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高铝耐火砖韧性及高温弯曲应力介绍

发布时间:2020/10/15 14:54:35 点击率:


高铝砖高温弯曲应力一应变关系 
耐火材料的高温力学性能通常采用荷重软化温度、高温压蠕变和高温抗折强度等来表征。但荷重软化温度和高温压蠕变描述的只是试样在恒定压应力下的变形-温度关系和变形-时间关系。高温抗折强度反映的只是试样所能承受的最大应力,它们均不能描述材料在高温下受力时的应力-应变关系。
 为了更全面、更深入地研究耐火材料在高温下的力学性能,我公司采用研制的高温弯曲应力一应变测试仪研究了一级高铝砖DL-80、二级高铝砖GL-75和三级高铝砖GL-55在不同温度下的力学性能,包括应力-应变曲线、弹性模量、抗折强度和断裂时的最大变形量。结果表明:高铝砖在不同温度下的应力一应变关系可以分为弹性阶段、塑性阶段和粘滞流动阶段;在低、中温范围内,高铝砖的弹性模量和抗折强度随温度的上升而增加,到达某一转折温度后,随温度的上升而明显下降;三种高铝砖高温力学性能从高到低的排列顺序为:一级高铝砖>二级高铝砖>三级高铝砖。
高铝耐火砖韧性与抗热震性有什么关系 
高铝砖韧性与高铝砖的抗热震性有着密切的关系,也是属于相辅相成的关系。改善高铝砖韧性的方法:采取一定的措施,使高铝砖形成某种显微结构,产生耗能机制,阻碍裂纹扩展,提高高铝砖的韧性。
高铝砖中存在结构缺陷,固有气孔和裂纹,在外力作用下,裂纹容易起动,又缺乏耗能机制,易发生脆性断裂,对高铝砖的增韧途径可以对显微结构进行控制,减小裂纹的尺寸,控制杂质和气孔的数量及分布等。也可以通过增加能量耗散机构和设置障碍,阻止裂纹扩展。相变增韧、显微裂纹增韧等都可产生耗能机构,弥散第二相颗粒,可使裂纹扩展遇到障碍,发生裂纹偏转增韧。
这些措施都可以阻碍裂纹进一步扩展,提高高铝砖韧性从而提高高铝砖的抗热震性。
高铝砖表面网状裂纹因素及解决方法 
高铝砖表面的网状裂纹是生产高铝砖时经常出现的缺陷,网状裂纹产生的原因比较复杂。熟料的杂质含量(特别是R20含量)、烧结程度、临界颗粒尺寸、细粉加入量、泥料的混合质量、坯体干燥介质的湿度和温度、坯体在烧成过程中发生的收缩以及二次莫来石化反应和刚玉再结晶作用等,都会导致制品的表面产生网纹。
高铝砖的烧结是液相烧结,液相的形成温度和液相量、烧成时的升温速度和气氛条件也是导致不一致收缩,造成表面网络裂纹的重要因素。
烧结程度和烧成气氛及存在于气相中的挥发物对高铝制品表面网状裂纹具有很大影响。烧结不良的熟料在制品烧成过程中继续收缩,引起制品开裂和产生裂纹。
制品的表面网纹开裂程度与所采用熟料的吸水率有着密切关系。熟料的吸水率越大,网纹的开裂程度就越大。当用吸水率大的熟料制砖时,制品在烧成过程中,熟料本身要继续完成烧结过程,制品收缩较大,且不均匀,因而容易出现开裂和网纹。烧结不良的熟料中,二次莫来石化不充分,在制品的烧成过程中,熟料本身的二次莫来石化仍在继续进行。这是制品收缩不一致的一个内在因素,导致了制品网路裂纹数量的增多和开裂程度的加大。窑内烧成气氛也是高铝制品产生网络裂纹的原因之一,烧成高铝制品时,窑内气氛需弱氧化焰,过剩空气系数控制在1.1~1.2之间。实践表明,制品表面网络裂纹有随过剩空气系数增大而减少的趋势。但是,网络裂纹废品的波动却较大。因此,空气过剩系数波动不宜过大。
此外,制品表面网络裂纹多产生于码砖缝隙内的砖表面上。估计,当窑内过剩空气系数小,或产生还原气氛时,由于砖缝较小,CO容易在这些地方滞留,从而使制品中的Fe20a还原成FeO;面向通道的砖表面,气流比较畅通,所以不会受气氛变化的影响,没有网络裂纹的产生。特别需要注意的是,在烧成过程中应尽量避免燃烧气氛性质的频繁变化。因为这种交替的变化作用将使表面受到损伤。
由表面网络裂纹较多的制品的表面和中心部位的化学分析可以看出,砖体表面的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,表皮莫来石含量比中心部位低12%,刚玉含量高4%~5%,玻璃相含量高7%~8%。这说明在Na2 O的迁移过程,随着Na+挥发,并吸附在高铝砖表面上,Na+将促使莫来石分解,使制品表面的莫来石减少、刚玉增加、玻璃相增加。由于表面的液相量的增多和提前出现,使砖体表面过早收缩,导致网纹的产生。
实践表明,为了避免和减少网络裂纹的产生,对工、Ⅱ级高铝矾土熟料的吸水率应分别控制在4%和5%以下。对筒磨粉的吸水率也应控制在6%以下。过剩空气系数控制在1.1~1.2之间为宜,而且应该通过热工调整,使高铝耐火砖的烧成始终处于稳定的弱氧化气氛中。            
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