耐火材料實(shí)際應(yīng)用的工藝性質(zhì)
- 作者： 來(lái)源：江蘇江能新材料科技有限公司 時(shí)間：2014/9/1 點(diǎn)擊：1967
耐火材料的性質(zhì)對(duì)于從事耐火行業(yè)的同仁來(lái)說(shuō)幾乎眾所周知，但介于市場(chǎng)對(duì)于耐火材料的期望越來(lái)越高，所以我公司還是結(jié)合理論實(shí)踐做了一個(gè)小小的歸納。
1.力學(xué)性質(zhì)。
特種耐火材料的彈性模量都大。大多數(shù)具有較高的機(jī)械強(qiáng)度，但與金屬材料相比，由于脆性，抗沖擊強(qiáng)度甚低。絕大多數(shù)的特種耐火材料具有較高的硬度，因此耐磨，耐氣流或塵粒沖刷性比較好。大多數(shù)特種耐火材料的高溫蠕變都比較小，只有二硅化鉬比較大。蠕變值的大小與結(jié)晶尺寸，晶界物質(zhì)，氣孔率等有關(guān)系。
2.熱學(xué)性質(zhì)。
(1)熱膨脹性：熱膨脹性指材料的線度和體積溫度升降發(fā)生可逆性增減的性能。常以線膨脹數(shù)或體積膨脹系數(shù)表示。大多數(shù)特種耐火材料的線膨脹系數(shù)都比較大，僅有熔融石英，氧化硼，氧化硅的線膨脹系數(shù)比較小。熱膨脹性是耐火材料使用時(shí)應(yīng)考慮的重要性能之一。爐窯在常溫下砌筑，而在高溫下使用時(shí)爐體要膨脹，為抵消熱膨脹造成的應(yīng)用，需預(yù)留膨脹縫。此外，也是工業(yè)窯爐和高溫設(shè)備進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重要參數(shù)，其重要性還表現(xiàn)在直接影響耐火材料的抗熱震性和受熱后的應(yīng)用分布和大小等。
3.使用性質(zhì)。
(1)耐火性：特種耐火材料的熔點(diǎn)幾乎都在2000℃以上，碳化鉿(HfC)和碳化鉭(TaC)為3887℃和3877℃。耐火度也很高，在氧化氣氛中，氧化物的使用溫度甚至接近熔點(diǎn)。氮化物，硼化物，碳化物在中性或還原性氣氛中比氧化物有更高的使用溫度，例如TaC在N2氣氛中可使用到3000℃，BN在Ar氣氛中可使用到2800℃。耐高溫性能依次為：碳化物＞硼化物＞氮化物＞氧化物。而它們的高溫抗氧化性為：氧化物＞硼化物＞氮化物＞碳化物。
(2)抗熱震性：在特種耐火材料中，由于氧化鈹?shù)臒釋?dǎo)率低，大多數(shù)硼化物的熱導(dǎo)率也不高，熔融石英的線膨脹系數(shù)特別小，所以抗熱震性很好。某些纖維制品及纖維增強(qiáng)復(fù)合制品有較高的氣孔率及抗張強(qiáng)度，這些材料的抗熱震性比較好。碳化硅，氮化硅，氮化硼，二硅化鉬等也有較好的抗熱震性。
耐火材料的抗熱震性之所以重要的原因是因?yàn)槟突鸩牧显谑褂眠^(guò)程中，經(jīng)常會(huì)受到環(huán)境溫度的急劇變化作用，例如，鑄鋼用鋼包襯磚在教主過(guò)程中，轉(zhuǎn)爐、電爐等煉鋼時(shí)的加料、出鋼或操作中爐溫變化等，限制了窯爐操作的變化，也是制品、窯爐損壞較快的主要原因之一。
（3）抗渣性：熔渣侵蝕是耐火材料在使用過(guò)程中常見(jiàn)的一種損壞形式，如各種煉鋼爐爐襯，鋼包的工作襯，煉鐵高爐從爐身下部到爐缸的爐襯，回轉(zhuǎn)窯內(nèi)襯等的損壞，多是由此種作用引起的。在實(shí)際使用中，約有50%是由于熔渣侵蝕而損壞，因此，研究耐火材料的抗渣性具有非常重要的意義。
（4）耐真空性：一般而言，在常溫下耐火材料的蒸氣壓都很低，可以認(rèn)為是及穩(wěn)定且不易揮發(fā)的。但在高溫減壓下工作其揮發(fā)性將成為不可忽視的問(wèn)題，會(huì)因?yàn)槠鋼]發(fā)減量而造成損耗，加速其損壞。研究表明，耐火材料的揮發(fā)速度與耐材的蒸氣壓成正比，氣相的相對(duì)分子質(zhì)量越大，揮發(fā)量也越大。實(shí)驗(yàn)表明作為真空用耐火材料，堿性氧化物比酸性氧化物更有利。
4.電學(xué)性質(zhì)。
大多數(shù)高熔點(diǎn)氧化物屬絕緣體，其中氧化釷(ThO2)和穩(wěn)定氧化鋯(ZrO2)等在高溫時(shí)具有導(dǎo)電性，碳化物、硼化物的電阻都很小；有些氮化物是電的良導(dǎo)體，而有些則是典型的絕緣體。例如TiN具有金屬的電導(dǎo)率(ρ為30×10-6Ω•㎝)，BN則為絕緣體(ρ為1018Ω•㎝)。所有的硅化物都是電的良導(dǎo)體。
以上幾個(gè)性質(zhì)是從大方向探討得出的，但經(jīng)過(guò)技術(shù)人員長(zhǎng)年的工作經(jīng)驗(yàn)，形狀的準(zhǔn)確性和尺寸的準(zhǔn)確性對(duì)窯爐砌筑體的嚴(yán)密性由直接影響，而砌筑體的嚴(yán)密性在很大程度上決定著其使用壽命。例如在厚的磚縫中，粘結(jié)材料在使用升溫過(guò)程中能因收縮而脫離它所粘結(jié)的磚，而且其本身會(huì)碎裂成片掉落下來(lái)，這樣就擴(kuò)大了熔渣和氣體同制品的接觸面積，從而會(huì)削弱整個(gè)內(nèi)襯的抗渣性和抗熱震性，影響窯體的使用年限。
當(dāng)然，耐火材料在實(shí)際應(yīng)用中想達(dá)到較好的性能與多方面的因素有關(guān)，堿性氧化物的配比、水分配比、空氣濕度、攪拌溶解度都有著關(guān)聯(lián)影響，所以今后對(duì)于如何提高耐火材料的應(yīng)用性能會(huì)繼續(xù)成為耐火行業(yè)一直要研究的課題。
