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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?

        發布日期:2021-07-26 17:54:18 所屬欄目:耐材知識

               耐火制品在規定升溫條件下,承受恒定壓負荷產生變形的溫度。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構強度,也表示在此溫度下,制品出現了明顯的塑性變形,是使用性能的一項重要質量指標。


            影響因素

                耐火制品荷重軟化溫度的高低,主要取決其化學礦物組成和顯微結構。結晶相形成網絡骨架,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,也會改變液相的數量和性質。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,形成網絡骨架,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被溶解破壞骨架,而只是在接近其熔點時,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,被結合物膠結在一起,因此,鎂磚的荷重軟化溫度取決于結合物的性質。鎂磚中的結合物,一般為鈣鎂橄欖石和鎂薔薇輝石等低熔點的硅酸鹽相,雖然方鎂石晶體的熔點高達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,所以鎂磚表現出荷重軟化溫度低,而與其耐火度相差高達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,調整顆粒配比,增加成型壓力制成高密度的磚坯;適當提高燒成溫度充分燒結,促進晶體長大,使其形成直接結合和網絡結構,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準化組織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,在承受規定的壓負荷下,以規定的升溫速率加熱,直至發生規定的變形量或坍塌為止。升溫時記錄試樣的變形,并測定達到規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。圖1中在支撐柱內的外氧化鋁管頂在下墊片的下面,能在支撐柱內自由移動;在外氧化鋁管內的內氧化鋁管,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、下墊片內和試樣內自由移動。內、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,由內氧化鋁管下端頂壓驅動傳感頭,聯接到自動記錄儀上,組成一個測量試樣變形的系統,要求靈敏度至少達到0.05mm。這種示差結構測量系統,消除了支撐柱、加壓柱及墊片的膨脹,測量試樣的變形量準確。穿入內氧化鋁管的中心熱電偶,其熱接點位于試樣高度的中心,以測量試樣幾何中心的溫度。帶有保護管的控溫熱電偶,置于試樣的外側,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行校正。分別報告自試樣膨脹最高點壓縮試樣原始高度的變形0.5%、1%、2%和5%相應的溫度,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。所采用的設備結構簡單,無示差測量系統,而直接測量試樣的變形,實際包含石墨質的支撐柱、加壓柱和上、下墊片的膨脹值,測定結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一標準,但各國的標準方法大致相似(ASTM C16除外),其測定結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)規定的試樣是直徑36mm、高50mm的圓柱體,恒定壓負荷為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。結果報告試樣從試樣膨脹最高點被壓縮變形0。6%(0。3mm)軟化開始溫度、變形4%(2mm)溫度或潰裂溫度。前蘇聯《測定耐火制品荷重軟化溫度方法》(r10CT4070)與中國YB370—75相同,其結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。結果表示方法:ta(軟化開始溫度)表示試樣從最高膨脹點被壓縮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。結果表示方法:T1(軟化開始點)表示試樣膨脹最高點的溫度;T2表示試樣從膨脹最高點被壓縮2%(約1mm)時的溫度。T3表示試樣從膨脹最高點被壓縮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,恒定壓負荷為0。19N/mm2,在電爐或燃油、燃氣爐中加熱,加熱速率低于1500℃時為10oC/min,1500~1550℃時為5℃/min,高于1550℃時為1℃/min。結果報告試樣在某溫度的變形百分數或潰裂溫度。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氣或燃油爐內,按其橫截面積加恒定壓負荷0。175N/mm2,按規定滾的制度加熱(見表)。結果表示方法: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,以試樣未經試驗前原有長度為基礎,計算兩塊磚平均變形的百分率。


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