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據(jù)河南耐火材料廠介紹耐火磚的耐磨性是其抵抗固體、液體和含塵氣流對(duì)其表面的機(jī)械磨損作用的能力。在許多情況下。耐火磚表面由 機(jī)械磨損作用而造成的危害往往是很嚴(yán)重的。它常常是耐火磚由其工作表面損耗的直接原因。有時(shí),它比化學(xué)侵蝕危害還大,或者是由化學(xué)侵蝕作用引起的危害,常常由于機(jī)械作用 而加劇。如高爐上部的耐火磚內(nèi)襯和鐵水溝常因耐磨性不足而損耗。焦?fàn)t炭化室耐火磚也易受焦炭磨損,煉鋼轉(zhuǎn)爐爐口、出鋼口以及其他受氣流沖刷和各種熔融液流經(jīng)之處,都常因 耐火磚耐磨性差而損耗。因此,耐火磚的耐磨性是一項(xiàng)重要的性質(zhì)。
耐火磚耐磨性取決于耐火磚的成分與結(jié)構(gòu)。當(dāng)耐火磚的成分為單一晶體 構(gòu)成的致密多晶體時(shí),其耐磨性主要取決于組成材料的礦物晶體的硬度。硬度高,材料的耐磨性高。當(dāng)?shù)V物晶體為非同向性時(shí),晶粒細(xì)小,材料的耐磨性較高。當(dāng)材料由多相構(gòu)成時(shí) ,其耐磨性遙與材料的體積密度或氣孔率有直接關(guān)系,也與各組分間的結(jié)合強(qiáng)度有關(guān)。因此,在常溫下某一種耐火磚而論,其耐磨性與其耐壓強(qiáng)度成正比,燒結(jié)良好的耐火磚其耐磨 性也較好。
耐火磚的耐磨性與溫度有關(guān)。如高鋁耐火磚,一般認(rèn)為它在一定溫度下(如在700~900℃以下的彈性范圍內(nèi)),溫度愈高耐磨性 愈低,即可認(rèn)為當(dāng)溫度提高后隨著耐火磚彈性模量的增加,耐磨性有所降低。當(dāng)溫度升高,達(dá)到彈性模量的大值后,隨彈性模量的降低,耐磨性反而有所提高。如粘土磚在1200~ 1350℃時(shí),耐磨性甚至于常溫者。當(dāng)溫度進(jìn)一步提高,達(dá)1400℃以上時(shí)因耐火制品中的液相黏度急劇降低,耐磨性隨之降低。有的耐火磚如含鉻質(zhì)耐火磚,隨溫度升高,耐磨性增 加。
沖蝕磨損已經(jīng)成為某些工業(yè)窯爐用耐火材料損壞的主要原因之一。近年來(lái),多數(shù)工作集中在對(duì)耐火材料常溫磨損的研究。本課題開展了高溫 條件下耐火材料磨損研究:1)定形制品高溫耐磨性的研究,選擇高鋁磚、剛玉磚、碳化硅磚等循環(huán)流化床鍋爐、垃圾焚燒爐常用的定形耐火制品作為研究對(duì)象,探索不同材質(zhì)定形 耐火制品高溫耐磨性的特征;2)對(duì)高鋁質(zhì)和焦寶石質(zhì)澆注料高溫耐磨性的研究,主要考慮試驗(yàn)溫度、熱處理溫度、結(jié)合、碳化硅含量、臨界粒度及體積密度幾個(gè)因素對(duì)其高溫 耐磨性的影響;3)探討定形制品、澆注料的高溫耐磨性與高溫力學(xué)性能(抗折強(qiáng)度)之間的關(guān)系;4)試驗(yàn)條件對(duì)耐火材料高溫耐磨性的影響。得到如下結(jié)論:
1.耐火材料的磨損量隨溫度的變化趨勢(shì)可以分為兩種類型,非氧化物材料氮化硅結(jié)合碳化硅磚在整個(gè)試驗(yàn)溫度區(qū)域中磨損量較小,且?guī)缀鯖]有變化 。氧化物材料的磨損量隨溫度的變化趨勢(shì)可以分為彈性階段和塑性階段,材料處于彈性變形階段時(shí),隨溫度的升高,其磨損量變化不大;繼續(xù)升高溫度,當(dāng)材料達(dá)到塑性變形階段, 其磨損量大幅度降低,且磨損量開始大幅度降低的溫度點(diǎn)為該種材料開始塑性變形溫度。
2.耐火材料的顆粒與基質(zhì)的磨損程度不均衡,比較 高鋁磚和焦寶石澆注料試樣在常溫及1000℃、1200℃試驗(yàn)后表面磨損狀態(tài),常溫下試樣的不均衡性更明顯,基質(zhì)部分更易被磨損掉,留下裸露的顆粒;高溫條件下,基質(zhì)與顆粒料的 磨損程度接近。
3.耐火材料的高溫抗折強(qiáng)度和高溫磨損量與試驗(yàn)溫度的關(guān)系可分為非氧化物和氧化物兩種類型。對(duì)于非氧化物材料,在高溫 階段,磨損量、抗折強(qiáng)度隨溫度的升高幾乎沒有變化;而對(duì)于氧化物類材料,超過其塑性變形溫度,磨損量、抗折強(qiáng)度均隨溫度的升高而迅速降低。在較高的溫度區(qū)域,所考察的耐 火材料的高溫抗折強(qiáng)度與高溫磨損量隨溫度變化趨勢(shì)有較好的一致性。
4.雖然隨溫度的升高,氧化物類材料磨損量有降低的趨勢(shì),但是對(duì)于 不同材質(zhì)的耐火材料而言,具體情況并不相同,且影響其耐磨性的因素也不盡相同。a)不同材質(zhì)耐火材料產(chǎn)生塑性變形的溫度不同,磨損量開始大幅度降低的溫度點(diǎn)也不同,粘土結(jié) 合碳化硅磚、高鋁磚、鉻剛玉磚和剛玉磚磨損量開始明顯下降的溫度點(diǎn)分別為600℃、800℃、800℃和1000℃。耐火材料的磨損量開始明顯下降的溫度與材料的雜質(zhì)組成、含量相關(guān) ;顯然,純度較高的材料對(duì)應(yīng)較高的溫度。b)比較不同材質(zhì)耐火材料的高溫耐磨性,有幾方面因素的影響。其一,耐火材料的礦物類型、組成會(huì)影響其高溫耐磨性能,由耐磨物相 為主晶相的耐火材料更耐磨。其二,材料的燒結(jié)狀態(tài)。其三,高溫下材料的塑性相。在1200℃高溫條件下有低熔點(diǎn)液相產(chǎn)生,緩沖磨損,提高材料的耐磨性,其作用會(huì)超過物相對(duì)耐 磨性的影響。
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