耐火材料的使用性質(zhì)

1、材料科學(xué)與工程系材料科學(xué)與工程系2022-7-51三、耐火材料的使用三、耐火材料的使用性質(zhì)性質(zhì)材料科學(xué)與工程系材料科學(xué)與工程系2022-7-521、耐火度、耐火度(GB/T 7322-2007) 耐火材料在無荷重條件下，抵抗高溫作用而不熔化的性耐火材料在無荷重條件下，抵抗高溫作用而不熔化的性質(zhì)稱為耐火度。質(zhì)稱為耐火度。 與有固定熔點的結(jié)晶態(tài)物質(zhì)不同，耐火材料一般是由多與有固定熔點的結(jié)晶態(tài)物質(zhì)不同，耐火材料一般是由多種礦物組成的多相固體混合物，沒有固定的熔點。其熔融是種礦物組成的多相固體混合物，沒有固定的熔點。其熔融是在一定溫度范圍內(nèi)進(jìn)行的，當(dāng)對其加熱升溫至某一溫度時開在一定溫度范圍內(nèi)進(jìn)行的，當(dāng)

2、對其加熱升溫至某一溫度時開始出現(xiàn)液相（即固定的開始熔融溫度），繼續(xù)加熱溫度仍然始出現(xiàn)液相（即固定的開始熔融溫度），繼續(xù)加熱溫度仍然繼續(xù)升高、液相量也隨之增多，直至升至某一溫度全部變?yōu)槔^續(xù)升高、液相量也隨之增多，直至升至某一溫度全部變?yōu)橐合?，在這個溫度范圍內(nèi)，液相與固相同時存在。液相，在這個溫度范圍內(nèi)，液相與固相同時存在。 材料科學(xué)與工程系材料科學(xué)與工程系2022-7-53 耐火度是一個技術(shù)指標(biāo)，將被測制品按一定方法制成耐火度是一個技術(shù)指標(biāo)，將被測制品按一定方法制成截頭三角錐。試錐以一定升溫速度加熱，達(dá)到某一溫度開截頭三角錐。試錐以一定升溫速度加熱，達(dá)到某一溫度開始出現(xiàn)液相，溫度繼續(xù)升高液相量逐

3、漸增加始出現(xiàn)液相，溫度繼續(xù)升高液相量逐漸增加,粘度減小，試粘度減小，試錐在重力作用逐漸軟化彎倒錐在重力作用逐漸軟化彎倒,當(dāng)其彎倒至頂點與底接觸的溫當(dāng)其彎倒至頂點與底接觸的溫度，即為試樣的耐火度。度，即為試樣的耐火度。 材料科學(xué)與工程系材料科學(xué)與工程系2022-7-54材料科學(xué)與工程系材料科學(xué)與工程系2022-7-55耐火度與熔點的區(qū)別：耐火度與熔點的區(qū)別：1、熔點指純物質(zhì)的結(jié)晶相與液湘處于平衡時的溫度；、熔點指純物質(zhì)的結(jié)晶相與液湘處于平衡時的溫度；2、熔點是一個物理常數(shù)；、熔點是一個物理常數(shù)；3、耐火材料為多相混合體，其熔融是在一定的溫度范、耐火材料為多相混合體，其熔融是在一定的溫度范圍內(nèi)進(jìn)行

4、的，是一個工藝指標(biāo)。圍內(nèi)進(jìn)行的，是一個工藝指標(biāo)。 材料科學(xué)與工程系材料科學(xué)與工程系2022-7-56 耐火材料達(dá)到耐火度時實際上已不具有機(jī)械強(qiáng)度了，因耐火材料達(dá)到耐火度時實際上已不具有機(jī)械強(qiáng)度了，因此耐火度的高與低與材料的允許使用溫度并不等同，也就是此耐火度的高與低與材料的允許使用溫度并不等同，也就是說耐火度不是材料的使用溫度上限，只有綜合考慮材料的其說耐火度不是材料的使用溫度上限，只有綜合考慮材料的其它性能和使用條件，才能作為合理選用耐火材料的參考依據(jù)。它性能和使用條件，才能作為合理選用耐火材料的參考依據(jù)。以鎂磚為例，其耐火度高達(dá)以鎂磚為例，其耐火度高達(dá)2000以上，但允許使用溫度大以上，但

