耐火材料的使用性質
耐火材料的使用性能是指耐火材料在高溫下使用時所具有的性能。包括耐火度、荷重軟化溫度、重燒線變化率、抗熱震性、抗渣性、抗酸性、抗堿性、抗氧化性、抗水化性和抗CO侵蝕性等。（一）耐火度耐火度是指耐火材料在無荷重時抵抗高溫作用而不熔化的性能。耐火度是判斷材料能否作為耐火材料使用的依據。國際際準化組織規(guī)定耐火度達到1500℃以上的無機非金屬材料即為耐火材料。耐火度的意義與熔點不同。不能把耐火度作為耐火材料的使用溫度。決定耐火度的基本因素是材料的化學礦物組成及其分布情況。各種雜志成分，特別是具有強溶劑作用的雜質成分，會嚴重降低制品的耐火度。因此，提高耐火材料耐火度的主要途徑是采取適當措施來保證和提高原料的純度。中國標準和國際標準規(guī)定了耐火材料耐火度的試驗方法，其要點是，將被測材料制成與標準測溫錐形狀、尺寸相同的截頭三角錐，在規(guī)定的加熱條件下，與標準測溫錐彎倒情況做比較，直至試錐頂部彎倒接觸底盤，此時與試錐同時彎倒的標準測溫錐可代表的溫度即為該試錐的耐火度。耐火材料的耐火度通常都用標準測溫錐的錐號表示。各國標準測溫錐規(guī)格不同，錐號所代表的溫度也不一致。耐火制品的化學成分、礦物組成及其分布狀態(tài)是影響耐火度的***基本因素。需要說明的是耐火制品的耐火度并不表示它的使用溫度，因為耐火材料在使用中經受高溫作用的同事，通常還伴隨有荷重和外物的熔劑作用等等，實際允許使用溫度要比耐火度低得多。（二）荷重軟化溫度耐火材料在高溫下的荷重變形指標表示它對高溫和荷重同時作用的抵抗能力，也表示耐火材料呈現明顯塑性變形的軟化范圍。耐火材料高溫荷重變形溫度是其重要的質量指標，因為它在一定程度上表明該制品在與其使用情況相仿條件下的結構強度。決定荷重軟化溫度的主要原因是該制品的化學——礦物組成，同時也與該制品的生產工藝直接有關。荷重軟化溫度的測定一般是加壓0.2Mpa，從試樣膨脹的***高點壓縮至它原始高度的0.6%為軟化開始溫度，4%為軟化變形溫度及40%變形溫度。根據耐火材料的荷重變形溫度指標，可以判斷耐火材料在使用過程中在何種條件下失去荷重能力以及高溫下制品內部的結構情況，但在實際應用中應注意下述情況：（1）實際使用條件下所承受的荷重要比0.2Mpa/cm2低得多，只是在個別情況下達0.2~0.5Mpa/cm2，由于負荷低，制品的開始變形溫度將升高；（2）砌體沿厚度方向受熱不均勻，而大部分負荷將由較低的部分來承擔；（3）在使用條件下制品承受變形時遠遠超過實驗室的實驗時間；（4）耐火材料在實際使用過程中，還可能承受其他種類的負荷，如彎曲、拉伸、扭轉等。（三）高溫體積穩(wěn)定性（重燒線變化）耐火材料在高溫下長期使用時，其外形體積保持穩(wěn)定不發(fā)生變化（收縮或膨脹）的性能稱之為高溫體積穩(wěn)定性。通常用重燒線變化來判斷制品的高溫體積穩(wěn)定性，它是評定制品質量的一項重要指標。重燒線變化是指耐火制品試樣加熱到規(guī)定溫度，保溫一定時間，冷卻到室溫后所產生的殘存膨脹或收縮。（四）抗熱震性耐火材料在使用過程中，經常會受到環(huán)境溫度的急劇變化作用，例如，鑄鋼用盛鋼桶襯磚在澆注過程中，冶金爐（轉爐、平爐或電爐等）的加料、出鋼或操作中 變化等，導致制品產生裂紋、剝落甚至崩潰。此種破壞作用不僅***了制品和窯爐的加熱和冷卻速度，***了窯爐操作的強化，而且也是制品、窯爐損壞叫較快的主要原因之一?？篃嵴鹦允侵改突鹬破穼囟妊杆僮兓a生損傷的抵抗性能。此種性能也稱為溫度急變抵抗性。檢測方法是將制品所處環(huán)境急劇的冷熱交替，記錄其不損毀次數。影響制品抗熱震性指標的主要原因是制品的物理性質，如膨脹性、熱導率等。一般來說，制品的熱膨脹率越大、抗熱震性越差；制品的熱導率越高，抗熱震性越好。此外，耐火材料的組織結構、顆粒組成和制品的形狀等均對抗熱震性有影響。（五）抗渣性抗渣性是指耐火材料在高溫下抵抗爐渣的侵蝕和沖刷作用的能力。這里的爐渣的概念，從廣義上來說是高溫下與耐火材料相接觸的冶金爐渣、燃料灰分、飛塵、各種材料（包括固態(tài)、液態(tài)材料，如燒結水泥塊、煅燒石灰、鐵屑、熔融金屬、玻璃液等）和氣態(tài)物質（煤氣、一氧化碳、氟、硫、鋅、堿蒸汽）等。爐渣侵蝕是耐火材料在使用過程中***常見的一種損壞形式，如各種煉鋼爐爐襯，盛鋼桶的工作襯，煉鐵高爐從爐身下部到爐缸的爐襯，許多有色冶金爐襯，玻璃窯池的池壁以及水泥回轉窯內襯等的損壞，多是由此種作用引起的。在實際使用中，約50%是由于爐渣侵蝕而損壞。因此，研究耐火材料的抗渣性具有非常重要的意義。耐火材料在爐渣中的溶解和爐渣向耐火材料內部的侵入都是以耐火材料與爐渣的接觸為前提的，首先是爐渣對耐火材料潤濕作用。因此增大耐火材料與渣液相同的潤濕角，使其不易被潤濕則是提高其抗渣性能的重要手段。選擇耐火材料時應注意其材質成分，盡量選用與渣的化學成分相近的材料，減弱它界面上的反應強度。此外，在使用中，還應注意到所用材料之間應是化學特性相近，防止或減輕在高溫條件下的界面損毀反映。（六）耐真空性通常耐火材料在常溫下的蒸氣壓都很低，可以認為是極為穩(wěn)定不易揮發(fā)的。但在高溫減壓下工作（如真空熔煉爐或鋼水脫氣處理等）時，其揮發(fā)性將成為不可忽視的問題，會因其揮發(fā)量而造成損耗，加速其損壞。在這種條件下與高溫常壓（大氣壓）下使用不同，耐真空性成為耐火材料必須具備的重要特性之一。根據對各種耐火制品進行的真空實驗（1600℃，真空度0.2kpa）結果得知，耐火材料因真空加熱會發(fā)生變質，即其重量、體積密度、氣孔率、強度和化學礦物組成發(fā)生變化。此時因材質不同，制品產生多孔化或低氣孔化，強度和荷重軟化溫度均下降?；瘜W成分的變化趨向是含sio2、cr2o3等氧化物的制品，其重量損耗速度大，而含al2o3、cao、zro2等氧化物制品較為穩(wěn)定。作為真空爐用耐火材料，堿性氧化物耐火制品比酸性氧化物制品更為有利。
