耐火材料的主要性能介绍

耐火材料不是均匀物质，它是由许多不同化学组成及不同结构的矿物组成的。耐火材料的性质主要取决于制品中所含化学—矿物组成。耐火材料制品中存在的化学—矿物相可分为两类：
    主晶：主晶是耐火材料的主要的矿物结晶相，它的性能基本上代表制品的性能。
    基质：它存在于主晶的周围，它是熔点较低的非结晶的玻璃质，称之为基质。它的含量不多但对制品的性质有一定影响。
    1.主要物理性能：
    （1）　气孔率、在耐火制品中有许多大小不同，形状不一的气孔，这些气孔又可分为：
    开口气孔：这些气孔和大气相通，设其体积为V1；
    闭口气孔：不和大气相通的气孔叫闭口气孔，设其体积为V2（又叫显气孔）；
    耐火制品体积为V。据此可以算出其气孔率为：

    （2）　高温耐压强度：它是表示耐火制品结构是否均匀致密和烧成情况好坏的指标，它也表示耐火制品抵抗撞击，磨擦以及其它机械作用的能力。
    一般情况下耐火制品所承受荷重的要求：
    耐压强度不应低于100～150公斤/厘米2
    高级产品耐压强度应在250～300公斤/厘米2以上。
    （3）　体积密度：制品越致密其体积密度越重。设制品重量为W，体积为V，则：


    （4）　热膨胀性：耐火制品受热膨胀，冷却收缩，因此筑炉砌砖时要考虑留有伸缩缝。今设11 为加热到规定温度的长度，1为未加热时耐火制品的长度，则热膨胀性可用膨胀百分数α表示：


    （5）　导热性：它表示制品导热能力的大小。导热性可用系数入表示，它的工程单位是：千卡 /米·时·℃。它的物理意义是当耐火材料制品厚度为1米，温差为1℃时，在一米2面积上，于一小时内所通过的热量卡数。
    2.耐火材料的工作性质（使用性能）：
    （1）　耐火度：在高温下抗熔化性能的指标叫做耐火度。耐火度与熔点不同。熔点是表示纯结晶物质的熔融温度，而耐火度表示耐火制品中复杂成分的共熔点。
    （2）　高温结构强度：耐火材料制品对砌炉来说，不但考虑静负荷，还要考虑在高温下受外界附加给它的载荷，如弯曲、拉伸、扭曲、磨损、冲击等。因此高温下要求耐火材料具有一定的结构强度，一般以高温负荷软化温度表示。
    高温负荷软化温度通过试验求得：将待测耐火材料制成高为50毫米，直径为36毫米的圆柱体试样，在2公斤/厘米2的荷重压力下，按照一定的升温速度加热，测出试样的开始变形温度和压缩4%及40%的温度作为试样的荷重软化点。

某些耐火材料在高温下的结构强度
耐 火 材 料 荷 重 软 化 荷 重 软 化 耐 火 度 t3- t0
名       称 开 始 温 度 终止点温度 　 
　 t0(℃) t1(℃) t2(℃) (℃)
氧 化 硅 质 1630 1670 1730 1010
粘  土   质 1350 1600 1730 380
氧 化 镁 质 1500 1550 2000 500
 

（3）　高温体积稳定性（或者称残余收缩或膨胀，残存收缩或膨胀重残收缩或膨胀等）。
    残余收缩或膨胀是不可逆的变化，这种残存收缩和膨胀是由于烧成不足引起的。在足够的烧成温度和时间下，可使耐火制品充分收缩橡木膨胀，这样可达到最大的体积稳定性。各种耐火材料的残存膨胀或收缩的允许值一般为0.5～1.0%范围内。
    3.热稳定性：耐火材料对温度急变的抵抗性称之为热稳定性：
    导致耐火制品在使用过程中发生开裂、剥落而损坏的原因：
     １）　生产过程中急冷急热，或不均匀加热，导致耐火制品产生内应力而破坏；
     ２）　砌体在受压情况下，由于温度升高而引起膨胀，产生较大的剪力而引起破坏；
     ３）　渣浸入制品表面，引起制品组织结构的变化，造成热膨胀导致表面层的剥落。
    （1）　抗渣性：在高温下抵抗溶渣浸蚀作用的能力称之为抗渣性。熔渣对耐火材料的侵蚀作用可包括化学腐蚀、物理溶解和机械冲刷等等。简言之为腐蚀和冲蚀。
    冶炼时炉内熔渣对耐火材料的浸蚀是由于炉渣对耐火材料发生化学反应的结果，通过这些反应，使部分耐火制品进入熔融的液体炉渣中，造成耐火材料的破坏。
    冲蚀就是机械冲刷作用，其原固是炉渣渗入材料内，造成部分颗粒被冲刷进入流动着的炉渣内。
    影响抗渣性的因素：
    1）　酸性耐火材料能抗酸性渣，如氧化硅、半硅质，粘土质等，对酸性渣SiO2、P2O5有较强的抵抗能力。
    碱性耐火材料能抵抗碱性渣，如镁砖有抗碱性渣（CaO）和（MgO）较强的能力。
    2）　工作温度：
    耐火材料溶于炉渣中的饱和度随着温度升高而增加。在800～900℃时，耐火材料受炉渣浸蚀的情况不明显，但在1200℃～1400℃或更高的温度时，化学反应速度迅速增长。温度每升高10℃，反应速度增加2～3倍。
    另外，在高温下，炉渣的粘芭显著降低而流动性增加，结果，炉渣浸入耐火材料孔隙中，造成耐火材料的侵蚀。
    3）　耐火材料的致密度：
    耐火材料越致密、气孔率越低、毛细管越短且半径越小，耐火材料颗粒越粗，反应面就越小，则炉渣越不易渗透耐火材料，所以抗渣性就越好。故提高耐火材料的致密度，降低其 气孔率，是改善其抗渣性的主要措施之一。
    4）　耐火材料对炉气作用的抵抗性。
    冶金炉内的气氛可分为氧化性，还原性及中性三类火焰。
    除了碳质耐火材料外，几乎所有耐火材料对氧化气氛都具有良好的抵抗性能，但耐火材料内如含有较多氧化铁时则对还元气氛的抵抗性能较差。
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