5、允許使用溫度大大低于耐火度。大低于耐火度。 耐火度的意義：耐火度的意義：評價原料純度和難熔程度評價原料純度和難熔程度； 材料科學(xué)與工程系材料科學(xué)與工程系2022-7-57 耐火制品的化學(xué)礦物組成及其分布狀態(tài)是影響其耐火耐火制品的化學(xué)礦物組成及其分布狀態(tài)是影響其耐火度的主要因素。雜質(zhì)成分特別是具有強(qiáng)熔劑作用的雜質(zhì)，度的主要因素。雜質(zhì)成分特別是具有強(qiáng)熔劑作用的雜質(zhì)，將嚴(yán)重降低制品的耐火度。將嚴(yán)重降低制品的耐火度。 同時，測定條件也將影響到耐火度的大小，如：粉末同時，測定條件也將影響到耐火度的大小，如：粉末的粒度、測溫錐的安裝、升溫的速率及爐內(nèi)的氣氛（針對的粒度、測溫錐的安裝、升溫的速率及爐內(nèi)的氣氛

6、（針對變價元素，如變價元素，如Fe2與與Fe3之間的轉(zhuǎn)變）。之間的轉(zhuǎn)變）。 影響因素影響因素材料科學(xué)與工程系材料科學(xué)與工程系2022-7-582、高溫荷重軟化溫度、高溫荷重軟化溫度(GB/T 5989-2008 ) 耐火材料的高溫荷重軟化溫度也稱為高溫荷重變形溫度，耐火材料的高溫荷重軟化溫度也稱為高溫荷重變形溫度，表示材料在溫度與荷重雙重作用下抵抗變形的能力。表示材料在溫度與荷重雙重作用下抵抗變形的能力。 高溫荷重軟化溫度在一定程度上能表明耐火制品在與其高溫荷重軟化溫度在一定程度上能表明耐火制品在與其使用情況相近的條件下的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度與變形情況，因而是耐火使用情況相近的條件下的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度與變形情況，

7、因而是耐火制品的重要性能指標(biāo)。制品的重要性能指標(biāo)。 耐火制品的荷重軟化溫度取決于制品的化學(xué)耐火制品的荷重軟化溫度取決于制品的化學(xué)-礦物組成、礦物組成、組織結(jié)構(gòu)、顯微結(jié)構(gòu)、液相的性質(zhì)、結(jié)晶相與液相的比例及組織結(jié)構(gòu)、顯微結(jié)構(gòu)、液相的性質(zhì)、結(jié)晶相與液相的比例及相互作用等。相互作用等。 材料科學(xué)與工程系材料科學(xué)與工程系2022-7-59 耐火制品荷重軟化溫度的測定一般是在耐火制品荷重軟化溫度的測定一般是在0.2MPa的固定載的固定載荷下，以一定的升溫速度均勻加熱，在國家標(biāo)準(zhǔn)的示差荷下，以一定的升溫速度均勻加熱，在國家標(biāo)準(zhǔn)的示差升溫升溫法測定試樣壓縮法測定試樣壓縮0.5%、1%、2%、 5% 時的溫度。

8、時的溫度。 在非示差在非示差升溫法中，常把試樣壓縮升溫法中，常把試樣壓縮0.6%時的變形溫度時的變形溫度定義為試樣的荷重軟化開始溫度，即通常所說的定義為試樣的荷重軟化開始溫度，即通常所說的荷重軟化點荷重軟化點。 試樣壓縮試樣壓縮4變形溫度；變形溫度； 試樣壓縮試樣壓縮40潰裂點；潰裂點；材料科學(xué)與工程系材料科學(xué)與工程系2022-7-510各種耐火材料的荷重變形曲線各種耐火材料的荷重變形曲線1-高鋁磚（高鋁磚（Al2O370%）；）；2-硅磚；硅磚；3-鎂磚；鎂磚；4-粘土磚粘土磚；5-半硅磚；半硅磚；6-粘土磚粘土磚 材料科學(xué)與工程系材料科學(xué)與工程系2022-7-5113、高溫蠕變、高溫蠕變(

