高鋁耐火磚韌性及高溫彎曲應(yīng)力介紹

高鋁磚高溫彎曲應(yīng)力一應(yīng)變關(guān)系 

耐火材料的高溫力學(xué)性能通常采用荷重軟化溫度、高溫壓蠕變和高溫抗折強(qiáng)度等來表征。但荷重軟化溫度和高溫壓蠕變描述的只是試樣在恒定壓應(yīng)力下的變形－溫度關(guān)系和變形-時(shí)間關(guān)系。高溫抗折強(qiáng)度反映的只是試樣所能承受的大應(yīng)力，它們均不能描述材料在高溫下受力時(shí)的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系。

 為了更全面、更深入地研究耐火材料在高溫下的力學(xué)性能，我公司采用研制的高溫彎曲應(yīng)力一應(yīng)變測(cè)試儀研究了一級(jí)高鋁磚DL-80、二級(jí)高鋁磚GL-75和三級(jí)高鋁磚GL-55在不同溫度下的力學(xué)性能，包括應(yīng)力-應(yīng)變曲線、彈性模量、抗折強(qiáng)度和斷裂時(shí)的大變形量。結(jié)果表明：高鋁磚在不同溫度下的應(yīng)力一應(yīng)變關(guān)系可以分為彈性階段、塑性階段和粘滯流動(dòng)階段；在低、中溫范圍內(nèi)，高鋁磚的彈性模量和抗折強(qiáng)度隨溫度的上升而增加，到達(dá)某一轉(zhuǎn)折溫度后，隨溫度的上升而明顯下降；三種高鋁磚高溫力學(xué)性能從高到低的排列順序?yàn)椋阂患?jí)高鋁磚＞二級(jí)高鋁磚＞三級(jí)高鋁磚。

高鋁耐火磚韌性與抗熱震性有什么關(guān)系 

高鋁磚韌性與高鋁磚的抗熱震性有著密切的關(guān)系，也是屬于相輔相成的關(guān)系。改善高鋁磚韌性的方法：采取一定的措施，使高鋁磚形成某種顯微結(jié)構(gòu)，產(chǎn)生耗能機(jī)制，阻礙裂紋擴(kuò)展，提高高鋁磚的韌性。

高鋁磚中存在結(jié)構(gòu)缺陷，固有氣孔和裂紋，在外力作用下，裂紋容易起動(dòng)，又缺乏耗能機(jī)制，易發(fā)生脆性斷裂，對(duì)高鋁磚的增韌途徑可以對(duì)顯微結(jié)構(gòu)進(jìn)行控制，減小裂紋的尺寸，控制雜質(zhì)和氣孔的數(shù)量及分布等。也可以通過增加能量耗散機(jī)構(gòu)和設(shè)置障礙，阻止裂紋擴(kuò)展。相變?cè)鲰g、顯微裂紋增韌等都可產(chǎn)生耗能機(jī)構(gòu)，彌散第二相顆粒，可使裂紋擴(kuò)展遇到障礙，發(fā)生裂紋偏轉(zhuǎn)增韌。

這些措施都可以阻礙裂紋進(jìn)一步擴(kuò)展，提高高鋁磚韌性從而提高高鋁磚的抗熱震性。

高鋁磚表面網(wǎng)狀裂紋因素及解決方法 

高鋁磚表面的網(wǎng)狀裂紋是生產(chǎn)高鋁磚時(shí)經(jīng)常出現(xiàn)的缺陷，網(wǎng)狀裂紋產(chǎn)生的原因比較復(fù)雜。熟料的雜質(zhì)含量(特別是R20含量)、燒結(jié)程度、臨界顆粒尺寸、細(xì)粉加入量、泥料的混合質(zhì)量、坯體干燥介質(zhì)的濕度和溫度、坯體在燒成過程中發(fā)生的收縮以及二次莫來石化反應(yīng)和剛玉再結(jié)晶作用等，都會(huì)導(dǎo)致制品的表面產(chǎn)生網(wǎng)紋。

高鋁磚的燒結(jié)是液相燒結(jié)，液相的形成溫度和液相量、燒成時(shí)的升溫速度和氣氛條件也是導(dǎo)致不一致收縮，造成表面網(wǎng)絡(luò)裂紋的重要因素。

