解析耐火材料的指标

解析耐火材料的指标

耐火材料的检验项目分为化学和物理两大方面，H前已山现的物理检验项目至少有31种，属于基础性质的22种，纳入到标准中的项目又称常规项日。不同的品种，用于不同窑炉的产品，要求做的常规项目不尽相同。我国水泥窑用直接结合镁铬砖常规物理检验项目只有5种，它们是显气孔率(％)、体积密度(g/cm^3)、常温耐压强度(MPa／cm^2)、荷重O.2MPa／cm^2软化0．6％开始变形温度(标准中规定变形0．5％)、热震(1100℃x水，次)，根据使用要求，还应补充导热系数、热膨胀率、重烧线变化、高温抗折，补充这4项指标能更全面地反映火材料性质，减少使用风险。

为使读者能全面了解和理解耐火材料的基础性质，本章将解析17种物理检验项目。随着耐火材料技术的发展，物理检验项目数量会有所增多，传统检验项目本身定义虽然不变，但它的指导作用会在发展中有所变化，如气孔率的重要性、对荷重软化点的认识、重烧线变化对高温体积稳定性的预报问题等等，今天的认识要比20年前更深刻。

本章从5个方面介绍耐火材料的基本检验项目，它们是：

(1)化学成分；

(2)表示组织结构方面的检验项日：6项；

(3)表示力学性质的检验项目：3项；

(4)表示热学性质的检验项目：4项；

(5)表示作业性质的检验项目：4项。

常规耐火材料产品我们不关心它的电学性质，故不做介绍；对显微结构方面的性质结合品种做适当说明。

3．1 化学成分

耐火材料是人造矿物，各元素并非以氧化物形式共存，我们见到的分析报告，是分析时人为分解氧化而成，这使耐火材料的矿物组成很不直观。不过，科学工作者总结出了铝硅系、镁硅系、镁铬系、镁钙系氧化物和矿物组成之间的关系，依据这些关系可以确认生成的B、物，计算组成，这方面的知识在有关章节中介绍。

无论原料还是成品，化学成分都分为主要成分和次要成分，所谓的第一‘相即为主要成分形成的矿物，次要成分形成结合相(又称基质相)。耐火材料的基础性质，尤其是热性质、力学性质和作业性质都与化学组成有关，因此化学组成十分重要，需强调两点：

其一，主要成分固然重要，次要成分也不可忽视，企业中存在忽视次要成分的现象。次要成分在砖中可能有三种行为：一是和主要成分形成固熔体，如方镁石为第一相的镁质材料中Fe2O3、FeO,因和MgO形成同熔体危害性大为减小，二是与主要成分形成高温相，如矾土中的Siq和A12O3生成莫来石(3A12O3·2SiO2)，这种情形下SiO2是有益的；三是生成低熔物，降低主晶相耐火性能，如矾土中的K20、Na20、CaO、MgO，镁砂中的SiO2，硅砖中的Al2O3等。

3．2 表示组织结构的物理项目

组织结构是耐火材料的基本状态性质，表示这种状态的参数是显气孔率、真气孔率、透气度、体积密

度、真密度。显气孔率是基础，显气孔率对抗渣性能、导热性能、热震性能都有显著影响，显气孔率是非常重要的物理指标，影响显气孔率的因素可能归纳为三个方面：

其一，原料欠烧，或是成品烧成膨胀大日不均，显气孔率偏高。

其二，配料不合理，或是成型压力不够，坏体中孔隙过大，显气孔率偏高。

其三，烧成温度偏低，液相量不足，或烧成温度够，保温时间不足，烧结进程不充分，显气孔率偏高。3．1．1 显气孔率

耐火材料原料或成品中气孔有三种形式(图3—1)，即贯通气孔、开口气孔和封闭气孔。显气孔率是指贯通气孔和开门气孔体积占产品体积的百分量，计算式为

人们早就知道渣相是通过气孔侵入砖体的，然而体积密度和气孔率相比，人们还是偏重认为密度对使用寿命影响大，但在1975年作者对首都钢铁公司30tLD转炉炉龄与诸影响因素关系统计分析后发现，当焦油白云石大砖体积密度大于2．8z／cm^3时，炉龄与体积密度无关，但与碳化后气孔率有关，是三十几种因素中最显著的4个因子之一，说明气孔率对使用性质的影响大于体积密度。

炼钢用耐火材料追求低气孔率(小于15％)，低气孔率可以减轻吸渣作用，气孔率过小会提高弹性模量、降低热震，热震是水泥窑用耐火材料的重要指标，故水泥窑用耐火材料不追求低气孔率，以17％—18％为宜。

3．2．2 吸水率

吸水率表示开口气孔、贯通气孔吸收检验液体重量占试样重量的百分量。