9、GB/T 5073-2005 ) 耐火材料的高溫蠕變性能是指在某一恒定的溫度以及耐火材料的高溫蠕變性能是指在某一恒定的溫度以及固定載荷下，材料的形變與時間的關(guān)系。根據(jù)施加荷重形固定載荷下，材料的形變與時間的關(guān)系。根據(jù)施加荷重形式的不同可分為高溫壓縮蠕變、高溫拉伸蠕變、高溫抗折式的不同可分為高溫壓縮蠕變、高溫拉伸蠕變、高溫抗折蠕變等。由于高溫壓縮與高溫抗折蠕變較易測定，故應(yīng)用蠕變等。由于高溫壓縮與高溫抗折蠕變較易測定，故應(yīng)用較多。我國通常采用壓蠕變。較多。我國通常采用壓蠕變。材料科學(xué)與工程系材料科學(xué)與工程系2022-7-512 高溫壓縮蠕變的表示方法一般以某一恒定溫度（高溫壓縮蠕變的表示方法一般

10、以某一恒定溫度（）和）和荷重（荷重（MPa）條件下，制品的變形量（）條件下，制品的變形量（%）與時間（）與時間（h）的）的關(guān)系曲線即蠕變曲線來表示，也可用某一時段內(nèi)（如關(guān)系曲線即蠕變曲線來表示，也可用某一時段內(nèi)（如25-50小時）制品的變形量（小時）制品的變形量（%）來表示。）來表示。材料科學(xué)與工程系材料科學(xué)與工程系2022-7-513 下圖給出了耐火材料典型的高溫蠕變曲線。下圖給出了耐火材料典型的高溫蠕變曲線。 材料科學(xué)與工程系材料科學(xué)與工程系2022-7-514q化學(xué)礦物組成化學(xué)礦物組成q顯微組織結(jié)構(gòu)顯微組織結(jié)構(gòu)q測定條件測定條件影響荷軟和蠕變的因素：影響荷軟和蠕變的因素：荷軟的意義：可以

11、作為耐火材料的荷軟的意義：可以作為耐火材料的最高使用溫度最高使用溫度。材料科學(xué)與工程系材料科學(xué)與工程系2022-7-5154、高溫體積穩(wěn)定性、高溫體積穩(wěn)定性(GB/T 5988-2007 ) 高溫體積穩(wěn)定性是評價耐火材料質(zhì)量的一項重要物理指高溫體積穩(wěn)定性是評價耐火材料質(zhì)量的一項重要物理指標(biāo)，表示耐火材料在高溫下長期使用時，其外形及體積保標(biāo)，表示耐火材料在高溫下長期使用時，其外形及體積保持穩(wěn)定而不發(fā)生變化的性能。持穩(wěn)定而不發(fā)生變化的性能。 材料科學(xué)與工程系材料科學(xué)與工程系2022-7-516 一般而言，燒成耐火制品在高溫煅燒過程中，由于各種一般而言，燒成耐火制品在高溫煅燒過程中，由于各種原因制品

12、在燒成結(jié)束時，其物理化學(xué)反應(yīng)往往未達(dá)到平衡狀原因制品在燒成結(jié)束時，其物理化學(xué)反應(yīng)往往未達(dá)到平衡狀態(tài)；態(tài)； 另一方面，制品在燒成過程中由于窯爐溫度分布不均等另一方面，制品在燒成過程中由于窯爐溫度分布不均等原因，不可避免地存在欠燒現(xiàn)象，這些燒結(jié)不充分的欠燒制原因，不可避免地存在欠燒現(xiàn)象，這些燒結(jié)不充分的欠燒制品中，其間的物理化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行得也不充分。因此制品在使品中，其間的物理化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行得也不充分。因此制品在使用過程中受到高溫長期作用時，一些物理化學(xué)變化會繼續(xù)進(jìn)用過程中受到高溫長期作用時，一些物理化學(xué)變化會繼續(xù)進(jìn)行并伴隨有不可逆的體積變化。行并伴隨有不可逆的體積變化。材料科學(xué)與工程系材料科學(xué)與工程

