耐火材料檢查方法及損毀因素和預(yù)防措施

影響耐火材料檢測的因素一直是專業(yè)性非常高的實用技術(shù)，但由于缺少基礎(chǔ)資料，很難建立性能指標(biāo)與使用壽命的對應(yīng)關(guān)系及性能與生產(chǎn)工藝、組成、結(jié)構(gòu)間的關(guān)聯(lián)關(guān)系。

普通耐火材料檢驗項目-透氣性。

透氣性是指氣體在常溫下通過耐火材料在一定壓差下的性能。這是一種重要的結(jié)構(gòu)性能指標(biāo)。透氣具有指向性，是向量，也就是說，由于指向性不同而不同，因此在測定過程中要注意它與模壓方向的關(guān)系。產(chǎn)品透氣度高，增強了耐蝕流體通過能力，大大加速了砌體的沖刷速度，其抗渣性低，縮短了砌體使用壽命；另外，透氣度高，會使熱窯的熱損失增加。所以一般來說，希望產(chǎn)品的透氣度越小越好。但在特殊情況下，如為提高鋼質(zhì)、采用氬氣透氣磚，應(yīng)要求制品有較好的透氣性。產(chǎn)品氣孔率、穿透性對透氣度的影響是由透氣度決定的，微小穿透性和透氣性差的氣孔透氣度也不好。

耐熱沖擊

耐熱沖擊性能是指耐火材料對溫度急劇變化造成破壞的能力。一度被稱為熱震穩(wěn)定、耐熱沖擊性、耐溫急變、耐急冷、耐熱等。

對熱沖擊性能的測定應(yīng)根據(jù)不同要求和產(chǎn)品類型分別按相應(yīng)的試驗方法進行測定，主要檢測方法是：黑色冶金標(biāo)準(zhǔn)YB/T376。

1-1995耐火制品(水急冷)抗熱震試驗方法，黑色冶金標(biāo)準(zhǔn)YB/T376.2-1995耐火制品熱沖擊性能試驗方法(空氣急冷法)，黑色冶金標(biāo)準(zhǔn)YB/T。

376.3-2004年產(chǎn)品抗熱震性能的測試方法第三部分：水急冷-裂判定法，黑色冶金標(biāo)準(zhǔn)YB/T。

2206.1-1998耐火澆注料的熱震性試驗方法(壓縮空氣流急冷法)，黑色冶金標(biāo)準(zhǔn)YB/T2206.

2-1998耐火澆注料抗熱震性能測定(水冷法)。

強度、斷裂能、彈性模量、線膨脹系數(shù)、熱導(dǎo)率等力學(xué)性能與熱學(xué)性能對抗熱震性能有重要影響。一般而言，線膨脹系數(shù)小、抗熱震能力越強；材料的熱導(dǎo)率(或熱擴散系數(shù))越高，抗熱震能力越強。還有耐火材料。

粒子組成、致密程度、氣孔是否微細(xì)、氣孔分布、制品形狀等都會影響氣孔的抗熱震性。在材料中有一定數(shù)量的微裂和氣孔，這對抗熱沖擊性能有利；

大型、復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，會造成內(nèi)部溫度分布不均勻，應(yīng)力集中，抗熱震性降低。

用來測定耐火極限的方法。

抗壓強度是指耐火材料在某一溫度下單位面積不被破壞的極限負(fù)荷。其耐壓強度分為常溫耐壓強度和高溫耐壓強度。

密實型耐火制品的常溫抗壓強度應(yīng)符合GB/T5072-2008國家標(biāo)準(zhǔn)。

測定火材的常溫耐壓強度的方法。根據(jù)黑色冶金標(biāo)準(zhǔn)YB/T2208—1998的耐火澆注料的高溫耐壓強度，應(yīng)根據(jù)其高溫抗壓強度進行測定。

常溫耐壓強度可以反映材料的燒結(jié)狀況，以及它與組織結(jié)構(gòu)有關(guān)的特性；此外，其它性能，如耐磨、抗沖擊等，也可以通過常溫耐壓強度間接地判斷。

因為標(biāo)準(zhǔn)測試方法大多側(cè)重于性能判斷，過程較長，測試成本較高，導(dǎo)致開發(fā)人員在開發(fā)中缺乏全面的性能檢測，積累的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)較少。假如象目前的耐火企業(yè)規(guī)模，更無法承擔(dān)性能檢測的成本，這在客觀上也是造成數(shù)據(jù)缺失的主要原因之一。裝備研制的主要目標(biāo)是滿足標(biāo)準(zhǔn)的檢測方法，而試驗儀器的發(fā)展卻不夠靈活、輕便、廉價，是造成試驗數(shù)據(jù)缺失的直接原因。

