耐火(huo)材料的性(xing)(xing)能(neng)可分為物理性(xing)(xing)能(neng)和技術性(xing)(xing)能(neng)。耐火(huo)材料的物理性(xing)(xing)能(neng)主(zhu)要(yao)包(bao)括體積、密度、吸水率(lv)、氣孔率(lv)、比 重、透氣性(xing)(xing)(xing)、耐(nai)(nai)壓強(qiang)度(du)、熱(re)膨脹性(xing)(xing)(xing)、導(dao)電性(xing)(xing)(xing)、導(dao)熱(re)性(xing)(xing)(xing)及熱(re)容量等。這些(xie)(xie)物理性(xing)(xing)(xing)能(neng)又將(jiang)會影響著(zhu)耐(nai)(nai)火(huo)(huo)材料的(de)(de)(de)技術(shu)性(xing)(xing)(xing)能(neng)。耐(nai)(nai)火(huo)(huo)材料的(de)(de)(de)技術(shu)性(xing)(xing)(xing)能(neng)指標包括耐(nai)(nai)火(huo)(huo)度(du)、高(gao)溫結構強(qiang)度(du)、高(gao)溫化學穩(wen)(wen)定(ding)性(xing)(xing)(xing)、熱(re)震穩(wen)(wen)定(ding)性(xing)(xing)(xing)、高(gao)溫體積(ji)穩(wen)(wen)定(ding)性(xing)(xing)(xing)等。這些(xie)(xie)性(xing)(xing)(xing)能(neng)指標可為熱(re)處理爐(lu)的(de)(de)(de)設計者提供一定(ding)的(de)(de)(de)選(xuan)擇依據。
(1)耐火度。
耐(nai)(nai)(nai)火度(du)是耐(nai)(nai)(nai)火材料抵抗高溫作用而不熔化的(de)性能,指的(de)是耐(nai)(nai)(nai)火材料受熱后軟化到一定(ding)(ding)程度(du)時的(de)溫度(du)。耐(nai)(nai)(nai)火度(du)的(de)測定(ding)(ding)方法(fa)為:將耐(nai)(nai)(nai)火材料磨碎到粒度(du)小于(yu)0.2mm,用糊精調配并制成等邊三(san)角錐(zhui)形(xing)體,在規定的(de)加熱條件下加熱,直到試 錐(zhui)頂(ding)部將(jiang)因為(wei)(wei)受溫(wen)度和自身質量的(de)影響而(er)彎倒,當其彎到剛(gang)接觸底平(ping)面時(shi)對應(ying)的(de)溫(wen)度作(zuo)為(wei)(wei)耐火度(圖1)。耐火度高于1580℃的材料才稱為耐火材料。
圖(tu)1耐火度的(de)測量(liang)
根據耐火(huo)度的高低(di),耐火(huo)材料(liao)可分為(wei):普通(tong)耐火(huo)材料(liao),耐火(huo)度為(wei)1580~1770℃;高級耐火(huo)材料,耐火(huo)度為1770~2000℃;特級耐火(huo)材料,耐火(huo)度大于2000℃。
耐火材料的耐火度, 主要(yao)取決于它的化(hua)學(xue)成分和材料中易熔雜質如FeO和Na2O等的(de)含(han)量。耐火(huo)材(cai)料(liao)的(de)耐火(huo)度既不(bu)是材(cai)料(liao)的(de)熔點(dian),也不(bu)是材(cai)料(liao)的(de)實際使(shi)用溫度。由于(yu)在(zai)高溫條件(jian)下耐火(huo)材(cai)料(liao)承受載荷作用時會(hui)使(shi)其軟化(hua)承載能力下降,所以實際使(shi)用溫度要低于(yu)材(cai)料(liao)的(de)耐火(huo)度。
(2)高溫結構強度(荷重軟(ruan)化點)。
耐火材料(liao)在實際使用中要承受一(yi)定的(de)載荷,因此,高溫結構(gou)強度(又稱(cheng)為荷重軟化(hua)點)是耐火材料的一個重要(yao)的技術性能指標, 常用荷重軟(ruan)化點來(lai)評(ping)定(ding)。荷重軟(ruan)化開始點是指在一定(ding)壓力(重質材料196kPa, 輕質材料為98kPa) 下, 以一定的升溫速度加熱,測出耐火制品(pin)開始變(bian)形(0.6%)時(shi)的(de)溫度,即為荷重軟化開始點。
(3)高(gao)溫化學穩(wen)定(ding)性(xing)。
