耐火材料的高溫耐磨性有哪些影響因素?
高溫高速氣流、粉塵和固體物料對耐火材料的沖刷和磨損是造成某些工業(yè)窯爐內(nèi)襯損壞的重要因素。例如:高爐上部和風口,水泥窯窯口、下料口以及循環(huán)流化床鍋爐旋風分離器、爐膛密相區(qū)等部位的材料由于承受長時間的高溫沖刷,損毀十分嚴重。
溫度對高溫耐磨性的影響
耐火材料屬于脆性材料,其彈塑性轉變溫度與基質(zhì)結合相的礦物組成密切相關,普通高鋁磚由于雜質(zhì)含量較高,在較低溫度時,基質(zhì)相發(fā)生軟化,使材料處于塑性狀態(tài);鋯鉻剛玉磚中添加了少量磷酸鹽,在較低溫度下即產(chǎn)生低熔點礦物相。高純剛玉磚的雜質(zhì)含量低,彈塑性轉變的溫度較高。賽隆結合剛玉磚的結合相則不會出現(xiàn)液相,因此沒有發(fā)生彈塑性變化,所以磨損體積變化不大。
此外,脆性材料的硬度和臨界應力強度因子會隨溫度升高而降低,所以對于單一高純礦物相的高純剛玉磚,在發(fā)生塑性變形之前,其硬度隨溫度升高而減小,耐磨性下降;其他產(chǎn)品則由于溫度升高,雖然硬度有所降低,但材料中原有的缺陷隨溫度升高而有所彌合,因此耐磨性有所增強,磨損體積減小。
組織結構與高溫耐磨性的關系
材料的組織結構是影響耐火制品耐磨性的本質(zhì)因素。一般來說,原料的硬度越大,骨料與基質(zhì)的結合強度越高,耐磨性越好。由于耐火材料是非均質(zhì)體,基質(zhì)部位是材料的薄弱環(huán)節(jié),而沖蝕磨損也是從基質(zhì)部位開始的,因此基質(zhì)與顆粒的結合強度對材料的耐磨性影響更大。
高溫抗折強度與高溫耐磨性的關系
在低溫階段,高純剛玉磚的抗折強度隨溫度升高而略有降低,磨損體積增大;而普通高鋁磚、和鋯鉻剛玉磚的抗折強度均隨溫度升高而增大,磨損體積減小。當超過某一溫度時,磨損體積和高溫抗折強度均隨實驗溫度的升高而急劇降低。
氧化鋁基耐火材料的磨損體積隨溫度的升高可以分為兩種類型。氮氧化物復合結合的賽隆結合剛玉磚的磨損體積逐漸減小。氧化物結合的普通高鋁磚、鋯鉻剛玉磚和高純剛玉磚的磨損體積隨溫度的變化趨勢分成兩個階段:當材料處于彈性變形階段時,隨實驗溫度的升高,磨損體積變化不大;繼續(xù)升高溫度,當材料達到塑性變形階段時,磨損體積大幅度降低。彈塑性變化的溫度與材料中基質(zhì)組成和雜質(zhì)含量有關,普通高鋁磚和鋯鉻剛玉磚的磨損體積開始明顯下降的溫度為800℃,而高純剛玉磚為1000℃。
在高溫狀態(tài)下,影響氧化鋁基耐火材料高溫耐磨性的因素有礦物相組成、燒結狀態(tài)和低熔點基質(zhì)相的性質(zhì)等。在較低溫度時,具有高硬度的礦物相以及骨料和基質(zhì)結合致密的材料更耐磨。當溫度大于1000℃時,材料中產(chǎn)生的低熔點液相對耐磨性的影響更顯著,緩沖了磨損介質(zhì)的沖擊應力,提高了材料的耐磨性。
在材料處于彈性變形階段時,對于單一礦物相組成的高純剛玉磚來說,隨著實驗溫度的升高,其抗折強度逐漸降低,磨損體積逐漸增加,普通高鋁磚、鋯鉻剛玉磚、的磨損體積與抗折強度的關系與之相反。






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