什么是耐火體密度的定義？怎樣做測試？

體重是以g/cm3或kg/m3表示耐火材料的干燥質(zhì)量與其總體積(固體、開口和閉口氣孔體積之和)之比。

密實型耐火制品的體積密度應(yīng)按照GB/T2997—2000國家標(biāo)準(zhǔn)進行測定。定形件隔熱材料的體積密度應(yīng)符合GB/T標(biāo)準(zhǔn)。

2001-2998-2001測定。密實型澆注料的體積密度應(yīng)按YB/T5200-1993確定。

體密度是表征耐火材料的致密性，它是所有耐火原料和耐火制品的基本質(zhì)量指標(biāo)之一。這種材料的體積密度對其它性能有明顯的影響，如氣孔率、強度、耐侵蝕性、耐載荷溫度、耐磨損、抗熱沖擊等。另外，對于保溫磚、輕質(zhì)澆注料等輕質(zhì)隔熱材料，體積密度與其熱導(dǎo)率和熱容也有著密切的關(guān)系。一般說來，材料體積密度大，對它的強度、耐腐蝕、耐磨損、耐重軟化溫度有利。

耐火構(gòu)件彎曲強度的測定

彎曲強度是指一種具有一定尺寸的條狀耐火材料試樣，三點彎曲裝置可承受的較大彎曲應(yīng)力，也稱為彎曲強度。其抗折強度可分為常溫抗折強度和高溫?zé)釕B(tài))。

常溫耐折強度應(yīng)按GB/T3001—2007國家GB/T3001—2007標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，耐火材料的高溫抗折強度應(yīng)按國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T3002—測定2004耐火材料高溫彎曲強度的方法

物質(zhì)的化學(xué)成分、礦物成分、組織結(jié)構(gòu)、生產(chǎn)工藝等對材料的抗折強度，特別是高溫抗折強度具有決定性作用。采用選擇高純原料、合理控制磚粒級配、加料。

較大的模壓壓力，采用高品質(zhì)結(jié)合劑和改善產(chǎn)品的燒結(jié)度，可提高材料的抗折強度。

耐火材料磨損的機理

耐火材料的磨損主要分為粘結(jié)磨損、磨粒磨損和腐蝕磨損。如果仔細(xì)研究，磨損機制相當(dāng)復(fù)雜。磨損時，應(yīng)仔細(xì)分析問題，找出主要矛盾，根據(jù)不同的損壞機制采取不同的措施，通過降低工作負(fù)荷或提高耐火材料的耐磨性來延長耐火材料的內(nèi)襯壽命。

粘結(jié)磨損與法向載荷成正比，與磨損材料的屈服強度成反比。因此，提高耐火材料的熱強度有助于提高耐高溫磨損的能力。

在低溫下，磨粒磨損是主要的破壞形式。磨粒磨損可分為鑿削磨損、高應(yīng)力碾壓磨損和低應(yīng)力擦傷磨損。鑿子磨損的特點是將磨粒鑿入材料中。在相對滑動過程中，磨粒從材料表面切割一定數(shù)量的組織，在耐火材料表面犁出溝槽。圖5-9顯示了鑿子和表面槽的形成。

高應(yīng)力碾壓磨損的特點:磨粒受到的大應(yīng)力超過磨粒的強度，磨粒不斷被碾壓，耐火材料表面也碎剝落。低應(yīng)力擦傷磨損的特點:磨粒受到的大應(yīng)力不超過磨粒的強度，磨粒不被碾壓但鈍，耐火材料表面因低應(yīng)力擦傷而損失緩慢。在低應(yīng)力擦傷和磨損下，損傷通常從耐火材料中顆粒的界面開始。通常，疲勞后顆粒界面的裂紋擴張，然后是界面斷裂和顆粒脫落。

機械磨損的一般規(guī)律：磨粒硬度越高，數(shù)量越多，耐火材料的硬度越低，磨粒，耐火材料的相對速度越大，磨損越嚴(yán)重。

腐蝕性磨損是由磨損和腐蝕引起的。當(dāng)存在腐蝕性介質(zhì)時，材料的損壞大大加速。腐蝕磨損過程：首先，耐火材料表面受磨損介質(zhì)的影響產(chǎn)生溝槽。