高(gao)溫化學穩定性(xing)是指(zhi)耐(nai)火材(cai)料(liao)在高(gao)溫下抵抗熔(rong)渣(zha)(zha)、熔(rong)鹽、金屬(shu)氧化物和爐內(nei)氣(qi)氛(fen)等的侵蝕作用(yong)的能力。它(ta)包括化學侵蝕和物理溶解,常用(yong)抗渣(zha)(zha)性(xing)來評定,目前(qian)多數僅以定性(xing)指(zhi)標來表示。根據耐(nai)火材(cai)料(liao)與熔(rong)渣(zha)(zha)、熔(rong)鹽等所發(fa)生的化學反(fan)應不同(tong),可把耐(nai)火材(cai)料(liao)分成(cheng)酸(suan)性(xing)、中性(xing)和堿性(xing)三類(lei)。
高溫化(hua)學(xue)穩定性(xing)(xing)與組成物的(de)化(hua)學(xue)性(xing)(xing)質及其物理結構有密切關系。例如,黏(nian)土磚和高鋁磚對酸性(xing)(xing)和堿性(xing)(xing)熔渣都(dou)具有
一定(ding)的抗蝕作用;而硅磚(zhuan)(zhuan)只(zhi)(zhi)能(neng)(neng)具(ju)有抗酸性(xing)熔渣(zha)作用,不能(neng)(neng)具(ju)有抗堿性(xing)熔渣(zha)作用;鎂磚(zhuan)(zhuan)只(zhi)(zhi)能(neng)(neng)具(ju)有抗堿性(xing)熔渣(zha)作用。
制造無罐滲碳氣氛熱處(chu)理爐(lu)時,爐(lu)墻內襯的耐火材(cai)料要選(xuan)用(yong)抗滲碳磚,即(ji)含氧化(hua)鐵小于1%(質量分數)的耐火(huo)磚(zhuan),這是由于滲碳氣氛對普通耐火(huo)磚(zhuan)具(ju)有很強(qiang)的破(po)壞(huai)作用。
(4)熱(re)震穩定性。
熱(re)(re)震穩(wen)定(ding)性又稱為耐(nai)急冷急熱(re)(re)性,是指耐(nai)火(huo)制(zhi)品(pin)對急冷急熱(re)(re)的溫度反復變(bian)化(hua)時抵抗破壞和(he)剝落的能力,熱(re)(re)震穩(wen)定(ding)性取決于耐(nai)火(huo)制(zhi)品(pin)的化(hua)學成分和(he)組(zu)織結構等因素。其測(ce)定(ding)方(fang)法(fa)是將重質耐(nai)火(huo)材料加熱(re)(re)至(zhi)850℃,然后在流動的冷水(shui)中(zhong)冷卻(que),反復進行直(zhi)至耐火制品(pin)破碎或(huo)剝(bo)落至質(zhi)量損(sun)失達到20%時所經(jing)(jing)歷(li)的加熱(re)冷卻循(xun)環(huan)次(ci)數(shu)作(zuo)為(wei)重質耐火制品的熱(re)震穩(wen)(wen)定(ding)(ding)性指(zhi)標。對(dui)于周期作(zuo)業爐經(jing)(jing)常(chang)承受這(zhe)種溫度的急變,如果耐火材料沒有(you)足(zu)夠的熱(re)震穩(wen)(wen)定(ding)(ding)性,就(jiu)會過早地(di)損壞。
輕質耐火制品熱震穩(wen)定(ding)性的測(ce)定(ding),是(shi)將(jiang)標準磚加熱至1000℃,在靜(jing)止空(kong)氣中冷卻,反復進行,直(zhi)至磚體(ti)的質量損失為20%時的加熱冷卻循環次(ci)數作為(wei)熱震穩定性指標。
(5)高溫體積穩定性(xing)。
高(gao)(gao)溫體(ti)積穩(wen)定(ding)性(xing)指(zhi)耐(nai)(nai)火(huo)制品(pin)在(zai)高(gao)(gao)溫下長(chang)期使(shi)用(yong)而保(bao)穩(wen)定(ding)不變(bian)的性(xing)能。耐(nai)(nai)火(huo)材料在(zai)高(gao)(gao)溫下使(shi)用(yong)時(shi)(shi),其(qi)化學成分不斷發生(sheng)變(bian)化,產生(sheng)再結晶(jing)或(huo)進(jin)一步燒(shao)結的現象,使(shi)耐(nai)(nai)火(huo)制品(pin)產生(sheng)了不可(ke)逆(ni)膨脹(zhang)(zhang)或(huo)收縮。這(zhe)種(zhong)變(bian)化通常以(yi)熱膨脹(zhang)(zhang)系數和重燒(shao)線收縮率來表(biao)示。如(ru)果這(zhe)種(zhong)體(ti)積變(bian)化過(guo)大,會影(ying)響砌體(ti)的強度,嚴重時(shi)(shi)可(ke)以(yi)造成砌體(ti)的倒塌,為防(fang)止這(zhe)種(zhong)現象的產生(sheng),一般(ban)情(qing)況下要求各種(zhong)耐(nai)(nai)火(huo)制品(pin)的體(ti)積變(bian)化不超過(guo)0.5%~1.0%。