13、系2022-7-517 這些不可逆的體積變化稱為殘余膨脹或殘余收縮，也這些不可逆的體積變化稱為殘余膨脹或殘余收縮，也稱重?zé)蛎浕蚴湛s。稱重?zé)蛎浕蚴湛s。 重?zé)w積變化的大小表征了耐火制品的高溫體積穩(wěn)定性，重?zé)w積變化的大小表征了耐火制品的高溫體積穩(wěn)定性，對高溫窯爐等熱工設(shè)備的結(jié)構(gòu)及工況的穩(wěn)定性具有十分重對高溫窯爐等熱工設(shè)備的結(jié)構(gòu)及工況的穩(wěn)定性具有十分重要的意義。要的意義。 測定意義：測定意義：衡量材料燒結(jié)性能的好壞衡量材料燒結(jié)性能的好壞。材料科學(xué)與工程系材料科學(xué)與工程系2022-7-518重?zé)w積變化可用體積變化百分率或線變化百分率表示：重?zé)w積變化可用體積變化百分率或線變化百分率表示：式中：

14、式中：V，V0 分別表示重?zé)昂笤嚇拥捏w積；分別表示重?zé)昂笤嚇拥捏w積； L，L0 分別表示重?zé)昂笤嚇拥拈L度。分別表示重?zé)昂笤嚇拥拈L度。 %1000VVVV%1000LLLL材料科學(xué)與工程系材料科學(xué)與工程系2022-7-519 一般材料的重?zé)际鞘湛s的，為什么在砌筑一般材料的重?zé)际鞘湛s的，為什么在砌筑窯爐等熱工設(shè)備時還要留膨脹縫？窯爐等熱工設(shè)備時還要留膨脹縫？材料科學(xué)與工程系材料科學(xué)與工程系2022-7-520 5、熱震穩(wěn)定性、熱震穩(wěn)定性 耐火材料抵抗溫度急劇變化而不被破壞的性能稱為熱震耐火材料抵抗溫度急劇變化而不被破壞的性能稱為熱震穩(wěn)定性或抗熱沖擊性能。穩(wěn)定性或抗熱沖擊性能。 高溫窯爐

15、等熱工設(shè)備在運行過程中，其運行溫度常常發(fā)高溫窯爐等熱工設(shè)備在運行過程中，其運行溫度常常發(fā)生變化甚至劇烈的波動生變化甚至劇烈的波動.這種溫度的急劇變化常常會導(dǎo)致耐這種溫度的急劇變化常常會導(dǎo)致耐火材料產(chǎn)生裂紋、剝落、崩裂等結(jié)構(gòu)性的破壞，而影響熱火材料產(chǎn)生裂紋、剝落、崩裂等結(jié)構(gòu)性的破壞，而影響熱工設(shè)備操作的穩(wěn)定性、安全性和生產(chǎn)的連續(xù)性。工設(shè)備操作的穩(wěn)定性、安全性和生產(chǎn)的連續(xù)性。 材料科學(xué)與工程系材料科學(xué)與工程系2022-7-521 產(chǎn)生熱應(yīng)力的因素：材料的熱膨脹系數(shù)、材料的導(dǎo)熱產(chǎn)生熱應(yīng)力的因素：材料的熱膨脹系數(shù)、材料的導(dǎo)熱系數(shù)、緩沖熱應(yīng)力的因素（彈性模量的大?。?。系數(shù)、緩沖熱應(yīng)力的因素（彈性模量的大

16、?。?。 耐火材料的熱震穩(wěn)定性與其熱膨脹率耐火材料的熱震穩(wěn)定性與其熱膨脹率(小）、導(dǎo)熱率小）、導(dǎo)熱率（大）以及彈性模量（小）密切相關(guān)，也與制品的宏觀、（大）以及彈性模量（?。┟芮邢嚓P(guān)，也與制品的宏觀、微觀組織結(jié)構(gòu)，外形結(jié)構(gòu)及尺寸有關(guān)。微觀組織結(jié)構(gòu)，外形結(jié)構(gòu)及尺寸有關(guān)。 材料科學(xué)與工程系材料科學(xué)與工程系2022-7-522 一般而言，耐火制品在溫度變化時會產(chǎn)生體積膨脹或一般而言，耐火制品在溫度變化時會產(chǎn)生體積膨脹或收縮。當(dāng)這種膨脹和收縮受到約束時，材料內(nèi)部就會產(chǎn)生收縮。當(dāng)這種膨脹和收縮受到約束時，材料內(nèi)部就會產(chǎn)生應(yīng)力，這種應(yīng)力稱之為熱應(yīng)力。當(dāng)材料內(nèi)部由于溫度變化應(yīng)力，這種應(yīng)力稱之為熱應(yīng)力。當(dāng)材料內(nèi)

