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耐火度

耐火度又称耐熔度。表征物体抵抗高温而不熔化的性能指标。耐火度不是物质的物理常数,而是一个技术指标,它的高低由物料的化学组成、分散度、液相在其中所占比例以及液相黏度等所决定。耐火度的测定方法是:将试验物料做成规定尺寸的截头三角锥,在一定的升温速度下加热时,由于本身的重量而逐渐弯倒,试锥弯倒至其顶端与底盘接触时的温度即试验物料的耐火度。

耐火度是指材料在高温作用下达到特定软化程度的温度,表征材料抵抗高温作用的性能。

耐火度所表示的意义与熔点不同。熔点是结晶体的液相与固相处于平衡时的温度。耐火度是多相体达到某一特定软化程度的温度。对绝大多数普通耐火材料而言,都是多相非均质材料,无一定熔点,其开始出现液相到完全熔化是一个渐变过程,在高温下相当宽的范围内,固液相并存。故欲表征这种材料在高温下的软化和熔融的特征,只能以耐火度来度量。

耐火度是判定能否作为耐火材料的依据。国际标准化组织耐火材料技术委员会(ISO/TC33) 1986年公布,耐火度达到1500℃以上的无机非金属材料或制品即为耐火材料。耐火度不是耐火材料的熔点,因为耐火材料是各种矿物组成的多相固体混合物,不是单相的纯物质,它主要是表征材料在无荷重和高温作用下熔融和软化的程度,是耐火材料的重要质量指标之一,不能把耐火度作为耐火材料的使用温度,耐火材料达到耐火度时,已有70%~80%的液相生成,其粘度为10~15Pas,不再有机械强度和耐侵蚀性。提高耐火原料的纯度,可提高耐火材料的耐火度。 [1]

耐火度是评定耐火材料的一项重要技术指标。但是,不能作为制品使用温度的上限。对由单相多晶体构成的耐火材料,其耐火度一般低于晶体的熔点。但是,有些耐火材料,如当形成的液相粘度很高时,其耐火度也可高于熔点。

一些常用耐火材料原料和制品的耐火度如下:

结晶硅石 1730~1770℃ 高铝砖>1770~2000℃

硅砖 1690~1730℃  镁  砖>2000℃

硬质粘土 1750~1770℃  白云石砖>2000℃

粘土砖 1610~1750℃ [2]

耐火度的测定方法,除有国际标准(ISO528)外,各国都有标准方法,但大致相同,都是采用与标准测温锥相比较的方法。

耐火材料试锥在高温下的弯倒程度,主要取决于液相与固相的数量比、液相的粘度变化和高熔点晶相的分散度。通常锥体达到耐火度时,多数均含液相约70~80%,液相粘度约为10~50Pas,并随材料不同而异。因此,可以认为耐火材料耐火度的高低除与测定条件,特别是与试锥的粒度组成和升温速度以及某些材料与测定气氛有关以外,主要受材料的化学和矿物组成所控制。对由各种单二组分构成的耐火材料而言,主要取决于化合物熔点的高低。而对由多组分构成的耐火材料而言,取决于主成分和他成分的数量比。杂质会严重降低材料的耐火度。如对Al2O3,含量在20~80%之间的硅铝系耐火材料而言,耐火度t 可近似地以Al2O3和杂质R 百分含量估算,即t=1580+4.386(Al2O3-R)。因此,欲提高耐火材料的耐火度,必须提高主成分和主晶相的数量并尽量降低杂质。

中国标准(GB7322)与国际标准完全相同,将被测材料磨成细粉,制成与标准测温锥形状、尺寸相同的截头三角锥,也可直接从耐火制品上锯取上述的截头三角锥,与标准测温锥一起插在一个耐火的底盘上,放在炭阻炉或燃气高温炉内,按规定的速率加热,视其与标准测温锥相比较所弯倒的程度,当其弯倒至锥的尖端接触底盘时的温度(见下图),即为材料的耐火度,通常都用标准测温锥的锥号表示。

各国标准测温锥规格不同,锥号所代表的温度也不一致。世界上最常见的是德国的塞格尔锥(Segerkegel),缩写为SK,如SK35代表1780℃,而美国的奥顿锥(orton) 35代表1785℃。国际标准化组织的标准测温锥(ISO)、中国的标准测温锥(WZ)和前苏联的标准测温锥(ПК)都是一致的,采用锥号乘以10即为所代表的温度。如ISO176、WZ176以及ПК176均代表1760℃。英、德、美国标准测温锥号的相应温度见下表。

英国、德国、美国标准测温锥号相应温度(℃)


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