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什么是影響耐火材料制品荷重軟化溫度的重要因素?

發(fā)布日期:2021-07-26 17:54:18 所屬欄目:耐材知識

       耐火制品在規(guī)定升溫條件下,承受恒定壓負(fù)荷產(chǎn)生變形的溫度。它表示制品對高溫和荷重同時作用的抵抗能力,在一定程度上表明制品在其使用條件相仿情況下的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度,也表示在此溫度下,制品出現(xiàn)了明顯的塑性變形,是使用性能的一項重要質(zhì)量指標(biāo)。


    影響因素

        耐火制品荷重軟化溫度的高低,主要取決其化學(xué)礦物組成和顯微結(jié)構(gòu)。結(jié)晶相形成網(wǎng)絡(luò)骨架,材料的荷重軟化溫度就高;以孤島狀散處于液相中,則其荷重軟化溫度由液相的含量及其粘度所決定,如液相量愈多或粘度愈小,其荷重軟化溫度就愈低。晶相與液相兩者互相作用,也會改變液相的數(shù)量和性質(zhì)。制品的致密程度,對荷重軟化溫度的高低,亦有一定的影響。硅磚的相組成,主要是鱗石英晶體和方石英晶體,鱗石英在磚中呈矛頭狀雙晶相互交錯,形成網(wǎng)絡(luò)骨架,只有10%~15%的液相,且其粘度大,鱗石英晶體并不因有液相出現(xiàn)被溶解破壞骨架,而只是在接近其熔點(diǎn)時,由于熔融使骨架破壞才引起磚的軟化坍塌,因此,硅磚的荷重軟化溫度高,開始軟化溫度與終點(diǎn)溫度只差10~20℃,而與其耐火度僅差60~70oC,有時或更少些。鎂磚的相組成,主要是方鎂石晶體,被結(jié)合物膠結(jié)在一起,因此,鎂磚的荷重軟化溫度取決于結(jié)合物的性質(zhì)。鎂磚中的結(jié)合物,一般為鈣鎂橄欖石和鎂薔薇輝石等低熔點(diǎn)的硅酸鹽相,雖然方鎂石晶體的熔點(diǎn)高達(dá)2800℃,但由于有1400℃左右開始熔化的硅酸鹽相存在,且其高溫下粘度低,所以鎂磚表現(xiàn)出荷重軟化溫度低,而與其耐火度相差高達(dá)1000℃以上。


    改善途徑

      提高原料的純度,減少低熔物或熔劑的含量,調(diào)整顆粒配比,增加成型壓力制成高密度的磚坯;適當(dāng)提高燒成溫度充分燒結(jié),促進(jìn)晶體長大,使其形成直接結(jié)合和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),可以顯著地提高制品的荷重軟化溫度。


    測定方法

        測定耐火制品荷重軟化溫度的方法,有示差一升溫法和非示差一升溫法兩種。

    示差一升溫法是國際標(biāo)準(zhǔn)化組織1970年推薦,1989年公布的耐火制品一荷重軟化溫度測定方法(ISO1893),其原理是將圓柱體試樣,在承受規(guī)定的壓負(fù)荷下,以規(guī)定的升溫速率加熱,直至發(fā)生規(guī)定的變形量或坍塌為止。升溫時記錄試樣的變形,并測定達(dá)到規(guī)定變形量的溫度或坍塌的溫度。所采用的加荷試驗裝置見圖1。要求中心帶孔的支撐柱、加壓柱、上墊片和下墊片之間,在受壓條件下,到試驗的最終溫度無明顯的變形和互相間的反應(yīng)。圖1中在支撐柱內(nèi)的外氧化鋁管頂在下墊片的下面,能在支撐柱內(nèi)自由移動;在外氧化鋁管內(nèi)的內(nèi)氧化鋁管,穿過下墊片和試樣的中心孔,頂在上墊片的下面,可在外氧化鋁管內(nèi)、下墊片內(nèi)和試樣內(nèi)自由移動。內(nèi)、外氧化鋁管必須能保證到試驗最終溫度無明顯畸變。外氧化鋁管的下端與位移傳感器外殼固定在一起,由內(nèi)氧化鋁管下端頂壓驅(qū)動傳感頭,聯(lián)接到自動記錄儀上,組成一個測量試樣變形的系統(tǒng),要求靈敏度至少達(dá)到0.05mm。這種示差結(jié)構(gòu)測量系統(tǒng),消除了支撐柱、加壓柱及墊片的膨脹,測量試樣的變形量準(zhǔn)確。穿入內(nèi)氧化鋁管的中心熱電偶,其熱接點(diǎn)位于試樣高度的中心,以測量試樣幾何中心的溫度。帶有保護(hù)管的控溫?zé)犭娕迹糜谠嚇拥耐鈧?cè),以控制升溫速率,兩者都必須是鉑銠一鉑銠型熱電偶。所采用的試樣尺寸為直徑50mm、高50mm的圓柱體,軸心鉆一直徑12~13mm貫通的圓孔,上、下底面平坦并相互平行。將試樣置于電加熱爐內(nèi)支撐柱與加壓柱之間,對致密定形耐火制品加壓0.2N/mm。;對定形隔熱耐火制品加壓0.05N/mm2。升溫速率4.5~5.5℃/min。記錄試樣中心溫度及變形量,得溫度一變形曲線。再用事先已測得相當(dāng)于通常試樣高度的氧化鋁管的溫度一膨脹曲線,對試驗所得的溫度一變形曲線進(jìn)行校正。分別報告自試樣膨脹最高點(diǎn)壓縮試樣原始高度的變形0.5%、1%、2%和5%相應(yīng)的溫度,即荷重軟化t 0.5、t1、t2和t5的溫度。世界各國示差升溫法測定耐火制品荷重軟化溫度的方法,都與ISO1893一致。