17、部由于溫度變化而產(chǎn)生的熱應(yīng)力超過制品的強(qiáng)度時，制品將會產(chǎn)生開裂、而產(chǎn)生的熱應(yīng)力超過制品的強(qiáng)度時，制品將會產(chǎn)生開裂、崩落或斷裂。崩落或斷裂。 另一個方面，不同礦相之間熱膨脹性的差異，產(chǎn)生的另一個方面，不同礦相之間熱膨脹性的差異，產(chǎn)生的應(yīng)力。應(yīng)力。材料科學(xué)與工程系材料科學(xué)與工程系2022-7-523耐火材料熱震穩(wěn)定性試驗后的耐火材料熱震穩(wěn)定性試驗后的SEM圖片圖片材料科學(xué)與工程系材料科學(xué)與工程系2022-7-524熱應(yīng)力可由下式計算：熱應(yīng)力可由下式計算：1TEQ式中：式中： Q 熱應(yīng)力；熱應(yīng)力； E 彈性模量；彈性模量； 熱膨脹系數(shù)；熱膨脹系數(shù)； T 材料的初始溫度與表面溫度之差；材料的初始溫度與

18、表面溫度之差； 泊松比泊松比(在材料的比例極限內(nèi)，由均勻分布的在材料的比例極限內(nèi)，由均勻分布的縱向應(yīng)力所引起的橫向應(yīng)變與相應(yīng)的縱向應(yīng)變之比的絕對縱向應(yīng)力所引起的橫向應(yīng)變與相應(yīng)的縱向應(yīng)變之比的絕對值值)。 材料科學(xué)與工程系材料科學(xué)與工程系2022-7-525 上式表明，材料內(nèi)部的熱應(yīng)力與材料的彈性模量、熱上式表明，材料內(nèi)部的熱應(yīng)力與材料的彈性模量、熱膨脹系數(shù)以及溫度差成正比。膨脹系數(shù)以及溫度差成正比。當(dāng)熱應(yīng)力達(dá)到材料的強(qiáng)度極當(dāng)熱應(yīng)力達(dá)到材料的強(qiáng)度極限時也就是材料的強(qiáng)度不足以抵抗熱應(yīng)力時，制品就會產(chǎn)限時也就是材料的強(qiáng)度不足以抵抗熱應(yīng)力時，制品就會產(chǎn)生破壞。生破壞。 導(dǎo)熱率高的制品，材料中溫度分布易

19、于均勻，其表層導(dǎo)熱率高的制品，材料中溫度分布易于均勻，其表層與內(nèi)部的溫度差（溫度梯度）就小，因而產(chǎn)生的熱應(yīng)力相與內(nèi)部的溫度差（溫度梯度）就小，因而產(chǎn)生的熱應(yīng)力相對較??；反之，導(dǎo)熱率低的材料，其中的溫度分布難以均對較?。环粗?，導(dǎo)熱率低的材料，其中的溫度分布難以均勻，材料中的溫度梯度大，由此而產(chǎn)生的熱應(yīng)力也大。因勻，材料中的溫度梯度大，由此而產(chǎn)生的熱應(yīng)力也大。因此此導(dǎo)熱系數(shù)高的材料，其熱震穩(wěn)定性也相對較高導(dǎo)熱系數(shù)高的材料，其熱震穩(wěn)定性也相對較高。 材料科學(xué)與工程系材料科學(xué)與工程系2022-7-526 材料因熱震破壞的情況可以分為兩大類：材料因熱震破壞的情況可以分為兩大類： 一類是材料發(fā)生瞬時斷裂；

