kvarcas aukštoje temperatūroje toliau virsta tridimitu arba kvadratu. Kvarcas, kurio tūris plečiasi, silicio dioksido plytose nekonvertuoja apie 10 %. Siekiant sumažinti pakartotinio degimo metu susidarantį medžiagos susitraukimą ir plėtimąsi, veiksminga atitinkamai padidinti degimo temperatūrą ir pailginti laikymo laiką, tačiau ji neturėtų būti per didelė, kitaip medžiagos struktūra sustiks ir sumažės šiluminio smūgio atsparumas. Dėl kvarco dalelių plėtimosi medžiagoje degimo ir naudojimo metu, kuris kompensuoja molio susitraukimą, pusiau silicio dioksido plytų tūrio pokytis yra nedidelis, o kai kurios iš jų šiek tiek išsiplėtė.
(4) Atsparumas terminiam šokui
Ugniai atsparių medžiagų gebėjimas atlaikyti staigius temperatūros pokyčius nepažeidžiant jų vadinamas terminio smūgio stabilumu. Ši savybė taip pat žinoma kaip atsparumas terminiam smūgiui arba atsparumas terminiam smūgiui.
Pagrindinis veiksnys, turintis įtakos medžiagos šiluminio smūgio atsparumo indeksui, yra fizinės medžiagos savybės, tokios kaip šiluminis plėtimasis, šilumos laidumas ir kt. Apskritai, kuo didesnis medžiagos linijinio plėtimosi greitis, tuo blogesnis šiluminio smūgio atsparumas; kuo didesnis medžiagos šiluminis laidumas, tuo geresnis šiluminio smūgio atsparumas. Be to, ugniai atsparios medžiagos mikrostruktūra, dalelių sudėtis ir forma turi įtakos šiluminio smūgio stabilumui.
Įrašo laikas: 2022 m. liepos 15 d.