高鋁耐火磚裝磚及蠕變斷裂機(jī)理介紹

高鋁耐火磚裝磚

目前，我國(guó)高鋁耐火磚原料的燃燒質(zhì)量大部分不高。用這種原料生產(chǎn)的一級(jí)高鋁耐火磚和二級(jí)高鋁耐火磚坯，因烷成時(shí)收縮較大，其裝磚高度一般只有800—850毫米；又因一級(jí)高鋁耐火磚和二級(jí)高鋁耐火磚的燒成溫度比較高，在制訂高鋁耐火磚的裝磚圖時(shí)，為了減少隧道窯內(nèi)的氣流阻力，要求磚垛的氣體通道面積比燒成粘土磚、硅磚時(shí)都要大。河南耐火材料廠在隧道窯內(nèi)燒成一級(jí)高鋁耐火磚和二級(jí)高鋁耐火磚時(shí)，裝磚高度為780—830毫米，一般分為4—5個(gè)磚垛，每個(gè)磚垛寬約235—300毫米，磚垛的有效通道面積為50—54%，外部通道面積和內(nèi)部通道閉積的比為1.2—1.4，每輛窯車的裝磚量為3—3.5噸。綜合成品率為95％以上。

在隧道窯內(nèi)燒成三級(jí)高鋁耐火磚時(shí)，裝磚高度可達(dá)1米，磚垛的有效通道面積為45—48％，外部通道面積和內(nèi)部通道面積之比為1.5—1.8。磚垛全部采用平裝，這種裝磚方法有利于減少磚垛下部磚坯的變形，但在燒成尺寸較大的磚坯時(shí)易出現(xiàn)“黑心”現(xiàn)象。

總之，在制訂高鋁耐火磚的裝磚團(tuán)時(shí)應(yīng)特別注意其裝磚高度，如果原料的燃燒質(zhì)量良好，磚坯燒成收縮小，則側(cè)裝高度可略加提高。有些廠燒成高鋁耐火磚隧道窯的凈空高度達(dá)1.2—1.3米，為了適應(yīng)一級(jí)高鋁耐火磚和二級(jí)高鋁耐火磚裝磚高度的這種特殊要求，可在磚垛的下層墊上一層廢舊耐火磚，生產(chǎn)實(shí)踐證明，采取這種措施也有利于消除磚塊低層磚坯出現(xiàn)的欠撓現(xiàn)象。

燒成高鋁耐火磚的小斷面隧道窯和大斷面隧道窯的裝磚參數(shù)也說(shuō)明，隨著隧道窯斷面的變小裝磚且大幅度減少，而窯墻和窯頂?shù)臒釗p失都變化不大，團(tuán)此要求小斷面隧道窯磚垛的氣體有效通道面積和外部通道面積與內(nèi)部通道面積之比的比值要比大斷面隧道窯大。                

高鋁耐火磚的蠕變斷裂機(jī)理

高鋁耐火磚另一種非線形斷裂是在高溫下變形時(shí)遇到的蠕變破壞。在這些條件下，純耐火氧化物材料的變形主要來(lái)自晶界滑移。對(duì)于小的形變來(lái)說(shuō)，晶界滑移速度比例于剪應(yīng)力；而對(duì)于較大的形變來(lái)說(shuō)，由于晶界是不平整的，其幾何不整合性將導(dǎo)致鄰近晶粒間咬合。當(dāng)晶界發(fā)生遷移以調(diào)整這種不規(guī)則性時(shí)，晶界滑移速率將會(huì)降低。于是，在晶界區(qū)域形成高的張應(yīng)力，從而導(dǎo)致裂紋及氣孔成核。當(dāng)拉伸繼續(xù)下去時(shí)，小氣孔將會(huì)擴(kuò)大。在多晶材料中，該過(guò)程則是一種體積擴(kuò)散過(guò)程。在具有黏性晶界相的材料中，氣孔長(zhǎng)大的機(jī)理可能是晶界相中的黏滯流動(dòng)。

氣孔增大的后果是會(huì)導(dǎo)致橫截面上的固相面積減小，單位面積的應(yīng)力增大，隨之產(chǎn)生斷裂直至毀壞。粒狀結(jié)構(gòu)的多孔高鋁耐火磚在高溫使用中的蠕變斷裂形式，它是取自平爐頂上應(yīng)用的鎂鋁磚在過(guò)熱條件下使用后殘磚磨光照片的實(shí)際例子。圖中表明氣孔在自身重量作用下從冷端到熱端逐漸增大的情況，在繼續(xù)經(jīng)受自身重量作用時(shí)便產(chǎn)生與工作面幾乎平行的裂隙（斷裂）。

含有液相高鋁耐火磚中的蠕變斷裂，通常是由于擴(kuò)散的結(jié)果。因此，高鋁耐火磚的蠕變斷裂現(xiàn)象隨著溫度不同會(huì)產(chǎn)生差異，蠕變速度隨溫度變化的關(guān)系。在大于1500℃時(shí)曲線傾斜度不同，表明在該溫度液相開(kāi)始急劇形成的事實(shí)。由于蠕變斷裂是擴(kuò)散的結(jié)果，因而不能測(cè)到確切的蠕變強(qiáng)度，但隨著應(yīng)力和溫度的提高，斷裂所需要的時(shí)間都會(huì)縮短。這種情況表示實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的有效方法是蠕變-斷裂曲線。如果用斷裂前時(shí)間的對(duì)數(shù)對(duì)作用應(yīng)力作圖，可得一直線，該直線可恰當(dāng)?shù)乇硎靖咪X耐火磚蠕變-斷裂過(guò)程發(fā)生范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)。過(guò)熱導(dǎo)致鎂鋁磚高溫蠕變斷裂路徑的實(shí)際例子。

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