20、對這類破壞的抵抗稱之為抗一類是材料發(fā)生瞬時斷裂；對這類破壞的抵抗稱之為抗熱震斷裂性能。熱震斷裂性能。 人們?nèi)藗儚膹臒釓椥粤W(xué)熱彈性力學(xué)的觀點出發(fā)，以強(qiáng)度應(yīng)力為判據(jù)，的觀點出發(fā)，以強(qiáng)度應(yīng)力為判據(jù)，認(rèn)為材料中的熱應(yīng)力達(dá)到抗張強(qiáng)度極限后，材料就產(chǎn)生開認(rèn)為材料中的熱應(yīng)力達(dá)到抗張強(qiáng)度極限后，材料就產(chǎn)生開裂，而一旦有裂紋產(chǎn)生就會導(dǎo)致材料完全破壞裂，而一旦有裂紋產(chǎn)生就會導(dǎo)致材料完全破壞。所導(dǎo)出的。所導(dǎo)出的結(jié)果對于一般的玻璃、瓷器和電子陶瓷等都能較好的適應(yīng)，結(jié)果對于一般的玻璃、瓷器和電子陶瓷等都能較好的適應(yīng)，但是對于一些含有微孔的材料和非均質(zhì)的金屬陶瓷等都不但是對于一些含有微孔的材料和非均質(zhì)的金屬陶瓷等都不適

21、合。適合。根據(jù)這種觀點，材料抗熱震損傷的能力和其彈性模根據(jù)這種觀點，材料抗熱震損傷的能力和其彈性模量呈反比的關(guān)系。量呈反比的關(guān)系。彈性模量對熱震穩(wěn)定性的影響彈性模量對熱震穩(wěn)定性的影響材料科學(xué)與工程系材料科學(xué)與工程系2022-7-527 另一類是在熱沖擊循環(huán)作用下，材料表面發(fā)生開裂、剝另一類是在熱沖擊循環(huán)作用下，材料表面發(fā)生開裂、剝落，并不斷發(fā)展，以致最終破裂或變質(zhì)而破壞；對于這類落，并不斷發(fā)展，以致最終破裂或變質(zhì)而破壞；對于這類破壞的抵抗稱為抗熱震損傷性能；破壞的抵抗稱為抗熱震損傷性能； 人們?nèi)藗儚膹臄嗔蚜W(xué)斷裂力學(xué)觀點出發(fā)以應(yīng)變能斷裂能為判據(jù)進(jìn)行觀點出發(fā)以應(yīng)變能斷裂能為判據(jù)進(jìn)行分析。分析。

22、根據(jù)這種觀點，材料抗熱震的能力同其彈性模量呈正比根據(jù)這種觀點，材料抗熱震的能力同其彈性模量呈正比的關(guān)系。的關(guān)系。材料科學(xué)與工程系材料科學(xué)與工程系2022-7-528 由于抗熱震穩(wěn)定性問題的復(fù)雜性（除了彈性模量因素影由于抗熱震穩(wěn)定性問題的復(fù)雜性（除了彈性模量因素影響以外還有材料的強(qiáng)度、響以外還有材料的強(qiáng)度、膨脹系數(shù)、熱導(dǎo)率膨脹系數(shù)、熱導(dǎo)率、形狀和尺寸、形狀和尺寸等），至今還未能建立一個十分完善的理論，因此任何試圖等），至今還未能建立一個十分完善的理論，因此任何試圖改進(jìn)材料抗熱震性能的措施，都必須結(jié)合具體的使用條件和改進(jìn)材料抗熱震性能的措施，都必須結(jié)合具體的使用條件和要求，綜合各種因素的影響，同時

23、必須和實際經(jīng)驗相結(jié)合。要求，綜合各種因素的影響，同時必須和實際經(jīng)驗相結(jié)合。 目前人們所認(rèn)可的是：材料的膨脹系數(shù)越小，熱導(dǎo)率越目前人們所認(rèn)可的是：材料的膨脹系數(shù)越小，熱導(dǎo)率越大，其抗熱震穩(wěn)定性能越好。大，其抗熱震穩(wěn)定性能越好。材料科學(xué)與工程系材料科學(xué)與工程系2022-7-529熱震穩(wěn)定性的試驗方法：熱震穩(wěn)定性的試驗方法： 風(fēng)風(fēng) 冷（冷（1000 ，30分鐘，風(fēng)冷，重復(fù)）分鐘，風(fēng)冷，重復(fù)） 水水 冷（冷（1100，20分鐘，水冷，自然干燥，重復(fù)）分鐘，水冷，自然干燥，重復(fù)）評價：評價： 試樣被破壞的程度試樣被破壞的程度 試樣強(qiáng)度的保持率試樣強(qiáng)度的保持率材料科學(xué)與工程系材料科學(xué)與工程系2022-7-

