Tijekom uporabe vatrostalnih materijala, oni se lako tope i omekšavaju fizičkim, kemijskim, mehaničkim i drugim utjecajima na visokoj temperaturi (općenito 1000 ~ 1800 °C), ili se erodiraju erozijom, ili pucaju i oštećuju, što prekida rad. Kontaminirani materijal. Stoga se zahtijeva da vatrostalni materijal mora imati svojstva koja se mogu prilagoditi različitim radnim uvjetima. Sljedeća su 4 pokazatelja koji određuju performanse vatrostalnih materijala pri visokim temperaturama:
(1) Vatrostalnost
Vatrostalnost se odnosi na temperaturu pri kojoj materijal postiže određeni stupanj omekšavanja pod djelovanjem visoke temperature i karakterizira izvedbu materijala protiv djelovanja visoke temperature. Vatrostalnost je osnova za procjenu može li se materijal koristiti kao vatrostalni materijal. Međunarodna organizacija za standardizaciju propisuje da su anorganski nemetalni materijali s vatrostalnošću iznad 1500 ℃ vatrostalni materijali. Razlikuje se od tališta materijala i sveobuhvatan je izraz mješavine višefaznih krutina sastavljenih od raznih minerala.
Najosnovniji čimbenik koji određuje vatrostalnost je kemijski mineralni sastav i raspodjela materijala. Različite komponente nečistoća, posebno one s jakim učinkom otapala, ozbiljno će smanjiti vatrostalnost materijala. Stoga treba razmotriti odgovarajuće mjere u procesu proizvodnje kako bi se osigurala i poboljšala čistoća sirovina.
Vatrostalnost nije apsolutna fizikalna veličina specifična za tvar, već relativni tehnički pokazatelj kada materijal dostigne određeni stupanj omekšavanja izmjeren u određenim uvjetima ispitivanja. Ispitni materijal se izrađuje u krnji trokutasti stožac (naziva se ispitni stožac) prema propisanoj metodi i standardni krnji trokutasti stožac (naziva se standardni stožac) s fiksnom temperaturom savijanja pri određenoj brzini zagrijavanja. Zagrijavanje i vatrostalnost određuju se usporedbom stupnja savijanja ispitnog konusa sa stupnjem savijanja standardnog konusa. Donje dno krnjeg trokutastog stošca dugačko je 8 mm sa svake strane, gornje dno je 2 mm sa svake strane, a visina je 30 mm. Tijekom mjerenja može se pojaviti tekuća faza u piramidi na visokoj temperaturi. Kako temperatura raste, količina tekuće faze se povećava, viskoznost tekuće faze se smanjuje, a konus omekšava. Kada omekšavanje dosegne određenu razinu, stožac se postupno savija zbog vlastite težine. Kada se ispitni konus i standardni konus savijaju u isto vrijeme dok njihov vrh ne dođe u dodir s šasijom, utvrđena temperatura savijanja standardnog konusa će prevladati kao vatrostalnost ispitnog konusa.
Također poznata kao točka omekšavanja vatrostalnog materijala pod opterećenjem ili temperatura deformacije vatrostalnog materijala pod opterećenjem, označava otpornost vatrostalnog materijala na kombinirano djelovanje visoke temperature i opterećenja pod stalnim opterećenjem ili temperaturni raspon u kojem vatrostalni materijal pokazuje očitu plastičnu deformaciju. Maksimalna radna temperatura vatrostalnog materijala može se zaključiti iz temperature omekšavanja pod opterećenjem. Temperatura omekšavanja pod opterećenjem predstavlja strukturnu čvrstoću vatrostalnog materijala u sličnim uvjetima uporabe i može se koristiti kao osnova za određivanje maksimalne radne temperature vatrostalnog materijala.
Glavni faktor koji određuje temperaturu omekšavanja pod opterećenjem je kemijski mineralni sastav materijala, koji je također izravno povezan s procesom proizvodnje materijala. Temperatura sinteriranja materijala ima veliki utjecaj na temperaturu deformacije omekšavanja pod opterećenjem. Ako se temperatura sinteriranja odgovarajuće poveća, početna temperatura deformacije će se povećati zbog smanjenja poroznosti, rasta kristala i dobrog vezivanja. Poboljšanje čistoće sirovina i smanjenje sadržaja niske taline ili otapala će povećati temperaturu deformacije omekšavanja pod opterećenjem. Na primjer, natrijev oksid u glinenim opekama i glinica u silikatnim opekama štetni su oksidi.
(3) Visokotemperaturna stabilnost volumena vatrostalnih materijala
Pod djelovanjem visoke temperature tijekom dugog vremena, vatrostalni materijal proizvodi volumensku ekspanziju, što se naziva rezidualna ekspanzija. Veličina zaostalog širenja (deformacije) vatrostalnog materijala odražava kvalitetu stabilnosti volumena pri visokim temperaturama. Što je zaostala deformacija manja, to je stabilnost volumena bolja; naprotiv, što je stabilnost volumena lošija, to je lakše uzrokovati deformacije ili oštećenja ziđa.
Promjena linije ponovnog spaljivanja često se koristi za procjenu stabilnosti volumena materijala pri visokim temperaturama, što je važan pokazatelj za ocjenu kvalitete materijala.
Većina vatrostalnih materijala će se skupiti pod djelovanjem visoke temperature. Tijekom ponovnog pečenja, većina vatrostalnih materijala će se skupiti, uglavnom zato što će tekuća faza koju stvara materijal na visokoj temperaturi ispuniti pore, tako da se čestice dodatno stegnu i povuku. Nedavno je došlo do rekristalizacije, što je dovelo do daljnjeg zgušnjavanja materijala. Postoji i nekoliko materijala koji se šire tijekom ponovnog pečenja. Na primjer, silikatna opeka se širi zbog polikristalne transformacije tijekom uporabe. To je zato što će se nepretvoreni kvarc silikatne opeke i dalje transformirati u tridimit ili kvadrat na visokoj temperaturi. Kvarc, koji raste u volumenu, je oko 10% nepretvoren u silikatne opeke. Kako bi se smanjilo skupljanje i ekspanzija materijala pri ponovnom pečenju, učinkovito je odgovarajuće povećati temperaturu pečenja i produljiti vrijeme držanja, ali ne smije biti previsoka, inače će izazvati ostakljivanje strukture materijala i smanjiti stabilnost na toplinski udar. Zbog ekspanzije kvarcnih čestica u materijalu tijekom pečenja i uporabe, što nadoknađuje skupljanje gline, promjena volumena polusilikatne opeke je mala, a neke od njih su malo ekspandirane.
(4) Stabilnost na toplinski udar
Sposobnost vatrostalnih materijala da se odupru brzim promjenama temperature bez razaranja naziva se stabilnost na toplinski udar. Ovo svojstvo je također poznato kao otpornost na toplinski udar ili otpornost na toplinski udar.
Glavni faktor koji utječe na indeks stabilnosti materijala na toplinski udar su fizikalna svojstva materijala, kao što su toplinska ekspanzija, toplinska vodljivost i tako dalje. Općenito govoreći, što je veća brzina linearnog širenja materijala, to je lošija stabilnost na toplinski udar; što je veća toplinska vodljivost materijala, to je bolja stabilnost na toplinski udar. Osim toga, mikrostruktura, sastav čestica i oblik vatrostalnog materijala utječu na stabilnost na toplinski udar.
Vrijeme objave: 15. srpnja 2022