決定耐火材料的高溫使用性能的4個指標

決定耐火材料的高溫使用性能的4個指標

耐火材料在使用過程中，受到高溫(一般為1000~1800℃)下發生的物理、化學、機械等作用，容易熔融軟化，或被熔蝕磨蝕，或產生崩裂損壞等現象，使操作中斷，而且沾污物料。因此，要求耐火材料必須具有能適應各種操作條件的性質。以下是決定耐火材料的高溫使用性能的4個指標：

(1)耐火度

耐火度是指材料在高溫作用下達到特定軟化程度的溫度，表征材料抵抗高溫作用的性能。耐火度是判定材料能否作為耐火材料使用的依據。國際標準化組織規定耐火度達到1500℃以上的無機非金屬材料即為耐火材料。它與材料的熔點不同，是各種礦物組成的多相固體的混合物的綜合表現。
決定耐火度的最根本的因素是材料的化學礦物組成及其分布情況，各種雜質成分，特別是具有強溶劑作用的雜質成分會嚴重降低材料的耐火度。因此在生產工藝中應考慮采取適當措施來保證和提高原料的純度。

耐火度不是一種物質所特有的絕對物理量，是材料在特定試驗條件下測定的達到特定軟化程度時的相對技術指標。將試驗物料按規定方法做成截頭三角錐(簡稱試錐)，與在特定升溫速率下具有固定彎倒溫度的標準截頭三角錐(簡稱標準錐)，在既定升溫速率和一定氣氛條件下加熱，以試錐的彎倒程度與標準錐彎倒程度相當的對比方法測定耐火度。截頭三角錐下底每邊長8mm，上底每邊2mm，高30mm。測定時，在高溫下角錐內可能出現液相。隨溫度升高，液相量增多，液相黏度降低，錐體軟化，當軟化到一定程度后，錐體因其自重作用而逐漸彎倒。當試錐與標準錐同時彎倒直到其頂點與底盤相接觸時，則以此標準錐已確定的彎倒溫度為準，作為試錐的耐火度

(2)高溫荷重變形溫度
又稱耐火材料荷重軟化點或耐火材料荷重變形溫度，表示耐火材料在恒定荷重下對高溫和荷重共同作用的抵抗性能或耐火材料呈現明顯塑性變形的溫度范圍。通過耐火材料的荷重軟化溫度可以推斷其最高使用溫度，荷重軟化溫度在一定程度上表示耐火材料在其使用情況相仿的情況下的結構強度，可作為確定耐火材料最高使用溫度的依據。

決定荷重軟化溫度的主要因素是材料的化學礦物組成，同時也與材料的生產工藝直接有關。材料的燒成溫度對荷重軟化變形溫度影響較大，如適當提高燒成溫度，則由于氣孔率降低、晶體長大、結合好而提高開始變形溫度。提高原料的純度、減少低熔物或溶劑的含量，會提高荷重軟化變形溫度。例如黏土磚中的氧化鈉，硅磚中的氧化鋁，均為有害的氧化物。

(3)耐火材料的高溫體積穩定性

耐火材料長時間在高溫作用下，產生體積膨脹，叫做殘余膨脹。耐火材料殘余膨脹(變形)的大小，反映了高溫體積穩定性的好壞，殘余變形越小，體積穩定性越好；反之，體積穩定性越差，越容易造成砌體的變形或破壞。
常用重燒線變化來判斷材料的高溫體積穩定性，它是評定材料質量的一項重要指標。

大部分耐火材料在高溫作用下會產生收縮.在重燒時，多數耐火材料都發生收縮，這主要是因為材料在高溫下產生的液相將填充其中的孔隙，使顆粒進一步地拉緊、拉近，發生重結晶，從而導致了材料的進一步致密化。也有少數材料在重燒時產生膨脹，如硅磚由于使用中伴隨有多晶轉變而產生膨脹，這是因為硅磚在燒制時未轉化的石英，在高溫時會繼續轉化為鱗石英或方石英，體積膨脹，硅磚中未轉化的石英大約有10%。

為了降低材料重燒收縮和膨脹，適當地提高燒成溫度和延長保溫時間是有效的，但不宜過高，否則會引起材料組織玻璃化.降低熱震穩定性。由于燒成和使用中，材料中的石英顆粒產生膨脹，町抵消黏土的收縮，因此半硅磚的體積變化小，有的還略有膨脹。

(4)熱震穩定性

耐火材料抵抗溫度的急劇變化而不破壞的性能稱為熱震穩定性。此種性能也稱為抗熱震性或溫度急變抵抗性。影響材料抗熱震穩定性指標的主要因素是材料的物理性質，如熱膨脹性、熱導率等。一般來說，材料的線膨脹率越大.熱震穩定性越差；材料的熱導率越高，熱震穩定性越好。此外，耐火材料的組織結構、顆粒組成和材料的形狀等均對熱震穩定性有影響。