燒結(jié)程度和燒成氣氛及存在于氣相中的揮發(fā)物對(duì)高鋁制品表面網(wǎng)狀裂紋具有很大影響。燒結(jié)不良的熟料在制品燒成過程中繼續(xù)收縮，引起制品開裂和產(chǎn)生裂紋。

制品的表面網(wǎng)紋開裂程度與所采用熟料的吸水率有著密切關(guān)系。熟料的吸水率越大，網(wǎng)紋的開裂程度就越大。當(dāng)用吸水率大的熟料制磚時(shí)，制品在燒成過程中，熟料本身要繼續(xù)完成燒結(jié)過程，制品收縮較大，且不均勻，因而容易出現(xiàn)開裂和網(wǎng)紋。燒結(jié)不良的熟料中，二次莫來石化不充分，在制品的燒成過程中，熟料本身的二次莫來石化仍在繼續(xù)進(jìn)行。這是制品收縮不一致的一個(gè)內(nèi)在因素，導(dǎo)致了制品網(wǎng)路裂紋數(shù)量的增多和開裂程度的加大。窯內(nèi)燒成氣氛也是高鋁制品產(chǎn)生網(wǎng)絡(luò)裂紋的原因之一，燒成高鋁制品時(shí)，窯內(nèi)氣氛需弱氧化焰，過�？諝庀禂�(shù)控制在1.1～1.2之間。實(shí)踐表明，制品表面網(wǎng)絡(luò)裂紋有隨過�？諝庀禂�(shù)增大而減少的趨勢(shì)。但是，網(wǎng)絡(luò)裂紋廢品的波動(dòng)卻較大。因此，空氣過剩系數(shù)波動(dòng)不宜過大。

此外，制品表面網(wǎng)絡(luò)裂紋多產(chǎn)生于碼磚縫隙內(nèi)的磚表面上。估計(jì)，當(dāng)窯內(nèi)過剩空氣系數(shù)小，或產(chǎn)生還原氣氛時(shí)，由于磚縫較小，CO容易在這些地方滯留，從而使制品中的Fe20a還原成FeO；面向通道的磚表面，氣流比較暢通，所以不會(huì)受氣氛變化的影響，沒有網(wǎng)絡(luò)裂紋的產(chǎn)生。特別需要注意的是，在燒成過程中應(yīng)盡量避免燃燒氣氛性質(zhì)的頻繁變化。因?yàn)檫@種交替的變化作用將使表面受到損傷。

由表面網(wǎng)絡(luò)裂紋較多的制品的表面和中心部位的化學(xué)分析可以看出，磚體表面的A12 03比中心部位高1％～2％，而Si02低1％～2％，Na2 O比中心高10倍以上。由物相分析可知，表皮莫來石含量比中心部位低12％，剛玉含量高4％～5％，玻璃相含量高7％～8％。這說明在Na2 O的遷移過程，隨著Na+揮發(fā)，并吸附在高鋁磚表面上，Na+將促使莫來石分解，使制品表面的莫來石減少、剛玉增加、玻璃相增加。由于表面的液相量的增多和提前出現(xiàn)，使磚體表面過早收縮，導(dǎo)致網(wǎng)紋的產(chǎn)生。

實(shí)踐表明，為了避免和減少網(wǎng)絡(luò)裂紋的產(chǎn)生，對(duì)工、Ⅱ級(jí)高鋁礬土熟料的吸水率應(yīng)分別控制在4％和5％以下。對(duì)筒磨粉的吸水率也應(yīng)控制在6％以下。過剩空氣系數(shù)控制在1.1～1.2之間為宜，而且應(yīng)該通過熱工調(diào)整，使高鋁耐火磚的燒成始終處于穩(wěn)定的弱氧化氣氛中。            

耐火材料出現(xiàn)開裂、脫落、易磨損怎么辦？想要徹底解決問題，需要從根源挖掘，分析出真正的原因，榮盛耐材從事耐材生產(chǎn)、研發(fā)服務(wù)多年，能解決高溫窯爐內(nèi)襯的各種疑難問題，歡迎廣大新老朋友咨詢及技術(shù)交流。