Tijdens het gebruik van vuurvaste materialen smelten en verzachten ze gemakkelijk door fysische, chemische, mechanische en andere invloeden bij hoge temperaturen (doorgaans 1000-1800 °C), of eroderen ze, of barsten ze en raken ze beschadigd, waardoor de werking wordt onderbroken. Verontreinigd materiaal. Daarom is het noodzakelijk dat vuurvast materiaal eigenschappen bezit die bestand zijn tegen diverse bedrijfsomstandigheden. De volgende vier indicatoren bepalen de prestaties van vuurvaste materialen bij hoge temperaturen:
(1) Refractair
Vuurvastheid verwijst naar de temperatuur waarbij een materiaal een bepaalde mate van verzachting bereikt onder invloed van hoge temperaturen, en kenmerkt de prestaties van het materiaal bij hoge temperaturen. Vuurvastheid is de basis voor de beoordeling of een materiaal geschikt is als vuurvast materiaal. De Internationale Organisatie voor Standaardisatie (ISO) stelt dat anorganische niet-metallische materialen met een vuurvastheid boven 1500 ℃ vuurvaste materialen zijn. Het verschilt van het smeltpunt van het materiaal en is een overkoepelende uitdrukking van het mengsel van meerfasige vaste stoffen, samengesteld uit verschillende mineralen.
De meest fundamentele factor die de vuurvastheid bepaalt, is de chemische minerale samenstelling en verdeling van het materiaal. Diverse onzuiverheden, met name die met een sterk oplossend effect, verminderen de vuurvastheid van het materiaal aanzienlijk. Daarom moeten in het productieproces passende maatregelen worden genomen om de zuiverheid van de grondstoffen te waarborgen en te verbeteren.
Vuurvastheid is geen absolute fysische grootheid die specifiek is voor een stof, maar een relatieve technische indicator die aangeeft wanneer een materiaal een bepaalde mate van verzachting bereikt, gemeten onder specifieke testomstandigheden. Het testmateriaal wordt volgens een voorgeschreven methode gevormd tot een afgeknotte driehoekige kegel (de testkegel) en een standaard afgeknotte driehoekige kegel (de standaardkegel) met een vaste buigtemperatuur en een specifieke verwarmingssnelheid. De vuurvastheid wordt bepaald door de buigingsgraad van de testkegel te vergelijken met die van de standaardkegel. De onderkant van de afgeknotte driehoekige kegel is 8 mm lang aan elke zijde, de bovenkant is 2 mm lang aan elke zijde en de hoogte is 30 mm. Tijdens de meting kan er bij hoge temperaturen een vloeibare fase in de kegel ontstaan. Naarmate de temperatuur stijgt, neemt de hoeveelheid vloeibare fase toe, neemt de viscositeit van de vloeibare fase af en wordt de kegel zachter. Wanneer de verweking een bepaald niveau bereikt, buigt de kegel geleidelijk door zijn eigen gewicht. Wanneer de testkegel en de standaardkegel tegelijkertijd worden gebogen totdat hun top de behuizing raakt, is de vastgestelde buigtemperatuur van de standaardkegel bepalend voor de vuurvastheid van de testkegel.
Ook wel bekend als het verwekingspunt van vuurvast materiaal onder belasting of de vervormingstemperatuur van vuurvast materiaal onder belasting, geeft het de weerstand van het vuurvast materiaal aan tegen de gecombineerde werking van hoge temperatuur en belasting bij constante belasting, of het temperatuurbereik waarin het vuurvast materiaal duidelijke plastische vervorming vertoont. De maximale gebruikstemperatuur van het vuurvast materiaal kan worden afgeleid uit de verwekingstemperatuur onder belasting. De verwekingstemperatuur onder belasting vertegenwoordigt de structurele sterkte van het vuurvast materiaal onder vergelijkbare gebruiksomstandigheden en kan worden gebruikt als basis voor het bepalen van de maximale gebruikstemperatuur van het vuurvast materiaal.
