耐火浇注料的耐火度和荷重软化温度是衡量其高温性能的两个重要指标,它们之间存在着多方面的区别:
定义与概念
耐火度:耐火度是指耐火浇注料在无荷重时,抵抗高温作用而不熔化的性能,是衡量耐火材料耐高温的一个重要指标。它并不是材料的实际熔点,而是在规定条件下,试样在高温炉中升温,当其软化到一定程度时所测得的温度,反映的是材料在重力作用下不发生软化、熔融的极限温度。例如,一些高铝质耐火浇注料,其主要成分氧化铝含量较高,具有较高的耐火度,能在很高的温度下仍保持固态不熔化。
荷重软化温度:荷重软化温度是指耐火浇注料在规定的升温条件下,承受一定的压力(一般为 0.2MPa)而发生变形的温度。它表示材料在一定负荷和高温共同作用下抵抗变形的能力,反映了耐火材料在使用过程中,当受到一定的压力时,开始软化变形的温度点。比如,在一些工业窑炉中,炉衬材料在高温下不仅要承受自身的重量,还可能受到炉内物料等的压力,此时荷重软化温度就显得尤为重要。
测试方法
耐火度的测试:一般是将耐火浇注料制成规定尺寸的截头三角锥(即试锥),在高温炉中以一定的升温速度加热,当试锥由于自身重力作用而软化弯倒,其顶部与底盘接触时的温度即为该材料的耐火度。测试过程中试锥不承受外加压力,主要是考察材料自身在高温下的熔融特性。
荷重软化温度的测试:需要将耐火浇注料制成规定尺寸的圆柱体试样,放入高温炉中,在试样上施加 0.2MPa 的压力,同时以一定的升温速度加热。当试样的高度发生一定量的变形(如规定的 0.6%、4% 等变形量)时,所对应的温度分别称为荷重软化开始温度和荷重软化变形 4%(或其他规定变形量)的温度。该测试方法模拟了材料在实际使用中承受负荷的情况。
影响因素
耐火度的影响因素:主要取决于耐火浇注料的化学组成,特别是其中的主要成分和杂质含量。一般来说,主要成分的熔点越高,杂质含量越低,耐火度就越高。例如,刚玉质耐火浇注料中,氧化铝含量高,其耐火度可高达 1800℃以上;而如果含有较多的低熔点杂质,如氧化钙、氧化铁等,会降低材料的耐火度。此外,原料的矿物组成也有一定影响,不同矿物的熔点和高温稳定性不同,会对耐火度产生作用。
荷重软化温度的影响因素:除了化学组成和矿物组成外,还与材料的组织结构密切相关。材料的致密度、气孔率、晶体结构等都会影响其荷重软化温度。一般来说,致密度高、气孔率低的材料,其荷重软化温度较高;晶体结构稳定、晶粒间结合力强的材料,在承受负荷时更不容易发生变形,荷重软化温度也相应较高。例如,经过特殊工艺处理,使材料内部形成均匀、致密的结构,可有效提高其荷重软化温度。
实际意义
耐火度的意义:耐火度主要用于评估耐火浇注料在无负荷情况下的耐高温性能,是选择耐火材料的基本依据之一。在一些对负荷要求不高,但温度很高的场合,如高温窑炉的隔热层等,耐火度是一个重要的参考指标,确保材料在高温下不会熔化。
荷重软化温度的意义:荷重软化温度更能反映耐火浇注料在实际使用中的高温力学性能,对于承受一定负荷的高温设备,如高炉炉衬、回转窑窑衬等,荷重软化温度是关键指标。它决定了材料在实际工作条件下能够承受的温度和压力范围,直接关系到设备的使用寿命。如果荷重软化温度过低,材料在使用过程中过早软化变形,会导致设备内衬损坏,影响生产的正常进行。
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