或微裂紋；其次，腐蝕介質(zhì)沿微裂紋侵入磨損材料表面，發(fā)生腐蝕反應(yīng)；然后，由于性能弱化，材料磨損部位變質(zhì)，缺乏耐磨性；后來，磨損介質(zhì)去除耐火材料表面的變質(zhì)物質(zhì)。

防火材料損壞的原因和預(yù)防措施的類型。預(yù)防措施注明熔體金屬、熔渣、熔灰與耐火材料反應(yīng)形成低熔體。當(dāng)這些低熔體熔化流失時，耐火材料很容易熔化。

采用氣孔率低、透氣性小、燃燒耐火材料。

耐火材料對熔融物溶解度低，溶解生成物粘度高。

盡量使用不易被熔融物侵蝕的耐火材料。

冷卻耐火材料表面，使其溫度保持在熔點以上50攝氏度范圍內(nèi)。

耐火材料損壞的主要原因有很多。

2部分熔渣滲透并擴散到耐火材料中，可以在表面產(chǎn)生一些共熔變質(zhì)層，在大多數(shù)情況下溶解在熔渣中，因此其粘度和溶解度非常重要。

3.認(rèn)為耐火材料的熔失速度主要是化學(xué)因素，物理因素排名不合適。當(dāng)與耐火材料接觸時，物理因素的比例增加。

耐火材料的耐腐蝕性不一定取決于其pH值。

5熔融金屬對耐火材料的侵蝕，除磨損外，還有化學(xué)反應(yīng)(氧化、還原)熔融金屬蒸汽的侵蝕等。

此外，有時碳耐火，與金屬熔融，產(chǎn)生合金。氣體損傷與耐火材料接觸的氣體引起化學(xué)變化，導(dǎo)致耐火材料的侵蝕和損壞：

耐火材料與接觸氣體或氣體的凝結(jié)物反應(yīng)緩慢。

2采用透氣性低、強度高的耐火材料。

3砌縫應(yīng)密封。

在大多數(shù)情況下，氣體在特殊溫度區(qū)域受損，氣體深入耐火材料，導(dǎo)致膨脹和崩潰。

二是由于co的接觸分解使炭素崩潰，這種損傷多發(fā)生在高爐壁上。

3.CL2.SO2等氣體也會損壞耐火材料。

4堿蒸汽、鋅蒸汽等也會損壞耐火材料。

5鎂、鉻鎂耐火材料和白云石還原耐火材料在低溫下吸收水蒸氣并崩潰。

還原氣流和水蒸氣，降低耐火材料的熔點，有時會使耐火材料變質(zhì)。

7碳、碳化硅耐火材料因堿蒸汽損壞，外來氣體燃燒（會導(dǎo)致碳化硅耐火材料崩潰）這種損壞也是由于材料、氣流、裝載設(shè)備機械摩擦和耐火材料損壞的氣體磨損：

選用耐磨性強的耐火材料

2.注意裝料方法、裝料設(shè)備設(shè)計等問題。

在大多數(shù)情況下，耐火材料的損壞是由于固體或熔體液體裝入物摩擦耐火材料造成的。

在大多數(shù)情況下，磨損和侵蝕是一起發(fā)生的。

3耐磨性與耐火材料的物理性質(zhì)有關(guān)。當(dāng)熱剝離耐火材料極冷極熱時，由于表面和內(nèi)部膨脹差引起的應(yīng)變，耐火材料表面剝離開裂。

注意不要極冷極熱。

2.使用抗熱沖擊性強的耐火材料。

1有很多理論公式，但一般來說，導(dǎo)熱系數(shù)越小，彎曲程度越小的耐火材料越容易開裂。

2鉻磚、鎂磚等耐火材料容易產(chǎn)生熱開裂，但即使是由相同化學(xué)組成的耐火材料，由于原材料和制造方法的不同，抗開裂性往往存在顯著差異。

耐火材料在使用中變質(zhì)，易剝落。

4硅磚在低溫下容易開裂，但在高溫下不易開裂。由于耐火材料種類不同，在特定溫度范圍內(nèi)容易造成熱開裂。隨著溫度的升高，由于熱膨脹等原因，耐火材料結(jié)構(gòu)部分壓力較大，會導(dǎo)致耐火材料開裂。

