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。
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。
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。