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耐火材料在使用過程中,經(jīng)常會受到環(huán)境溫度的急劇變化作用,導(dǎo)致制品產(chǎn)生裂紋,最終剝落甚至崩潰。此種破壞作用不僅限制了制品和窯爐的加熱和冷卻速度,限制了窯爐操作的強化,并且是制品、窯爐損壞較快的主要原因之一。
耐火材料抵抗溫度的急劇變化而不被破壞的性能稱為熱震穩(wěn)定性,此種性能也稱為抗熱震性或溫度急變性。
由于轉(zhuǎn)爐的間歇操作特性,對鎂鉻耐火材料的熱震穩(wěn)定性提出了嚴(yán)格要求。提高耐火材料的抗熱震性,可采取阻止裂紋擴(kuò)展,消耗裂紋擴(kuò)展動力,增加材料斷裂表面能,增加塑性,降低線膨脹系數(shù),增加熱導(dǎo)率等途徑來實現(xiàn)。
(1)適當(dāng)?shù)臍饪茁省1砻媪鸭y并不會立即引起斷裂,嚴(yán)重的是由內(nèi)部熱應(yīng)力引起的剝落和斷裂。當(dāng)適當(dāng)增加氣孔率時,在熱沖擊作用下,制品內(nèi)部裂紋長度變短,數(shù)量有所增加,裂紋相互交錯,形成網(wǎng)狀的程度增強,因此制品斷裂時需要的斷裂能增加,可有效地提高制品的熱震穩(wěn)定性。耐火制品的最佳氣孔率通??刂圃?3%?20%。
(2)控制原料的顆粒級配及選擇低膨脹、高導(dǎo)熱的原料。要獲得熱震穩(wěn)定性好的鎂鉻耐火材料,就要求增大臨界顆粒尺寸,減小鉻礦顆粒中的細(xì)粉含量。采用線膨脹系數(shù)小的原料,以及添加高導(dǎo)熱系數(shù)的原料如Cu2O等。
(3)增加微細(xì)裂紋并形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。利用耐火制品顆粒和基質(zhì)線膨脹系數(shù)不一致的特性以及相變的體積效應(yīng),使制品內(nèi)產(chǎn)生微細(xì)裂紋,對抵抗制品災(zāi)難性破壞(熱剝落或斷裂)有著顯著的作用。試驗證明:增加耐火材料中的A1203含最或在鎂鉻耐火材料中加入適最的Zr02可以明顯地改善鎂鉻材料的熱震穩(wěn)定性。從試樣切口比較,加有ZrO2的試樣,其內(nèi)部都有大量微細(xì)裂紋存在,正是由于這些微細(xì)裂紋的存在,吸收了裂紋擴(kuò)展的能量,從而增強了試樣的熱震穩(wěn)定性,但加入量不宜超過5%。
耐火材料的抗熱震性試驗方法標(biāo)準(zhǔn)如下:
YB/T 376.1-1995 耐火制品抗熱震性試驗方法(水急冷法)
GBT 30873-2014 耐火材料 抗熱震性試驗方法
YB/T 2206.1-1998 耐火澆注料抗熱震性試驗方法(壓縮空氣流急冷法).
YB/T 2206.2-1998 耐火澆注料抗熱震性試驗方法(水急冷法).
YB/T 376.3-2004 耐火制品 抗熱震性試驗方法 第3部分:水急冷—裂紋判定法.
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