耐火磚可以耐急冷急熱多少次，如何加強(qiáng)熱震性能？

耐火磚的抗熱震性即耐火磚在溫度急劇變化條件下抵抗損傷的能力。曾稱熱穩(wěn)定性，熱震穩(wěn)定性，抗熱沖擊性，抗溫度急變性，耐急冷急熱性等，耐火磚在低溫和中溫下是脆性材料，缺乏延性,在熱工設(shè)備使用中，耐火磚常常受到急劇的溫度變化，導(dǎo)致?lián)p傷?？篃嵴鹦允悄突鸫u性質(zhì)重要的使用性能之一。

 

耐火磚的抗熱震性，是其力學(xué)性能與熱學(xué)性能在溫度變化條件下的綜合表現(xiàn)。耐火磚遭受的急劇溫度變化，稱為熱震。耐火磚在熱震中產(chǎn)生的新裂紋，以及新裂紋與原有裂紋擴(kuò)展造成的開(kāi)裂、剝落、斷裂等狀況，稱為耐火磚的熱震損傷。熱震損傷是熱應(yīng)力作用的結(jié)果，耐火磚在溫度變化時(shí)，變形受到抑制所產(chǎn)生的應(yīng)力為熱應(yīng)力。耐火磚的重?zé)€變化如果在不同的多相在溫度變化時(shí)，耐火磚的熱膨脹如果受到溫度梯度均勻作用時(shí)，以及相變時(shí)，都會(huì)產(chǎn)生熱應(yīng)力。熱應(yīng)力與耐火磚的彈性模量及彈性應(yīng)變成正比，而耐火磚的彈性模量應(yīng)變等于線膨脹系數(shù)和溫度變化的乘積。

 

耐火磚的耐熱震性是指制品對(duì)溫度迅速變化所產(chǎn)生損傷的抵抗性能。又稱熱震穩(wěn)定性或耐急冷急熱性。耐火磚在使用過(guò)程中，經(jīng)常受到強(qiáng)烈的急冷、急熱作用。例如，間隙生產(chǎn)的窯爐、窯爐點(diǎn)火、?；鸷屯８G檢修等情況，爐襯的溫度都會(huì)有很大的變化。由于耐火磚的導(dǎo)熱性差，制品內(nèi)部就會(huì)因?yàn)闇囟燃眲∽兓a(chǎn)生應(yīng)力，當(dāng)這種應(yīng)力超過(guò)制品的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度時(shí)，便發(fā)生開(kāi)裂、剝落，甚至造成砌體崩裂。產(chǎn)生這種應(yīng)力的大小，主要取決于制品的組織結(jié)構(gòu)、熱膨脹性、導(dǎo)熱性及彈性模量等因素。

 

1．耐火磚的組織結(jié)構(gòu)增大耐火磚臨界顆粒和粗顆粒的數(shù)量，能使大部分耐火磚的熱震穩(wěn)定性顯著提高。因?yàn)榇箢w粒周?chē)行×鸭y和孔隙存在，在這些部位形成局部結(jié)合，當(dāng)制品內(nèi)產(chǎn)生熱應(yīng)力時(shí)，這些沒(méi)有被緊密固定的顆粒間發(fā)生相互微小的滑動(dòng)而不開(kāi)裂!局部消除了一些應(yīng)力。與此相反，細(xì)顆粒組成的致密耐火磚，就不利于提高其熱震穩(wěn)定性。

 

2．熱膨脹性當(dāng)溫度突變時(shí)，耐火磚表面和內(nèi)部存在溫度差，如果制品的熱膨脹系數(shù)較大，由于溫差而產(chǎn)生的熱應(yīng)力也較大，其熱震穩(wěn)定性也相應(yīng)較差。

 

3．導(dǎo)熱性，導(dǎo)熱性越強(qiáng)，即導(dǎo)熱系數(shù)越大，內(nèi)外溫差越小，溫差應(yīng)力也越小，耐火磚的熱震穩(wěn)定性也越強(qiáng)。

 

4．彈性性質(zhì)，耐火磚的彈性越好，即彈性模量越小，緩沖熱應(yīng)力作用的能力越強(qiáng)．制品的熱震穩(wěn)定性也越好。

 

5．結(jié)構(gòu)強(qiáng)度耐火磚的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度越大，抵抗熱應(yīng)力作用的能力越強(qiáng)，制品的熱震穩(wěn)定性也越好。

 