24、5300204060801001200.5123469硅微粉含量(%)強(qiáng)度保持率(%)系列1熱震試驗后強(qiáng)度變化熱震試驗后強(qiáng)度變化 材料科學(xué)與工程系材料科學(xué)與工程系2022-7-531 此外，耐火制品的宏、微觀組織結(jié)構(gòu)對制品的熱震穩(wěn)定此外，耐火制品的宏、微觀組織結(jié)構(gòu)對制品的熱震穩(wěn)定性也有一定影響。當(dāng)耐火制品內(nèi)部存在某些細(xì)微缺陷，如性也有一定影響。當(dāng)耐火制品內(nèi)部存在某些細(xì)微缺陷，如微氣孔、微裂紋等，有利于延緩或終止裂紋的擴(kuò)展。采取微氣孔、微裂紋等，有利于延緩或終止裂紋的擴(kuò)展。采取一定的工藝措施使制品內(nèi)部產(chǎn)生一定的工藝措施使制品內(nèi)部產(chǎn)生微裂紋微裂紋而達(dá)到而達(dá)到阻止裂紋擴(kuò)阻止裂紋擴(kuò)展展的目的，是目前普

25、遍采用的提高制品熱震穩(wěn)定性有效措的目的，是目前普遍采用的提高制品熱震穩(wěn)定性有效措施之一。施之一。 耐火制品外形結(jié)構(gòu)及尺寸設(shè)計的不合理，會導(dǎo)致制品局耐火制品外形結(jié)構(gòu)及尺寸設(shè)計的不合理，會導(dǎo)致制品局部應(yīng)力集中而產(chǎn)生破壞。部應(yīng)力集中而產(chǎn)生破壞。材料科學(xué)與工程系材料科學(xué)與工程系2022-7-532 耐火材料在高溫下抵抗熔渣侵蝕的性能稱為抗渣蝕性耐火材料在高溫下抵抗熔渣侵蝕的性能稱為抗渣蝕性能。能。 腐蝕性介質(zhì)通常稱之為腐蝕性介質(zhì)通常稱之為“熔渣熔渣”。所謂。所謂“熔渣熔渣”，包，包括高溫下與耐火材料接觸的各種固態(tài)、液態(tài)物料（如水泥括高溫下與耐火材料接觸的各種固態(tài)、液態(tài)物料（如水泥熟料、石灰、熔融金屬、

26、玻璃液等）、冶金爐渣、燃料灰熟料、石灰、熔融金屬、玻璃液等）、冶金爐渣、燃料灰分、飛灰以及各種氣態(tài)物質(zhì)等。高溫環(huán)境下，熔渣物質(zhì)與分、飛灰以及各種氣態(tài)物質(zhì)等。高溫環(huán)境下，熔渣物質(zhì)與耐火材料相接觸，并與之發(fā)生復(fù)雜的物理化學(xué)反應(yīng)，導(dǎo)致耐火材料相接觸，并與之發(fā)生復(fù)雜的物理化學(xué)反應(yīng)，導(dǎo)致耐火材料的侵蝕損毀。耐火材料的侵蝕損毀。6、抗渣蝕性能、抗渣蝕性能 ( (GB/T 8931-2007) ) 材料科學(xué)與工程系材料科學(xué)與工程系2022-7-533鋼水及熔渣對耐火材料的侵蝕鋼水及熔渣對耐火材料的侵蝕材料科學(xué)與工程系材料科學(xué)與工程系2022-7-534 熔渣侵蝕是耐火材料使用過程中最主要的一種損毀形式，熔渣

