佛山市晋渝耐火材料有限公司

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耐火材料的性质、分类与应用

浏览: 发表时间:2021-04-24 21:08:51

中国古代便开始了对耐火材料制造技术的探索,发展至今,材料也实现了现代化的施工工艺,整体趋势朝着高纯度化、致密化、精密化等发展。现代化的耐火材料以其耐火度不低于1580℃而得名,不仅如此,它还具有良好的抗热冲击力和化学腐蚀力,其他物理性质表现良好。近三十年,国内大力加强对耐火材料的研发,其生产也拥有足够的动力,毋庸置疑,耐火材料促进了工业的生产效率,加强粗钢产量、有色金属生产效率,带动工业步入现代化。

耐火材料的性质、分类与应用

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一、耐火材料性质

(一)结构性质

1.吸水率。通常情况下,吸水率、气孔率等与密度有关的性质是材料基本属性判断方法之一,也是鉴定该材料的重要依据。耐火材料的吸水率由开口气孔吸收质量和该材料干燥质量决定,二者相比即可得出最终结果。一般而言,材料吸水率越强,煅烧质量越差,反之,当材料的煅烧质量越好时,可以初步判定其吸水质量较差。

2.气孔率。与吸水率一样,气孔率是一项重要的耐火材料鉴定实验。材料物体中所包含的气孔可分为以下三种:开口气孔、贯通气孔、闭口气孔,这三种气孔的不同之处在于气孔两端与外界的连接方式。开口气孔的一端与外界保持连通,而另一端则被封闭,这一结构能够促使开口气孔有效储存水分等液体,与材料的吸水率密切相关;贯通气孔正如其名,气孔两端都能与外界气体保持联系,液体可以直接通过这一气孔流出;闭口气孔两端都不与外界接触。在目前所接触到的各色材料中,贯通气孔和开口气孔所占比例较大,从而影响材料的功能和属性。耐火材料的物理属性需要根据这二者气孔的比重来判定。

3.真密度。通过多孔材料的质量与真体积的对比,真密度可以很好反映材料成分的纯度,尤其适用于多孔材料,并预判该材料在长时间使用后的变化。真密度一般采用以下测定方式:首次,研磨需要测定的物体样品,使其成粉末状后称重,获得称量比重瓶质量,随后再在其中加入式样,进行第二次称量,最终二者称量之差极为其干燥式样m1;其次,利用液体,将式样放入液体比重瓶后称量,得到m2,随后将比重瓶装满液体,再次进行称量,得到数值m3,这时,真密度的计算公式则为

耐火材料的性质、分类与应用

其中,PL为所装液体在该温度下的密度,P为真密度。

4.其他。体积密度主要用于估测材料的质量水平,通过材料本身的干燥质量与总体积的对比得出。透气度是指材料在一定压差下,气体通过材料的性能,这一物理性质在很大程度上由气孔决定,包括结构、数量等。透气度性能较高,耐火材料热损失也会随之增高,换言之,物体透气度越差,耐火材料越好。

(二)力学性质。

耐压强度是指材料不损害的临界情况下所能承受的负荷,这一数值受到多种因素影响,如温度、压强等,为了使数值更加精确,耐压强度又细分为高温和常温两种,代表不同的环境下物体材料的性能。抗折强度凸显了物体各边在不发生弯曲的前提下所能承受的应力值,这一力学性质同样受到温度的影响,被细分为高温和常温两种。耐磨性展示的是材料对强烈气流或较为坚硬物体冲撞下的抵抗能力,这一强度主要受到物体材料所使用的颗粒、密度有关。

