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抗热震性测量方法

作者:admin 发布日期: 2019-09-10 二维码分享

抗热震性测量方法

抗热震性是指耐火材料抵抗温度急剧变化而导致损伤的能力。曾称热震稳定性、抗热冲击性、抗温度急变性、耐急冷急热性等。耐火材料的抗热震性是其力学性能和热学性能在温度变化条件下的综合表现。
耐火材料在使用过程中,经常会受到环境温度的急剧变化的作用。如钢包在盛钢、浇注与停浇过程中,转炉、电炉等炼钢时的加料、冶炼、出钢或停炉中炉温变化,其他间歇式高温窑炉或容器在间歇过程中,由于温度急剧变化,导致炉衬耐火材料产生裂纹、剥落甚至溃坏。此种破坏作用限制了制品和窑炉的加热和冷却速度,限制了窑炉操作的强化,是窑炉耐火材料损坏的主要原因之一。
影响耐火材料抗热震性的因素是非常复杂的。根据材料抗热震断裂和抗热震损伤的有关理论,材料的力学性能和热学性能,如强度、断裂能、弹性模量、线膨胀系数、热导率等是影响其抗热震性的主要因素。一般来说,耐火材料的线膨胀系数小,抗热震性就越好。但对于强度、断裂能、弹性模量对抗热震性的影响,则与材料原来是否已存在微裂纹和裂纹的扩展等有关。
此外,耐火材料的颗粒组成、致密度、气孔是否微细化、气孔的分布、制品形状等均对其抗热震性有影响。材料内存在一定数量的微裂纹和气孔,有利于其抗热震性;制品的尺寸大、并且结构复杂,会导致其内部严重的温度分布不均和应力集中,降低抗热震性。
基于以上对抗热震性影响因素的分析,改善材料的抗热震性可采取以下工艺措施:
(1)原料及外加剂选择:尽量选用线膨胀系数低、热导率高的原料,在不影响材料其他性能的情况下,加入线膨胀系数低、热导率高的外加剂;
(2)材料微观结构优化:如在材料中引入第二相或第二种材料(氧化锆),利用其相变产生微裂纹达到增韧的目的;
(3)在满足使用条件的情况下,尽量制造尺寸小、形状简单的制品。
对不同种类的耐火材料,抗热震性的检测方法也不同,主要包括水急冷法和空气急冷法。
黑色冶金行业标准YB/T 376.1-1995规定了采用水急冷法测定某些烧成耐火制品的抗热震性的试验方法。其原理是,在规定的试验温度(1100℃)、水冷介质和一定时间的条件下,一定形状和尺寸(长为200~230mm、宽为100~150mm、厚为50~100mm的直行砖)的试样,在经受急冷急热的温度突变后,通过测量其受热端面的破损程度(受热端面破损率)来确定耐火制品的抗热震性。受热端面破损率(P破)的计算公式如下:
P破=(A2/A1)×....
式中 P破=试样受热端面破损率,%;
A1—试样前试样受热端面方格数,个;
A2—试验后试样受热端面破损的方格数,个。
黑色冶金行业标准YB/T 376.2-1995规定了采用空气急冷法测定碱性耐火制品、硅质制品、熔铸制品等(这些制品不能用水冷法测定)的抗热震性的试验方法。试验原理是:在规定的试验温度(950±10)℃和压缩空气流急冷介质(0.1MPa)而断裂或喷吹爆裂时,所经历的急冷急热循环次数,确定耐火制品的抗热震性。
另外,冶金行业标准YB 4018-1991还规定了对于烧成致密定形耐火制品普遍适用的测定抗热震性的试验方法。其原理是,将230mm×114mm×31mm或230mm×65mm×31mm的试样230mm×31mm的一个面放在加热装置的均热板上,以规定的速率将一个面加热到试验温度,保温一段时间后,从加热装置中取出,置于空气中冷却。以试样热震前、后抗折强度的保持率,评价其热震损伤程度。
Rr=Ra/Rb
式中Rr=抗折强度保持率,%;
Ra=热震后试样的抗折强度,MPa;
Rb=热震前试样的抗折强度,MPa。
测定耐火浇注料的抗热震性,可分别按照黑色冶金行业标准YB/T 2206.1-1998(压缩空气流急冷法)和YB/T 2206.2-1998(水急冷法)进行。

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