Lors de l'utilisation de matériaux réfractaires, ils fondent et ramollissent facilement sous l'effet d'effets physiques, chimiques, mécaniques et autres à haute température (généralement 1 000 ~ 1 800 °C), ou sont érodés par l'érosion, ou fissurés et endommagés, ce qui interrompt le fonctionnement. Matériel contaminé. Il est donc nécessaire que le matériau réfractaire ait des propriétés capables de s'adapter à diverses conditions de fonctionnement. Voici 4 indicateurs qui déterminent les performances à haute température des matériaux réfractaires :
(1) Caractère réfractaire
Le caractère réfractaire fait référence à la température à laquelle un matériau atteint un degré spécifique de ramollissement sous l'action d'une température élevée et caractérise les performances du matériau face à une action à haute température. Le caractère réfractaire est la base pour juger si un matériau peut être utilisé comme réfractaire. L'Organisation internationale de normalisation stipule que les matériaux inorganiques non métalliques dont le caractère réfractaire est supérieur à 1 500 ℃ sont des matériaux réfractaires. Il est différent du point de fusion du matériau et constitue l’expression complète du mélange de solides multiphasés composés de divers minéraux.
Le facteur le plus fondamental qui détermine le caractère réfractaire est la composition chimique et minérale et la répartition du matériau. Divers composants d'impuretés, en particulier ceux ayant de forts effets de solvant, réduiront considérablement le caractère réfractaire du matériau. Par conséquent, des mesures appropriées doivent être envisagées dans le processus de production pour garantir et améliorer la pureté des matières premières.
Le caractère réfractaire n'est pas une grandeur physique absolue spécifique à une substance, mais un indicateur technique relatif lorsqu'un matériau atteint un degré de ramollissement spécifique mesuré dans des conditions de test spécifiques. Le matériau d'essai est transformé en un cône triangulaire tronqué (appelé cône d'essai) selon la méthode prescrite, et un cône triangulaire tronqué standard (appelé cône standard) avec une température de pliage fixe à une vitesse de chauffage spécifique. Le chauffage et le caractère réfractaire sont déterminés en comparant le degré de courbure du cône d'essai avec le degré de courbure du cône standard. Le bas inférieur du cône triangulaire tronqué mesure 8 mm de long de chaque côté, le fond supérieur mesure 2 mm de chaque côté et la hauteur est de 30 mm. Lors de la mesure, une phase liquide peut apparaître dans la pyramide à haute température. À mesure que la température augmente, la quantité de phase liquide augmente, la viscosité de la phase liquide diminue et le cône se ramollit. Lorsque le ramollissement atteint un certain niveau, le cône se plie progressivement sous l’effet de son propre poids. Lorsque le cône d'essai et le cône standard sont pliés en même temps jusqu'à ce que leur sommet soit en contact avec le châssis, la température de flexion déterminée du cône standard prévaudra comme caractère réfractaire du cône d'essai.
Également connu sous le nom de point de ramollissement du réfractaire sous charge ou de température de déformation du réfractaire sous charge, il indique la résistance du réfractaire à l'action combinée de la température élevée et de la charge sous charge constante ou la plage de température dans laquelle le réfractaire présente une déformation plastique évidente. La température de service maximale du réfractaire peut être déduite de la température de ramollissement sous charge. La température de ramollissement sous charge représente la résistance structurelle du réfractaire dans des conditions d'utilisation similaires et peut être utilisée comme base pour déterminer la température de service maximale du réfractaire.
Le principal facteur qui détermine la température de ramollissement sous charge est la composition chimique et minérale du matériau, qui est également directement liée au processus de production du matériau. La température de frittage du matériau a une grande influence sur la température de déformation par ramollissement sous charge. Si la température de frittage est augmentée de manière appropriée, la température de déformation initiale sera augmentée en raison de la diminution de la porosité, de la croissance des cristaux et de la bonne liaison. L'amélioration de la pureté des matières premières et la réduction de la teneur en matière fondue ou en solvant à faible fusion augmenteront la température de déformation de ramollissement sous charge. Par exemple, l’oxyde de sodium présent dans les briques en terre cuite et l’alumine dans les briques de silice sont tous des oxydes nocifs.
(3) Stabilité volumique à haute température des matériaux réfractaires
Sous l'action d'une température élevée pendant une longue période, le matériau réfractaire produit une expansion volumique, appelée expansion résiduelle. L'ampleur de l'expansion résiduelle (déformation) du matériau réfractaire reflète la qualité de la stabilité du volume à haute température. Plus la déformation résiduelle est faible, meilleure est la stabilité du volume ; au contraire, plus la stabilité du volume est mauvaise, plus il est facile de provoquer une déformation ou un endommagement de la maçonnerie.
Le changement de ligne de recombustion est souvent utilisé pour juger de la stabilité volumique à haute température du matériau, ce qui est un indicateur important pour évaluer la qualité du matériau.
La plupart des matériaux réfractaires rétrécissent sous l’action de températures élevées. Lors de la recuisson, la plupart des matériaux réfractaires rétréciront, principalement parce que la phase liquide générée par le matériau à haute température remplira les pores, de sorte que les particules seront davantage resserrées et tirées. Plus récemment, une recristallisation s'est produite, conduisant à une densification supplémentaire du matériau. Il existe également quelques matériaux qui se dilatent lors de la recuisson. Par exemple, la brique de silice se dilate en raison de la transformation polycristalline lors de son utilisation. En effet, le quartz non converti de la brique de silice continuera à se transformer en tridymite ou en carré à haute température. Le quartz, qui se dilate en volume, est non converti à environ 10 % en briques de silice. Afin de réduire le retrait et l'expansion du matériau lors de la nouvelle cuisson, il est efficace d'augmenter de manière appropriée la température de cuisson et de prolonger le temps de maintien, mais elle ne doit pas être trop élevée, sinon cela provoquerait la vitrification de la structure du matériau et réduirait la stabilité aux chocs thermiques. En raison de l'expansion des particules de quartz dans le matériau pendant la cuisson et l'utilisation, qui compense le retrait de l'argile, le changement de volume des briques semi-silices est faible et certaines d'entre elles sont légèrement dilatées.
(4) Stabilité aux chocs thermiques
La capacité des réfractaires à résister à des changements rapides de température sans destruction est appelée stabilité aux chocs thermiques. Cette propriété est également connue sous le nom de résistance aux chocs thermiques ou résistance aux chocs thermiques.
Le principal facteur affectant l'indice de stabilité aux chocs thermiques du matériau réside dans les propriétés physiques du matériau, telles que la dilatation thermique, la conductivité thermique, etc. D'une manière générale, plus le taux de dilatation linéaire du matériau est élevé, plus la stabilité aux chocs thermiques est mauvaise ; plus la conductivité thermique du matériau est élevée, meilleure est la stabilité aux chocs thermiques. De plus, la microstructure, la composition des particules et la forme du matériau réfractaire ont toutes un impact sur la stabilité aux chocs thermiques.
Heure de publication : 15 juillet 2022