(三)热学性质。

热学性质分为热膨胀、热容、热导率、温度传导性等,这些热学性质决定了耐火材料是否能够投入使用和其使用时期。大多数物体都存在热胀冷缩的现象,耐火材料也是如此,当温度增高时,材料的体积会随之膨胀,并吸收热量改变自身热应力的大小和分布,对耐火材料而言,热膨胀能够显示该材料的抗热震稳定性。热容指物体单位质量每升高1K吸收的热量,决定着物体材料在高温环境下的设计、冷却控制等,是一项关键的判断属性。热导率侧重于单位面积的热流传导速率,温度传导则展现温度变化下一致性的能力。

耐火材料的性质、分类与应用

二、耐火材料分类

耐火材料的分类一般有三种方式,其一,化学性质。根据化学性质的不同分为酸性、碱性、中性。酸性耐火材料原料由二氧化硅组成,这部分耐火材料容易在高温环境下与其他碱性物质发生反应,例如:碱性耐火材料、碱性溶液等。碱性耐火材料原料大多是氧化镁和氧化钙,与酸性耐火材料一样,高温下容易与其他酸性材料发生反应,例如:酸性溶液、酸性耐火材料等。相对前两种化学性质的耐火材料,中性耐火材料能够在高温环境下依旧保持其稳定性,鲜少与其他物质发生反应。其二,生产方式,耐火材料常见生产方式分为机压、手工、熔铸、浇筑等,这些材料通过加工生产后各自具备优势,适用于不同的工作环境。其三,供货形态,目前的材料可按其形态分为定型和非定型两种,定型耐火材料一般具备固定的外观和体积,且不会随着使用时间、工作温度环境等发生变化。非定型耐火材料往往由粗骨料、细粉等混合,整体性能并不固定,且具有较强的可塑性。为了使其达到特定的性能,参与制作的人员可以使用定量的有机物、金属物质等,甚至可以加入纤维材料,达到预期性能。

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三、耐火材料的应用

(一)使用过程损坏机理。耐火材料受损机制可分为以下四种:其一,内应力,在使用过程中,耐火材料会因温度变化而产生较大的内应力,这一力学负荷会对砖砌体造成不可逆转的损害,常见的后果有变形、裂缝。其二,熔融,当操作不慎造成工作环境温度升高后,局部区域的材料会因高温出现软化现象,当温度过高时,甚至会出现熔滴,导致砌体倾倒。其三,气相沉积,碱性耐火材料制作中,部分金属经历分解、氧化后沉积在材料的气孔和砌缝中。其四,外力作用,炉窑中的物体往往会在运动移动中发生碰撞和冲击,这些外力因素会使炉窑内壁的耐火材料产生严重的磨损后逐渐失效。

耐火材料的性质、分类与应用

(二)耐火材料应用原则。在使用过程中,为了确保耐火材料更好发挥其效用,应提前做好炉窑的结构及使用需求,一方面要熟悉炉窑的各环节的工作特点,另一方面还要记录各个工作阶段出现的温度。另外,不同耐火材料的特点不一,其使用范围也十分有限,因此,在选择合适材料时理应针需求,结合材料的利弊做出最优选择。除此以外,在大规模使用耐火材料时,应该结合其经济性和预期造价进行选择,并考虑运输、储存等成本,做好合理安排。

(三)耐火材料实际运用。耐火材料因其出众的抗侵蚀、抗高温等特性,广泛应用在工业、科研、国防等行业中,在钢铁冶金上也有不俗的表现,例如,耐火材料能够在铁水处理、路外精炼上降低其工作风险,并提升钢铁生产质量和数量,有效改善了生产效率。除此以外,耐火材料在其他金属冶炼中也有不容忽视的地位,为铝、铜、铅等金属行业做出了重大贡献。

四、结束语

伴随着我国绿色生产理念的推广,耐火材料也在生产中凸显资源节约型、绿色环保型等优势。尽管现阶段还存在质量不够稳定、高效新产品不足、寿命短等问题,但这也不影响耐火材料的生产地位,现如今,国内耐火材料的发展在原料、质量、品种、材料等逐一完善,经过行业人士共同努力后,耐火材料势必在国民生产中形成举足轻重的地位。


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