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什么是耐火材料的耐火度?

耐火材料是在高温下使用的,其耐高温性能很重要。但耐火材料是一个多组分的复合材料,它没有固定的熔点,因而需要一个特定的指标来衡量耐火材料抗高温的能力,即耐火度。由于耐火度是一个使用性质,所以在一些标准中强度使用条件。如ISO标准中规定耐火度是指:在使用环境与条件下耐火材料抵抗高温的能力。ASTM标准中将耐火度定义为:在使用环境与条件下耐火材料在高温下保持其物理与化学本性的能力。我国标准中定义耐火度为:耐火材料在无荷重条件下抵抗高温而不熔化的特性。

由于耐火材料没有固定的熔点,它在升温过程中不断生成液相而软化,使用规定一个特殊的方法来测定耐火材料的耐火度。将研磨到一定细度(小于180um)的耐火材料或原料制成的三角锥试样,将待测试锥与几个已知耐火度的标准试锥同时放在一个圆盘形或者长方形锥台上,将锥台放入炉子中按规定的升温速度升温,并旋转锥台,观察试锥及标准锥的弯倒情况,确定试锥的耐火度,与试锥的尖端同时接触到锥台的那个标准锥的耐火度即为试锥的耐火度。

决定耐火材料的耐火度的主要因素是化学-矿物组成和它的分布情况。构成耐火材料主要成分的物质都是高熔点物质,如MgO熔点2800℃,Al2O3熔点约为2015℃,莫来石熔点为1800℃等。但在耐火材料中常含有一些杂质,如K2O,Na2O、氧化铁。此外,MgO与CaO在Al2O3-SiO2系耐火材料中也是杂质,同样,Al2O3与SiO2在MgO-CaO系耐火材料中也算杂质。它们在高温下与主成分相互作用产生液相而使耐火材料的耐火度下降。产生的液相量与液相的黏度等性质对耐火度有很大影响。通常产生的液相量越大,它的黏度越小,耐火度降低。试锥弯倒时液相的黏度与其组成及结构有关。通常,液相中SiO2含量越高,黏度越大。

耐火度的测定条件与方法对测得的结果有一定影响。包括如下几个方面。

1.试样颗粒大小。试样的颗粒越小,高温下不同组分之间的反应越容易。在同一条件下产生的液相量越多,测得的耐火度越偏低。因此,在试样研磨过程中要经常分析试样的粒度,以避免小于180um的细粉中细的颗粒太多。

2.升温速度。升温速度越慢,达到同一温度产生的液相量越多。所以一般情况下慢升温测得的耐火度要比快升温测得的低。但在过慢的升温过程中也有可能产生从熔体中析晶的现象。随晶体的析出,提高了液相的黏度,从而提高耐火材料的耐火度。

3.炉内气氛。当耐火材料试样中有变价氧化物存在时,气氛会引起变价而改变液相生成温度和液相量。如氧化铁在还原气氛下会变成低熔点的氧化亚铁,从而降低耐火度。所以我国标准规定耐火度测定时炉内气氛为氧化气氛。

4.试锥的形状与安置。试锥形状与安置方式如不严格按标准进行,就可能影响测定结果。

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