非示差一升溫法,通常簡稱為升溫法或非示差法,到1993年它仍是世界各國最常用的方法。所采用的設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單,無示差測量系統(tǒng),而直接測量試樣的變形,實際包含石墨質(zhì)的支撐柱、加壓柱和上、下墊片的膨脹值,測定結(jié)果與示差法相比偏高不如示差一升溫法更接近真值,但測定方法可以達(dá)到更高的溫度。國際上非示差一升溫法測定耐火制品的荷重軟化溫度雖無統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn),但各國的標(biāo)準(zhǔn)方法大致相似(ASTM C16除外),其測定結(jié)果的表示方法卻不完全一致。中國《荷重軟化溫度檢驗方法》(YB370一75)規(guī)定的試樣是直徑36mm、高50mm的圓柱體,恒定壓負(fù)荷為0。2N/mm2,在電爐中加熱,升溫速率在低于試樣膨脹最高點(diǎn)的150~200℃以前為10~15℃/min,以后為5~6℃/min。測定試樣溫度一變形曲線。結(jié)果報告試樣從試樣膨脹最高點(diǎn)被壓縮變形0。6%(0。3mm)軟化開始溫度、變形4%(2mm)溫度或潰裂溫度。前蘇聯(lián)《測定耐火制品荷重軟化溫度方法》(r10CT4070)與中國YB370—75相同,其結(jié)果表示方法稍有差異。德國《耐火磚荷重軟化溫度的測定》(I)IN51064)所采用的試樣直徑50mm、高50mm的圓柱體,恒定壓負(fù)荷為0。2N/mm2,在電爐中加熱,加熱速率為低于1000℃時15℃/min、高于1000℃時8℃/min,測定試樣溫度一變形曲線。結(jié)果表示方法:ta(軟化開始溫度)表示試樣從最高膨脹點(diǎn)被壓縮0。6%(0。3mm)時的溫度。tE(終止溫度)表示試樣從最高膨脹點(diǎn)被壓縮20%(10mm)時的溫度。tb(潰裂溫度)表示觀察不到久試樣即潰裂的溫度。日本《耐火材料荷重軟化溫度試驗方法》(JISR2209)所采用的試樣是直徑50mm、高50mm的圓柱體,恒定壓負(fù)荷為0。2N/mm。,在電爐中加熱,加熱速率為低于1000℃時6℃/min、高于1000℃時4oC/min。測定試樣溫度一變形曲線。結(jié)果表示方法:T1(軟化開始點(diǎn))表示試樣膨脹最高點(diǎn)的溫度;T2表示試樣從膨脹最高點(diǎn)被壓縮2%(約1mm)時的溫度。T3表示試樣從膨脹最高點(diǎn)被壓縮20%(約10mm)時的溫度。英國《荷重軟化溫度的測定方法》(:BSl9024.8)所采用的試樣高63mm、截面為44mm。正方形的棱柱體,恒定壓負(fù)荷為0。19N/mm2,在電爐或燃油、燃?xì)鉅t中加熱,加熱速率低于1500℃時為10oC/min,1500~1550℃時為5℃/min,高于1550℃時為1℃/min。結(jié)果報告試樣在某溫度的變形百分?jǐn)?shù)或潰裂溫度。美國《耐火磚高溫荷重試驗方法》(A。NSI/ASTMC16)與上述各國的測定方法有顯著的不同,所采用的試樣由2塊長228mm、寬114Mm、厚64mm或76mm的直形耐火磚組成,兩塊磚同時豎立在燃?xì)饣蛉加蜖t內(nèi),按其橫截面積加恒定壓負(fù)荷0。175N/mm2,按規(guī)定滾的制度加熱(見表)。結(jié)果表示方法:如試樣在試驗中潰裂時,報告潰裂溫度。對于試驗終止試樣尚未潰裂時,測量其冷卻至室溫后的長度變化,以試樣未經(jīng)試驗前原有長度為基礎(chǔ),計算兩塊磚平均變形的百分率。


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