Med uporabo se ognjevzdržni materiali pri visokih temperaturah (običajno 1000–1800 °C) zaradi fizikalnih, kemičnih, mehanskih in drugih učinkov zlahka stopijo in zmehčajo, ali pa se zaradi erozije razjedajo, razpokajo in poškodujejo, kar prekine delovanje. Kontaminiran material. Zato mora imeti ognjevzdržni material lastnosti, ki se lahko prilagodijo različnim obratovalnim pogojem. V nadaljevanju so navedeni štirje kazalniki, ki določajo visokotemperaturno delovanje ognjevzdržnih materialov:
(1) Ognjevzdržni materiali
Ognjevzdržnost se nanaša na temperaturo, pri kateri material doseže določeno stopnjo mehčanja pod vplivom visoke temperature, in označuje obnašanje materiala pri delovanju visoke temperature. Ognjevzdržnost je osnova za presojo, ali se material lahko uporablja kot ognjevzdržni material. Mednarodna organizacija za standardizacijo določa, da so anorganski nekovinski materiali z ognjevzdržnostjo nad 1500 ℃ ognjevzdržni materiali. Razlikuje se od tališča materiala in je celovit izraz mešanice večfaznih trdnih snovi, sestavljenih iz različnih mineralov.
Najpomembnejši dejavnik, ki določa ognjevzdržnost, je kemična mineralna sestava in porazdelitev materiala. Različne nečistoče, zlasti tiste z močnimi topilnimi učinki, bodo resno zmanjšale ognjevzdržnost materiala. Zato je treba v proizvodnem procesu upoštevati ustrezne ukrepe za zagotovitev in izboljšanje čistosti surovin.
Ognjevzdržnost ni absolutna fizikalna količina, specifična za snov, temveč relativni tehnični pokazatelj, ko material doseže določeno stopnjo mehčanja, izmerjeno pod določenimi preskusnimi pogoji. Preskusni material se po predpisani metodi oblikuje v prisekani trikotni stožec (imenovan preskusni stožec) in v standardni prisekani trikotni stožec (imenovan standardni stožec) s fiksno temperaturo upogibanja pri določeni hitrosti segrevanja. Segrevanje in ognjevzdržnost se določita s primerjavo stopnje upogibanja preskusnega stožca s stopnjo upogibanja standardnega stožca. Spodnji del prisekanega trikotnega stožca je dolg 8 mm na vsaki strani, zgornji del 2 mm na vsaki strani in višina 30 mm. Med meritvijo se lahko v piramidi pri visoki temperaturi pojavi tekoča faza. Z naraščanjem temperature se količina tekoče faze povečuje, viskoznost tekoče faze se zmanjšuje in stožec se mehča. Ko mehčanje doseže določeno raven, se stožec zaradi lastne teže postopoma upogne. Ko se preskusni stožec in standardni stožec hkrati upogneta, dokler se njun vrh ne dotakne šasije, velja za ognjevzdržnost preskusnega stožca določena temperatura upogibanja standardnega stožca.
Znana tudi kot zmehčiščna točka ognjevzdržnih materialov pod obremenitvijo ali temperatura deformacije ognjevzdržnih materialov pod obremenitvijo, označuje odpornost ognjevzdržnih materialov na kombinirano delovanje visoke temperature in obremenitve pod konstantno obremenitvijo ali temperaturno območje, v katerem ognjevzdržni material kaže očitno plastično deformacijo. Najvišjo delovno temperaturo ognjevzdržnih materialov je mogoče sklepati iz temperature zmehčanja pod obremenitvijo. Temperatura zmehčanja pod obremenitvijo predstavlja strukturno trdnost ognjevzdržnih materialov v podobnih pogojih uporabe in se lahko uporabi kot osnova za določitev najvišje delovne temperature ognjevzdržnih materialov.
Glavni dejavnik, ki določa temperaturo mehčanja pod obremenitvijo, je kemična mineralna sestava materiala, ki je neposredno povezana tudi s proizvodnim procesom materiala. Temperatura sintranja materiala ima velik vpliv na temperaturo mehčanja in deformacije pod obremenitvijo. Če se temperatura sintranja ustrezno zviša, se bo začetna temperatura deformacije zvišala zaradi zmanjšanja poroznosti, rasti kristalov in dobre vezave. Izboljšanje čistosti surovin in zmanjšanje vsebnosti nizke taline ali topila bosta zvišala temperaturo mehčanja in deformacije pod obremenitvijo. Na primer, natrijev oksid v glinenih opekah in aluminijev oksid v silikatni opeki sta škodljiva oksida.
(3) Volumska stabilnost ognjevzdržnih materialov pri visokih temperaturah
Pod dolgotrajnim delovanjem visoke temperature se ognjevzdržni material volumsko razteza, kar imenujemo preostala ekspanzija. Velikost preostale ekspanzije (deformacije) ognjevzdržnega materiala odraža kakovost visokotemperaturne volumske stabilnosti. Manjša kot je preostala deformacija, boljša je volumska stabilnost; nasprotno, slabša kot je volumska stabilnost, lažje je povzročiti deformacijo ali poškodbo zidu.
Sprememba linije ponovnega zgorevanja se pogosto uporablja za presojo visokotemperaturne volumske stabilnosti materiala, kar je pomemben kazalnik za oceno kakovosti materiala.
Večina ognjevzdržnih materialov se pod vplivom visoke temperature skrči. Med ponovnim žganjem se večina ognjevzdržnih materialov skrči, predvsem zato, ker tekoča faza, ki jo material ustvari pri visoki temperaturi, zapolni pore, tako da se delci še dodatno stisnejo in raztegnejo. V zadnjem času je prišlo do rekristalizacije, ki je vodila do nadaljnjega zgoščevanja materiala. Obstaja tudi nekaj materialov, ki se med ponovnim žganjem razširijo. Na primer, silikatna opeka se med uporabo razširi zaradi polikristalne transformacije. To je zato, ker se nepretvorjeni kremen silikatne opeke pri visoki temperaturi še naprej preoblikuje v tridimit ali kvadrat. Kremen, ki se širi v volumnu, je v silikatni opeki približno 10 % nepretvorjenega. Da bi zmanjšali krčenje in raztezanje materiala pri ponovnem žganju, je učinkovito ustrezno zvišati temperaturo žganja in podaljšati čas zadrževanja, vendar ne sme biti previsoka, sicer bo povzročila vitrifikacijo strukture materiala in zmanjšala stabilnost toplotnega šoka. Zaradi širjenja kremenovih delcev v materialu med žganjem in uporabo, ki izravna krčenje gline, je sprememba volumna polsilikatne opeke majhna in nekatere se nekoliko razširijo.
(4) Stabilnost pri toplotnih šokih
Sposobnost ognjevzdržnih materialov, da se upirajo hitrim spremembam temperature brez uničenja, se imenuje stabilnost proti toplotnemu šoku. Ta lastnost je znana tudi kot odpornost proti toplotnemu šoku ali odpornost proti toplotnemu šoku.
Glavni dejavnik, ki vpliva na indeks toplotne stabilnosti materiala, so fizikalne lastnosti materiala, kot so toplotni raztezek, toplotna prevodnost in tako naprej. Na splošno velja, da višja kot je linearna razteznost materiala, slabša je toplotna stabilnost; višja kot je toplotna prevodnost materiala, boljša je toplotna stabilnost. Poleg tega na toplotno stabilnost vplivajo tudi mikrostruktura, sestava delcev in oblika ognjevzdržnega materiala.
Čas objave: 15. julij 2022