De belangrijkste factor die de verwekingstemperatuur onder belasting bepaalt, is de chemische minerale samenstelling van het materiaal, die ook direct verband houdt met het productieproces. De sintertemperatuur van het materiaal heeft een grote invloed op de verwekingstemperatuur onder belasting. Als de sintertemperatuur op de juiste wijze wordt verhoogd, zal de aanvangstemperatuur van de vervorming toenemen door de afname van de porositeit, de kristalgroei en de goede hechting. Het verbeteren van de zuiverheid van de grondstoffen en het verminderen van het gehalte aan smeltbare materialen of oplosmiddelen zal de verwekingstemperatuur onder belasting verhogen. Natriumoxide in kleibakstenen en aluminiumoxide in silicabakstenen zijn bijvoorbeeld schadelijke oxiden.
(3) Volumestabiliteit van vuurvaste materialen bij hoge temperaturen
Onder invloed van hoge temperaturen gedurende lange tijd ondergaat het vuurvaste materiaal een volumetoename, ook wel restuitzetting genoemd. De omvang van deze restuitzetting (vervorming) van het vuurvaste materiaal weerspiegelt de kwaliteit van de volumestabiliteit bij hoge temperaturen. Hoe kleiner de restvervorming, hoe beter de volumestabiliteit; omgekeerd geldt dat hoe slechter de volumestabiliteit, hoe groter de kans op vervorming of beschadiging van het metselwerk.
De verandering van de herverbrandingslijn wordt vaak gebruikt om de volumestabiliteit van het materiaal bij hoge temperaturen te beoordelen, wat een belangrijke indicator is voor de kwaliteitsbeoordeling van het materiaal.
De meeste vuurvaste materialen krimpen onder invloed van hoge temperaturen. Tijdens het herbakken krimpen de meeste vuurvaste materialen, voornamelijk omdat de vloeibare fase die bij hoge temperatuur ontstaat de poriën vult, waardoor de deeltjes verder worden samengedrukt en uit elkaar getrokken. Recentelijk treedt ook herkristallisatie op, wat leidt tot verdere verdichting van het materiaal. Er zijn ook enkele materialen die uitzetten tijdens het herbakken. Silicastenen zetten bijvoorbeeld uit door polykristallijne transformatie tijdens gebruik. Dit komt doordat het onomgezette kwarts in silicastenen bij hoge temperatuur verder wordt omgezet in tridymiet of vierkant. Ongeveer 10% van het onomgezette kwarts in silicastenen zet uit. Om de krimp en uitzetting van het materiaal tijdens het herbakken te verminderen, is het effectief om de baktemperatuur en de verblijftijd op passende wijze te verhogen, maar deze mogen niet te hoog zijn, anders leidt dit tot verglaasde structuur en vermindert de thermische schokbestendigheid. Door de uitzetting van kwartsdeeltjes in het materiaal tijdens het bakken en gebruik, die de krimp van de klei compenseert, is de volumeverandering van halfsilicastenen gering en zetten sommige stenen zelfs iets uit.
(4) Thermische schokstabiliteit
Het vermogen van vuurvaste materialen om snelle temperatuurschommelingen te weerstaan zonder te bezwijken, wordt thermische schokstabiliteit genoemd. Deze eigenschap staat ook bekend als thermische schokbestendigheid of thermische schokweerstand.
De belangrijkste factor die de thermische schokbestendigheid van een materiaal beïnvloedt, zijn de fysische eigenschappen ervan, zoals thermische uitzetting, thermische geleidbaarheid, enzovoort. Over het algemeen geldt: hoe hoger de lineaire uitzettingscoëfficiënt van het materiaal, hoe slechter de thermische schokbestendigheid; hoe hoger de thermische geleidbaarheid van het materiaal, hoe beter de thermische schokbestendigheid. Daarnaast hebben ook de microstructuur, de deeltjessamenstelling en de vorm van het vuurvaste materiaal invloed op de thermische schokbestendigheid.
Geplaatst op: 15 juli 2022