充分留出耐火材料的膨脹縫。

隨著加熱溫度的升高，放松拉桿，調(diào)節(jié)壓力。

慢慢加熱。

使用熱膨脹系數(shù)小的耐火材料

冷面應(yīng)隔熱，以減少溫度變化。

1圓形拱頂一面加熱時，磚的內(nèi)部溫度發(fā)生變化，加熱面附近的熱膨脹大于外部，加熱面附近壓力大，有時終會壓壞耐火磚。這種損壞稱為（擠壓裂紋）

混鐵爐鎂磚內(nèi)襯是受擠裂的明顯例子。

3有時機械剝離被誤認(rèn)為是熱剝離，應(yīng)注意結(jié)構(gòu)剝離和加熱表面接觸渣、灰塵、氣體侵入耐火材料，由于這些溶劑和熱作用，在加熱表面附近產(chǎn)生變質(zhì)層，變質(zhì)部分由于液體、收縮和剝落，或由于變質(zhì)部分和未變質(zhì)部分的膨脹和剝落。

1采用不易產(chǎn)生結(jié)構(gòu)散裂的耐火材料（與原材料和制造方法有關(guān)），同一系統(tǒng)的耐火材料載軟化點產(chǎn)品，其抗散裂性較好。

冷卻高溫爐墻、拱頂?shù)韧鈧?cè)，有效降低變質(zhì)層厚度。

三對堿性耐火磚，應(yīng)加金屬套或鎂鐵板。

4.減少耐火材料（彈性吊頂結(jié)構(gòu)等）上的應(yīng)力

1是耐火材料損壞的常見原因之一；2.在高溫爐中使用堿性耐火材料時，這種剝經(jīng)常發(fā)生；

3變質(zhì)部分厚度為20-50mm，一般逐層剝落；4硅、半硅耐火材料很少產(chǎn)生結(jié)構(gòu)剝落；5粘土、高鋁耐火材料結(jié)構(gòu)剝落速度因原材料和執(zhí)法不同而明顯不同；6鉻、鉻鎂等含鉻礦物耐火材料在高溫下吸收氧化鐵，稱為（剝落膨脹）；7堿性耐火材料一般容易產(chǎn)生結(jié)構(gòu)剝落；8鎂磚吸收硅酸，導(dǎo)致剝落，稱為（鱗片剝落）粘土磚。如果高鋁磚吸收堿性成分，也會產(chǎn)生鱗片剝落永久收縮。耐火材料因長期加熱而收縮，磚縫開裂，導(dǎo)致拱磚脫落。

采用永久收縮小的耐火材料；對外冷卻；

1除硅和電熔鑄耐火材料外，其他耐火材料一般都有收縮性；

2即使是同一品種的耐火材料，由于使用的原材料和制造方法不同，永久收縮也有很大差異。因此，選擇的重點不應(yīng)僅僅是耐火性和化學(xué)成分；

3通常，短期殘余收縮的實驗結(jié)果不一定與長期加熱殘余收縮成比例。軟化損傷降低了耐火材料的壓縮強度，耐火磚被壓碎，導(dǎo)致爐壁倒塌；

1采用高荷重軟化點耐火材料；

改善爐體結(jié)構(gòu)(采用懸掛式結(jié)構(gòu)，增厚爐壁，改變拱頂形式等)。

耐火材料的壓縮強度在800-1000度急劇下降，表現(xiàn)出軟化傾向；

采用非懸掛結(jié)構(gòu)時，如果爐墻中心達到其軟化溫度，由于長時間加熱，爐墻受熱面一側(cè)被壓垮，爐墻向內(nèi)倒塌。

磚砌法，泥漿的質(zhì)量，也關(guān)系到軟化損逆膨脹有關(guān)，由于耐火材料可逆熱膨脹，使結(jié)構(gòu)開裂、凸出或損壞。

采用適當(dāng)?shù)慕Y(jié)構(gòu)，留下膨脹縫；

防止夾雜物進入膨脹縫；

3.冷卻窯爐時，根據(jù)磚的膨脹收縮情況調(diào)整緊固件；

采用膨脹系數(shù)小的耐火材料；

如果冷卻過程中產(chǎn)生的磚縫被夾雜物堵塞，反復(fù)加熱冷卻時，往往會導(dǎo)致窯爐損壞；

2由于1000度前耐火材料彈性模數(shù)高，如果強力防止熱膨脹，會產(chǎn)生很大的壓力。由于耐火材料無法承受如此大的壓力，如果膨脹縫不足，耐火材料的損壞是不可避免的；

3為使膨脹縫有良好的效果，在磚的摩擦滑動面上，不得使用常溫凝固泥漿。