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耐火材料是什麼類型
耐火材料是什麼類型
更新时间:2024-10-09 01:19:52

中國古代便開始了對耐火材料制造技術的探索,發展至今,材料也實現了現代化的施工工藝,整體趨勢朝着高純度化、緻密化、精密化等發展。現代化的耐火材料以其耐火度不低于1580℃而得名,不僅如此,它還具有良好的抗熱沖擊力和化學腐蝕力,其他物理性質表現良好。近三十年,國内大力加強對耐火材料的研發,其生産也擁有足夠的動力,毋庸置疑,耐火材料促進了工業的生産效率,加強粗鋼産量、有色金屬生産效率,帶動工業步入現代化。

耐火材料是什麼類型(耐火材料的性質)1

矽莫磚

一、耐火材料性質

(一)結構性質

1.吸水率。通常情況下,吸水率、氣孔率等與密度有關的性質是材料基本屬性判斷方法之一,也是鑒定該材料的重要依據。耐火材料的吸水率由開口氣孔吸收質量和該材料幹燥質量決定,二者相比即可得出最終結果。一般而言,材料吸水率越強,煅燒質量越差,反之,當材料的煅燒質量越好時,可以初步判定其吸水質量較差。

2.氣孔率。與吸水率一樣,氣孔率是一項重要的耐火材料鑒定實驗。材料物體中所包含的氣孔可分為以下三種:開口氣孔、貫通氣孔、閉口氣孔,這三種氣孔的不同之處在于氣孔兩端與外界的連接方式。開口氣孔的一端與外界保持連通,而另一端則被封閉,這一結構能夠促使開口氣孔有效儲存水分等液體,與材料的吸水率密切相關;貫通氣孔正如其名,氣孔兩端都能與外界氣體保持聯系,液體可以直接通過這一氣孔流出;閉口氣孔兩端都不與外界接觸。在目前所接觸到的各色材料中,貫通氣孔和開口氣孔所占比例較大,從而影響材料的功能和屬性。耐火材料的物理屬性需要根據這二者氣孔的比重來判定。

3.真密度。通過多孔材料的質量與真體積的對比,真密度可以很好反映材料成分的純度,尤其适用于多孔材料,并預判該材料在長時間使用後的變化。真密度一般采用以下測定方式:首次,研磨需要測定的物體樣品,使其成粉末狀後稱重,獲得稱量比重瓶質量,随後再在其中加入式樣,進行第二次稱量,最終二者稱量之差極為其幹燥式樣m1;其次,利用液體,将式樣放入液體比重瓶後稱量,得到m2,随後将比重瓶裝滿液體,再次進行稱量,得到數值m3,這時,真密度的計算公式則為

耐火材料是什麼類型(耐火材料的性質)2

其中,PL為所裝液體在該溫度下的密度,P為真密度。

4.其他。體積密度主要用于估測材料的質量水平,通過材料本身的幹燥質量與總體積的對比得出。透氣度是指材料在一定壓差下,氣體通過材料的性能,這一物理性質在很大程度上由氣孔決定,包括結構、數量等。透氣度性能較高,耐火材料熱損失也會随之增高,換言之,物體透氣度越差,耐火材料越好。

(二)力學性質。

耐壓強度是指材料不損害的臨界情況下所能承受的負荷,這一數值受到多種因素影響,如溫度、壓強等,為了使數值更加精确,耐壓強度又細分為高溫和常溫兩種,代表不同的環境下物體材料的性能。抗折強度凸顯了物體各邊在不發生彎曲的前提下所能承受的應力值,這一力學性質同樣受到溫度的影響,被細分為高溫和常溫兩種。耐磨性展示的是材料對強烈氣流或較為堅硬物體沖撞下的抵抗能力,這一強度主要受到物體材料所使用的顆粒、密度有關。

(三)熱學性質。

熱學性質分為熱膨脹、熱容、熱導率、溫度傳導性等,這些熱學性質決定了耐火材料是否能夠投入使用和其使用時期。大多數物體都存在熱脹冷縮的現象,耐火材料也是如此,當溫度增高時,材料的體積會随之膨脹,并吸收熱量改變自身熱應力的大小和分布,對耐火材料而言,熱膨脹能夠顯示該材料的抗熱震穩定性。熱容指物體單位質量每升高1K吸收的熱量,決定着物體材料在高溫環境下的設計、冷卻控制等,是一項關鍵的判斷屬性。熱導率側重于單位面積的熱流傳導速率,溫度傳導則展現溫度變化下一緻性的能力。

