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耐火度

/refractoriness/
条目作者袁林

袁林

最后更新 2022-06-24
浏览 163
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耐火材料在无荷重时抵抗高温作用而不熔融和软化的性能。

英文名称
refractoriness
所属学科
材料科学与工程

耐火度的意义不同于熔点。熔点是纯物质的结晶相与其液相处于平衡状态下的温度。由于耐火材料一般是由多种矿物组成的多相固体混合物,其熔融是在一定的温度范围内进行的。

耐火度是一个使用性质,在一些标准中需强调使用条件。如ISO标准中规定耐火度为:在使用环境与条件下耐火材料抵抗高温的能力。ASTM标准中将耐火度定义为:在使用环境与条件下耐火材料在高温下保持其物理和化学本性的能力。

耐火材料的化学组成、矿物组成及各相分布、结合状况对其耐火度有决定性的影响。各种杂质成分特别是有强熔剂作用的杂质成分,会严重降低材料的耐火度。因此,提高原料纯度、严格控制杂质含量是提高材料耐火度的一项非常重要的工艺措施。

耐火度是判定材料能否作为耐火材料使用的依据。由于耐火材料在实际使用时,除受高温作用外,还受到各种荷载的作用及各种介质的侵蚀,服役环境非常复杂,所以耐火度不能作为耐火材料使用温度的上限。

耐火材料的耐火度通常用标准测温锥的锥号表示。各国标准测温锥规格不同,锥号所代表的温度也不一致。世界上常见的测温锥有德国的塞格锥(SK)、国际标准化组织的标准测温锥(ISO)、中国的标准测温锥(WZ)等。其中ISO、WZ是一致的,采用锥号乘以10即为所代表的温度。测温锥的中国锥号WZ、塞格锥号SK、德国标准、美国标准对照见表1。

表1 测温锥标号对照表

中温部分

高温部分

中国锥号

WZ

塞格锥号

SK

德国标准

/℃

美国标准

/℃

中国锥号

WZ

塞格锥号

SK

德国标准

/℃

美国标准

/℃

110

1

1100

1160

158

26

1580

1595

112

2

1120

1165

161

27

1610

1605

114

3

1140

1170

163

28

1630

1615

116

4

1160

1190

165

29

1650

1640

118

5

1180

1205

167

30

1670

1650

120

6

1200

1230

169

31

1690

1680

123

7

1230

1250

171

32

1710

1700

125

8

1250

1260

173

33

1730

1745

128

9

1280

1285

175

34

1750

1760

130

10

1300

1305

177

35

1770

1785

132

11

1320

1325

179

36

1790

1810

135

12

1350

1335

182

37

1825

1820

138

13

1380

1350

185

38

1850

1835

141

14

1410

1400

188

39

1880

143

15

1435

1435

192

40

1920

146

16

1460

1465

196

41

1960

148

17

1480

1475

200

42

2000

150

18

1500

1490

152

19

1520

1520

153

20

1540

1530

*升温速度规定,塞格锥每小时600℃;美国标准锥中温部分每小时15℃,高温部分每小时1000℃

常见的耐火原料及制品的耐火度见表2。

表2 常见耐火原料及制品的耐火度

名称

耐火度范围/℃

名称

耐火度范围/℃

结晶硅石

1730~1770

镁砖

>2000

硅砖

1690~1730

白云石砖

>2000

半硅砖

1630~1650

稳定性白云石砖

>1770

黏土砖

1610~1750

熔铸刚玉砖

(Al2O3>93%)

>1990

高铝砖

1750~2000

刚玉再结合砖

(Al2O3>98%)

>1790

莫来石砖

>1825

烧结刚玉砖(Al2O3>98.5%)

>1790

耐火度的测定方法有国际标准ISO 528,其他国家也都有相应的标准试验方法,且都是采用与标准测温锥相比较的方法。耐火度的测定条件与方法,如试样颗粒、升温速度、炉内气氛、试锥的形状与安置对测得结果有一定影响。

中国国家标准GB/T 7322规定了耐火材料耐火度的试验方法,其要点是,将由被测耐火原料或制品制成的试锥与已知耐火度的标准测温锥一起栽在锥台上,在规定的条件下加热并比较试锥与标准测温锥的弯倒情况,直至试锥顶部弯倒接触底盘,此时与试锥同时弯倒的标准测温锥可代表的温度即为该试锥的耐火度。试锥在不同熔融阶段的弯倒情况如图所示。

试锥在不同熔融阶段的弯倒情况试锥在不同熔融阶段的弯倒情况


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