高鋁耐火磚韌性及高溫彎曲應力介紹

高鋁磚高溫彎曲應力一應變關(guān)系 

耐火材料的高溫力學性能通常采用荷重軟化溫度、高溫壓蠕變和高溫抗折強度等來表征。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力下的變形－溫度關(guān)系和變形-時間關(guān)系。高溫抗折強度反映的只是試樣所能承受的大應力，它們均不能描述材料在高溫下受力時的應力-應變關(guān)系。

 為了更全面、更深入地研究耐火材料在高溫下的力學性能，我公司采用研制的高溫彎曲應力一應變測試儀研究了一級高鋁磚DL-80、二級高鋁磚GL-75和三級高鋁磚GL-55在不同溫度下的力學性能，包括應力-應變曲線、彈性模量、抗折強度和斷裂時的大變形量。結(jié)果表明：高鋁磚在不同溫度下的應力一應變關(guān)系可以分為彈性階段、塑性階段和粘滯流動階段；在低、中溫范圍內(nèi)，高鋁磚的彈性模量和抗折強度隨溫度的上升而增加，到達某一轉(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性能從高到低的排列順序為：一級高鋁磚＞二級高鋁磚＞三級高鋁磚。

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)生耗能機制，阻礙裂紋擴展，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，又缺乏耗能機制，易發(fā)生脆性斷裂，對高鋁磚的增韌途徑可以對顯微結(jié)構(gòu)進行控制，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構(gòu)和設(shè)置障礙，阻止裂紋擴展。相變增韌、顯微裂紋增韌等都可產(chǎn)生耗能機構(gòu)，彌散第二相顆粒，可使裂紋擴展遇到障礙，發(fā)生裂紋偏轉(zhuǎn)增韌。

這些措施都可以阻礙裂紋進一步擴展，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)高鋁磚時經(jīng)常出現(xiàn)的缺陷，網(wǎng)狀裂紋產(chǎn)生的原因比較復雜。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和剛玉再結(jié)晶作用等，都會導致制品的表面產(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、燒成時的升溫速度和氣氛條件也是導致不一致收縮，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。當用吸水率大的熟料制磚時，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)進行。這是制品收縮不一致的一個內(nèi)在因素，導致了制品網(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，窯內(nèi)氣氛需弱氧化焰，過�？諝庀禂�(shù)控制在1.1～1.2之間。實踐表明，制品表面網(wǎng)絡(luò)裂紋有隨過剩空氣系數(shù)增大而減少的趨勢。但是，網(wǎng)絡(luò)裂紋廢品的波動卻較大。因此，空氣過剩系數(shù)波動不宜過大。

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，當窯內(nèi)過�？諝庀禂�(shù)小，或產(chǎn)生還原氣氛時，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，在燒成過程中應盡量避免燃燒氣氛性質(zhì)的頻繁變化。因為這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，導致網(wǎng)紋的產(chǎn)生。

實踐表明，為了避免和減少網(wǎng)絡(luò)裂紋的產(chǎn)生，對工、Ⅱ級高鋁礬土熟料的吸水率應分別控制在4％和5％以下。對筒磨粉的吸水率也應控制在6％以下。過�？諝庀禂�(shù)控制在1.1～1.2之間為宜，而且應該通過熱工調(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。            

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