定義及套用
耐火度是指材料在高溫作用下達到特定軟化程度的溫度,表征材料抵抗高溫作用的性能。
耐火度所表示的意義與
熔點不同。熔點是結晶體的液相與固相處於平衡時的溫度。耐火度是多相體達到某一特定軟化程度的溫度。對絕大多數普通
耐火材料而言,都是多相非均質材料,無一定熔點,其開始出現液相到完全熔化是一個漸變過程,在高溫下相當寬的範圍內,固液相併存。故欲表征這種材料在高溫下的軟化和熔融的特徵,只能以耐火度來度量。
耐火度是判定能否作為耐火材料的依據。國際標準化組織耐火材料技術委員會(ISO/TC33) 1986年公布,耐火度達到1500℃以上的無機非金屬材料或製品即為耐火材料。耐火度不是耐火材料的熔點,因為耐火材料是各種礦物組成的多相固體混合物,不是單相的純物質,它主要是表征材料在無荷重和高溫作用下熔融和軟化的程度,是耐火材料的重要質量指標之一,不能把耐火度作為耐火材料的使用溫度,耐火材料達到耐火度時,已有70%~80%的液相生成,其粘度為10~15Pa·s,不再有機械強度和耐侵蝕性。提高耐火原料的純度,可提高耐火材料的耐火度。
耐火度是評定耐火材料的一項重要技術指標。但是,不能作為製品使用溫度的上限。對由單相
多晶體構成的耐火材料,其耐火度一般低於晶體的熔點。但是,有些耐火材料,如當形成的液相粘度很高時,其耐火度也可高於熔點。
材料耐火度
一些常用耐火材料原料和製品的耐火度如下:
結晶
矽石 1730~1770℃
高鋁磚>1770~2000℃
測定方法
耐火度的測定方法,除有國際標準(ISO528)外,各國都有標準方法,但大致相同,都是採用與標準測溫錐相比較的方法。
耐火材料試錐在高溫下的彎倒程度,主要取決於液相與固相的數量比、液相的粘度變化和
高熔點晶相的
分散度。通常錐體達到耐火度時,多數均含液相約70~80%,液相粘度約為10~50Pa·s,並隨材料不同而異。因此,可以認為耐火材料耐火度的高低除與測定條件,特別是與試錐的
粒度組成和升溫速度以及某些材料與測定氣氛有關以外,主要受材料的化學和礦物組成所控制。對由各種單二組分構成的耐火材料而言,主要取決於化合物熔點的高低。而對由多組分構成的耐火材料而言,取決於主成分和他成分的數量比。雜質會嚴重降低材料的耐火度。如對Al2O3,含量在20~80%之間的矽鋁系耐火材料而言,耐火度t 可近似地以Al2O3和雜質R 百分含量估算,即t=1580+4.386(Al2O3-R)。因此,欲提高耐火材料的耐火度,必須提高主成分和
主晶相的數量並儘量降低雜質。
中國標準(GB7322)與國際標準完全相同,將被測材料磨成細粉,製成與標準測溫錐形狀、尺寸相同的截頭三角錐,也可直接從耐火製品上鋸取上述的截頭三角錐,與標準測溫錐一起插在一個耐火的底盤上,放在炭阻爐或燃氣高溫爐內,按規定的速率加熱,視其與標準測溫錐相比較所彎倒的程度,當其彎倒至錐的尖端接觸底盤時的溫度(見下圖),即為材料的耐火度,通常都用標準測溫錐的錐號表示。
各國標準測溫錐規格不同,錐號所代表的溫度也不一致。世界上最常見的是德國的塞格爾錐(Segerkegel),縮寫為SK,如SK35代表1780℃,而美國的奧頓錐(orton) 35代表1785℃。國際標準化組織的標準測溫錐(ISO)、中國的標準測溫錐(WZ)和前蘇聯的標準測溫錐(ПК)都是一致的,採用錐號乘以10即為所代表的溫度。如ISO176、WZ176以及ПК176均代表1760℃。英、德、美國標準測溫錐號的相應溫度見下表。
英國、德國、美國標準測溫錐號相應溫度(℃)
錐 號 | 英國 斯塔福德希爾錐(Staffordshire) | 德國 塞格爾錐(Seger) | 美國 奧頓錐(Orton) |
17 18 19 20 23 | 1480 1500 1520 1530 | 1480 1500 1520 1530 | 1512 1522 1541 1564 1605 |
26 27 28 29 30 31 311/2 | 1580 1610 1630 1650 1670 1690 | 1580 1610 1630 1650 1670 1690 | 1621 1640 1646 1659 1665 1683 1699 |
32 321/2 | 1710 | 1710 | 1717 1724 |
33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 | 1730 1750 1770 1790 1825 1850 1880 1920 1960 2000 | 1730 1750 1770 1790 1825 1850 1880 1920 1960 2000 | 1743 1763 1785 1804 1820 1835 1865 1885 1970 2015 |