27、侵蝕是耐火材料使用過程中最主要的一種損毀形式，耐火材料在熔渣中的溶蝕損毀一般可分為以下幾種情況：耐火材料在熔渣中的溶蝕損毀一般可分為以下幾種情況： 單純?nèi)芪g：單純?nèi)芪g：耐火材料與熔渣不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的物理溶解耐火材料與熔渣不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的物理溶解作用所造成的耐火材料的損毀。如碳素材料向鋼鐵溶液中作用所造成的耐火材料的損毀。如碳素材料向鋼鐵溶液中的溶解即屬于單純?nèi)芪g作用。的溶解即屬于單純?nèi)芪g作用。 反應(yīng)溶蝕：反應(yīng)溶蝕：耐火材料與熔渣物質(zhì)在其接觸界面處發(fā)生化耐火材料與熔渣物質(zhì)在其接觸界面處發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成低熔點的化合物，導(dǎo)致耐火材料工作面的溶學(xué)反應(yīng)，生成低熔點的化合物，導(dǎo)致耐火材料工作面的溶蝕損毀

28、。蝕損毀。材料科學(xué)與工程系材料科學(xué)與工程系2022-7-535 滲透、侵入變質(zhì)溶蝕：滲透、侵入變質(zhì)溶蝕：熔渣類物質(zhì)通過耐火材料的氣孔熔渣類物質(zhì)通過耐火材料的氣孔或通過液相、固相擴(kuò)散，滲入耐火材料基體中與耐火材料或通過液相、固相擴(kuò)散，滲入耐火材料基體中與耐火材料的基質(zhì)和結(jié)晶相發(fā)生反應(yīng)，使耐火制品的組織結(jié)構(gòu)發(fā)生質(zhì)的基質(zhì)和結(jié)晶相發(fā)生反應(yīng)，使耐火制品的組織結(jié)構(gòu)發(fā)生質(zhì)變而造成耐火材料的溶蝕損毀。變而造成耐火材料的溶蝕損毀。 堿性耐火材料的熔渣侵蝕過程就是一個典型的滲透、侵堿性耐火材料的熔渣侵蝕過程就是一個典型的滲透、侵入變質(zhì)溶損過程。入變質(zhì)溶損過程。 材料科學(xué)與工程系材料科學(xué)與工程系2022-7-536

29、熔渣在耐火材料中的滲透熔渣在耐火材料中的滲透材料科學(xué)與工程系材料科學(xué)與工程系2022-7-537熔渣熔渣鎂砂顆粒鎂砂顆粒熔渣在鎂砂顆粒中的滲透熔渣在鎂砂顆粒中的滲透材料科學(xué)與工程系材料科學(xué)與工程系2022-7-538鎂碳化硅澆注料抗渣實驗后電鏡圖片鎂碳化硅澆注料抗渣實驗后電鏡圖片材料科學(xué)與工程系材料科學(xué)與工程系2022-7-539 左：反應(yīng)層左：反應(yīng)層 右：滲透層右：滲透層材料科學(xué)與工程系材料科學(xué)與工程系2022-7-540 左：變質(zhì)層左：變質(zhì)層 右：原質(zhì)層右：原質(zhì)層材料科學(xué)與工程系材料科學(xué)與工程系2022-7-541影響耐火材料抗渣能力的因素：影響耐火材料抗渣能力的因素：q熔渣與耐火材料的化

30、學(xué)礦物組成；熔渣與耐火材料的化學(xué)礦物組成；q耐火材料在熔渣中的溶解度；耐火材料在熔渣中的溶解度；材料科學(xué)與工程系材料科學(xué)與工程系2022-7-542溶解速度：溶解速度：0()xdCDCC SdtdC/dtdC/dt: :溶解速度；溶解速度；D:D:耐火材料通過擴(kuò)散層的擴(kuò)散系數(shù)；耐火材料通過擴(kuò)散層的擴(kuò)散系數(shù)； ：擴(kuò)散層厚度；：擴(kuò)散層厚度；C0：一定溫度下溶于熔渣中的耐火材料的飽和濃度；一定溫度下溶于熔渣中的耐火材料的飽和濃度；Cx：耐火材料在熔渣中溶解的實際濃度；：耐火材料在熔渣中溶解的實際濃度；S S：熔渣與耐火材料相接觸的面積；：熔渣與耐火材料相接觸的面積；渣的流動性好渣的流動性好 降低；溶解加快。降低；溶解加快。使用溫度升高使用溫度升高DD變大；溶解加快。變大；溶解加快。材料科學(xué)與工程系材料科學(xué)與工程系2022-7-543熔渣侵入機(jī)理主要有以下幾種方式：熔渣侵入機(jī)理主要有