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行業(yè)資訊

耐火澆注料抗熱震性評價目的及意義

耐火澆注料作為高溫爐襯使用時,窯爐內部工作環(huán)境的復雜性導致對材料熱震損毀形態(tài)的描述極為復雜。材料的熱震損毀描述主要體現(xiàn)在兩方面:(1)由于高溫或溫度急變引發(fā)在材料內部熱應力的不規(guī)則分布,導致微裂紋產生及擴展;(2) 材料在熱震損毀后,窯爐內部的高溫蒸汽、粉塵、液體、爐渣等的侵蝕與腐蝕。

基于上述描述,可以將耐火材料的高溫熱震損毀歸結為三種類型:(1)由熱應力引起的高溫結構剝落;(2)高溫爐渣等的滲透沖刷作用導致的材料損毀;(3)熱應力與高溫爐渣等綜合作用造成的結構損毀。材料在熱震過程中的三種損毀方式均可以認為是材料內部熱應力的不規(guī)則分布導致材料結構和組成發(fā)生明顯變化,影響材料在高溫下的使用。隨溫度的升降,耐火材料會發(fā)生膨脹或收縮,當膨脹或收縮受到約束不能自由發(fā)展時,材料內部產生熱應力。熱應力不僅在具有機械約束的條件下產生,而且均質材料中出現(xiàn)溫度梯度,非均質固體中各相之間熱膨脹系數(shù)的差別,甚至單相多晶體中熱膨脹系數(shù)的各向異性,都是產生熱應力的根源。

抗熱震耐火澆注料


抗熱震性就是制品承受熱沖擊(環(huán)境溫度變化或者內熱源引起的熱起伏)而不破壞的性能。在實際考察抗熱震性的時候不僅要考察制品承受一次熱沖擊的能力,還要考察制品在循環(huán)熱沖擊(熱疲勞)環(huán)境中是否破壞。耐火材料的抗熱震性是影響其可使用性的關鍵因素,通過模擬現(xiàn)場條件,采用特定的方法評價耐火材料的抗熱震性是評價耐火材料性能的有效途徑。在耐火材料抗熱震性的評價方面,通常采用水冷或風冷的方法(如 GB/T 30873-2014),但由于試驗條件與現(xiàn)場條件相差較大,試驗結果還不能隨意應用到其他應力條件,因此采用合適的方法來評價材料抗熱震性能一直是科研工作者的研究課題。魯有對耐火材料應力損壞理論和相關指標做了表述,耐火材料作為窯襯使用時受熱應力、機械應力極其復雜的作用導致材料的損毀。因此,熱震損毀——熱應力對耐火材料的損傷需要從多方面進行描述。


耐火材料的抗熱震性可以利用材料的一些性能參數(shù)來進行定性定量評價。國 內外對耐火材料抗熱震性的測試原理均相同,通過對一定形狀及大小的試樣進行 急冷急熱處理,觀察材料的破損情況來評判耐火材料的抗熱震性。不同標準中對耐 火材料的抗熱震性結果的說明可以總結為受熱端面破損率、出現(xiàn)可見裂紋的熱震 次數(shù)、承受恒定載荷而不發(fā)生破壞的熱震次數(shù)、抗折強度保持率、耐壓強度保持率、 彈性模量保持率等評價方法[37]。目前現(xiàn)行抗熱震性測試標準中可采用多種方法評 價材料的抗熱震性,所測結果會由于人為因素或測量方法產生較大的誤差和離散 性,并且對于抗熱震性接近的材料無法判斷其結果的差異。
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