耐火磚熱震測(cè)試方法

(1)加熱一冷卻法。將一定尺寸的試樣直接放人已經(jīng)達(dá)到規(guī)定溫度的爐內(nèi)保溫達(dá)到規(guī)定的時(shí)間后，迅速?gòu)臓t中取出，在水等介質(zhì)中或空氣中淬冷。重復(fù)上述過(guò)程至達(dá)到規(guī)定的熱震循環(huán)次數(shù)后，觀察試樣的損壞情況，或者測(cè)定熱震前后抗折強(qiáng)度的保持率來(lái)判斷材料抗熱震性的好壞。

 

(2)鑲板法。鑲板法是將耐火磚試樣砌在爐壁或爐門(mén)上，讓它在一面受熱的情況下進(jìn)行加熱一冷卻循環(huán)。我國(guó)現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)中就是將耐火磚試樣砌筑在試驗(yàn)爐爐門(mén)上，爐門(mén)關(guān)上后，試樣的一端在爐內(nèi)加熱，達(dá)到規(guī)定的時(shí)間后，翻轉(zhuǎn)爐門(mén)，將熱的耐火磚端插人冷水中冷卻。反復(fù)數(shù)次后，用受熱端面積的破損率來(lái)衡量耐火磚的抗熱震性。實(shí)際測(cè)定過(guò)程中需按有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的程序進(jìn)行測(cè)定。(3)長(zhǎng)條法。將長(zhǎng)條形試樣放在支架上，在試樣的加熱面下有煤氣燒嘴與吹風(fēng)嘴。先用煤氣加熱試樣到規(guī)定的時(shí)間后，再用吹風(fēng)設(shè)備吹風(fēng)冷卻一段時(shí)間。按規(guī)定反復(fù)若干次后，測(cè)定試樣熱震前后抗折強(qiáng)度或彈性模量的保持率以衡量其抗熱震性的好壞。與一般加熱一冷卻法相比較，二者都是采用長(zhǎng)條形試樣，所不同的是在長(zhǎng)條法中是單面加熱的，在加熱與冷卻過(guò)程中試樣中存在一定的溫度梯度。

 

此外，耐火磚的形狀、大小和爐體的結(jié)構(gòu)及砌筑方式都對(duì)制品的熱震穩(wěn)定性有一定影響。以前燒結(jié)耐火磚的耐熱震性按冶金部部頒標(biāo)準(zhǔn)YB376--75規(guī)定測(cè)定。以試樣經(jīng)受加熱和水冷的循環(huán)次數(shù)來(lái)度量。幾種耐火磚的耐熱震性如表所示。從1992年月1日開(kāi)始，燒成致密定形耐火磚抗熱震性的測(cè)定按YB4018—9l的規(guī)定進(jìn)行。名稱耐熱震性試驗(yàn)次數(shù)硅磚1~2粘土磚（粗顆粒）25~100粘土磚（細(xì)顆粒）5~8普通粘土磚10~12普通鎂磚2~3鎂鋁磚50~150高鋁磚6~15。

 

如何提高耐火磚的抗熱震性？

主要影響耐火制品抗熱震性的主要因素是材料在加熱或冷卻過(guò)程中由于熱脹冷縮產(chǎn)生的熱應(yīng)力。一般來(lái)講，熱膨脹率越大的材料抗熱震性越差，如硅磚、鎂磚等;熱導(dǎo)率越大的材料抗熱震性越好，如碳化硅制品等。

 

從熱彈性理論出發(fā)，材料的彈性模量越小，強(qiáng)度越大，熱導(dǎo)率越大，制品的抗熱震性較好。而能量理論認(rèn)為制品有較高的斷裂表面能時(shí)，可提高制品的抗熱震性。也就是說(shuō)，當(dāng)制品具有細(xì)小的氣孔，使得制品在溫度變化時(shí)產(chǎn)生較大的內(nèi)應(yīng)力，儲(chǔ)存了較多的內(nèi)在能量時(shí)，能夠通過(guò)制品產(chǎn)生微細(xì)的裂紋，而將這些有可能導(dǎo)致制品損毀的能量釋放出來(lái)，就能大幅度提高制品的抗熱震性，即在制品中有意引入微裂紋，使裂紋擴(kuò)展的程度減到非常小，是提高材料抗熱震性的途徑之一。

 

例如水泥窯用抗剝落高鋁磚，就是因?yàn)樵诟咪X磚的配料里添加了少量的ZrO2后，利用ZrO2的相變使得制品內(nèi)形成許多微小裂紋，當(dāng)溫度變化產(chǎn)生熱應(yīng)力時(shí)，這些微小裂紋有可能導(dǎo)致耐火材料損毀的能量得到釋放，從而提高了耐火磚的抗熱震性。