耐火材料是什麼類型(耐火材料的性質)3

二、耐火材料分類

耐火材料的分類一般有三種方式,其一,化學性質。根據化學性質的不同分為酸性、堿性、中性。酸性耐火材料原料由二氧化矽組成,這部分耐火材料容易在高溫環境下與其他堿性物質發生反應,例如:堿性耐火材料、堿性溶液等。堿性耐火材料原料大多是氧化鎂和氧化鈣,與酸性耐火材料一樣,高溫下容易與其他酸性材料發生反應,例如:酸性溶液、酸性耐火材料等。相對前兩種化學性質的耐火材料,中性耐火材料能夠在高溫環境下依舊保持其穩定性,鮮少與其他物質發生反應。其二,生産方式,耐火材料常見生産方式分為機壓、手工、熔鑄、澆築等,這些材料通過加工生産後各自具備優勢,适用于不同的工作環境。其三,供貨形态,目前的材料可按其形态分為定型和非定型兩種,定型耐火材料一般具備固定的外觀和體積,且不會随着使用時間、工作溫度環境等發生變化。非定型耐火材料往往由粗骨料、細粉等混合,整體性能并不固定,且具有較強的可塑性。為了使其達到特定的性能,參與制作的人員可以使用定量的有機物、金屬物質等,甚至可以加入纖維材料,達到預期性能。

耐火材料是什麼類型(耐火材料的性質)4

矽莫複合磚

三、耐火材料的應用

(一)使用過程損壞機理。耐火材料受損機制可分為以下四種:其一,内應力,在使用過程中,耐火材料會因溫度變化而産生較大的内應力,這一力學負荷會對磚砌體造成不可逆轉的損害,常見的後果有變形、裂縫。其二,熔融,當操作不慎造成工作環境溫度升高後,局部區域的材料會因高溫出現軟化現象,當溫度過高時,甚至會出現熔滴,導緻砌體傾倒。其三,氣相沉積,堿性耐火材料制作中,部分金屬經曆分解、氧化後沉積在材料的氣孔和砌縫中。其四,外力作用,爐窯中的物體往往會在運動移動中發生碰撞和沖擊,這些外力因素會使爐窯内壁的耐火材料産生嚴重的磨損後逐漸失效。

耐火材料是什麼類型(耐火材料的性質)5

(二)耐火材料應用原則。在使用過程中,為了确保耐火材料更好發揮其效用,應提前做好爐窯的結構及使用需求,一方面要熟悉爐窯的各環節的工作特點,另一方面還要記錄各個工作階段出現的溫度。另外,不同耐火材料的特點不一,其使用範圍也十分有限,因此,在選擇合适材料時理應針需求,結合材料的利弊做出最優選擇。除此以外,在大規模使用耐火材料時,應該結合其經濟性和預期造價進行選擇,并考慮運輸、儲存等成本,做好合理安排。

(三)耐火材料實際運用。耐火材料因其出衆的抗侵蝕、抗高溫等特性,廣泛應用在工業、科研、國防等行業中,在鋼鐵冶金上也有不俗的表現,例如,耐火材料能夠在鐵水處理、路外精煉上降低其工作風險,并提升鋼鐵生産質量和數量,有效改善了生産效率。除此以外,耐火材料在其他金屬冶煉中也有不容忽視的地位,為鋁、銅、鉛等金屬行業做出了重大貢獻。

四、結束語

伴随着我國綠色生産理念的推廣,耐火材料也在生産中凸顯資源節約型、綠色環保型等優勢。盡管現階段還存在質量不夠穩定、高效新産品不足、壽命短等問題,但這也不影響耐火材料的生産地位,現如今,國内耐火材料的發展在原料、質量、品種、材料等逐一完善,經過行業人士共同努力後,耐火材料勢必在國民生産中形成舉足輕重的地位。

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