耐磨耐火磚

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據(jù)河南耐火材料廠專家介紹耐火磚的耐磨性是其抵抗固體、液體和含塵氣流對(duì)其表面的機(jī)械磨損作用的能力。在許多情況下。耐火磚表面由 機(jī)械磨損作用而造成的危害往往是很嚴(yán)重的。它常常是耐火磚由其工作表面損耗的直接原因。有時(shí)，它比化學(xué)侵蝕危害還大，或者是由化學(xué)侵蝕作用引起的危害，常常由于機(jī)械作用 而加劇。如高爐上部的耐火磚內(nèi)襯和鐵水溝常因耐磨性不足而損耗。焦?fàn)t炭化室耐火磚也易受焦炭磨損，煉鋼轉(zhuǎn)爐爐口、出鋼口以及其他受氣流沖刷和各種熔融液流經(jīng)之處，都常因 耐火磚耐磨性差而損耗。因此，耐火磚的耐磨性是一項(xiàng)重要的性質(zhì)。

耐火磚耐磨性取決于耐火磚的成分與結(jié)構(gòu)。當(dāng)耐火磚的成分為單一晶體 構(gòu)成的致密多晶體時(shí)，其耐磨性主要取決于組成材料的礦物晶體的硬度。硬度高，材料的耐磨性高。當(dāng)?shù)V物晶體為非同向性時(shí)，晶粒細(xì)小，材料的耐磨性較高。當(dāng)材料由多相構(gòu)成時(shí) ，其耐磨性遙與材料的體積密度或氣孔率有直接關(guān)系，也與各組分間的結(jié)合強(qiáng)度有關(guān)。因此，在常溫下某一種耐火磚而論，其耐磨性與其耐壓強(qiáng)度成正比，燒結(jié)良好的耐火磚其耐磨 性也較好。

耐火磚的耐磨性與溫度有關(guān)。如高鋁耐火磚，一般認(rèn)為它在一定溫度下（如在700～900℃以下的彈性范圍內(nèi)），溫度愈高耐磨性 愈低，即可認(rèn)為當(dāng)溫度提高后隨著耐火磚彈性模量的增加，耐磨性有所降低。當(dāng)溫度升高，達(dá)到彈性模量的大值后，隨彈性模量的降低，耐磨性反而有所提高。如粘土磚在1200～ 1350℃時(shí)，耐磨性甚至優(yōu)于常溫者。當(dāng)溫度進(jìn)一步提高，達(dá)1400℃以上時(shí)因耐火制品中的液相黏度急劇降低，耐磨性隨之降低。有的耐火磚如含鉻質(zhì)耐火磚，隨溫度升高，耐磨性增 加。

沖蝕磨損已經(jīng)成為某些工業(yè)窯爐用耐火材料損壞的主要原因之一。近年來(lái)，多數(shù)工作集中在對(duì)耐火材料常溫磨損的研究。本課題開展了高溫 條件下耐火材料磨損研究：1）定形制品高溫耐磨性的研究，選擇高鋁磚、剛玉磚、碳化硅磚等循環(huán)流化床鍋爐、垃圾焚燒爐常用的定形耐火制品作為研究對(duì)象，探索不同材質(zhì)定形 耐火制品高溫耐磨性的特征；2）對(duì)高鋁質(zhì)和焦寶石質(zhì)澆注料高溫耐磨性的研究，主要考慮試驗(yàn)溫度、熱處理溫度、結(jié)合體系、碳化硅含量、臨界粒度及體積密度幾個(gè)因素對(duì)其高溫 耐磨性的影響；3）探討定形制品、澆注料的高溫耐磨性與高溫力學(xué)性能（抗折強(qiáng)度）之間的關(guān)系；4）試驗(yàn)條件對(duì)耐火材料高溫耐磨性的影響。得到如下結(jié)論:

1.耐火材料的磨損量隨溫度的變化趨勢(shì)可以分為兩種類型，非氧化物材料氮化硅結(jié)合碳化硅磚在整個(gè)試驗(yàn)溫度區(qū)域中磨損量較小，且?guī)缀鯖](méi)有變化 。氧化物材料的磨損量隨溫度的變化趨勢(shì)可以分為彈性階段和塑性階段，材料處于彈性變形階段時(shí)，隨溫度的升高，其磨損量變化不大；繼續(xù)升高溫度，當(dāng)材料達(dá)到塑性變形階段， 其磨損量大幅度降低，且磨損量開始大幅度降低的溫度點(diǎn)為該種材料開始塑性變形溫度。

2.耐火材料的顆粒與基質(zhì)的磨損程度不均衡，比較 高鋁磚和焦寶石澆注料試樣在常溫及1000℃、1200℃試驗(yàn)后表面磨損狀態(tài)，常溫下試樣的不均衡性更明顯，基質(zhì)部分更易被磨損掉，留下裸露的顆粒；高溫條件下，基質(zhì)與顆粒料的 磨損程度接近。

3.耐火材料的高溫抗折強(qiáng)度和高溫磨損量與試驗(yàn)溫度的關(guān)系可分為非氧化物和氧化物兩種類型。對(duì)于非氧化物材料，在高溫 階段，磨損量、抗折強(qiáng)度隨溫度的升高幾乎沒(méi)有變化；而對(duì)于氧化物類材料，超過(guò)其塑性變形溫度，磨損量、抗折強(qiáng)度均隨溫度的升高而迅速降低。在較高的溫度區(qū)域，所考察的耐 火材料的高溫抗折強(qiáng)度與高溫磨損量隨溫度變化趨勢(shì)有較好的一致性。

4.雖然隨溫度的升高，氧化物類材料磨損量有降低的趨勢(shì)，但是對(duì)于 不同材質(zhì)的耐火材料而言，具體情況并不相同，且影響其耐磨性的因素也不盡相同。a)不同材質(zhì)耐火材料產(chǎn)生塑性變形的溫度不同，磨損量開始大幅度降低的溫度點(diǎn)也不同，粘土結(jié) 合碳化硅磚、高鋁磚、鉻剛玉磚和剛玉磚磨損量開始明顯下降的溫度點(diǎn)分別為600℃、800℃、800℃和1000℃。耐火材料的磨損量開始明顯下降的溫度與材料的雜質(zhì)組成、含量相關(guān) ；顯然，純度較高的材料對(duì)應(yīng)較高的溫度。b）比較不同材質(zhì)耐火材料的高溫耐磨性，有幾方面因素的影響。其一，耐火材料的礦物類型、組成會(huì)影響其高溫耐磨性能，由耐磨物相 為主晶相的耐火材料更耐磨。其二，材料的燒結(jié)狀態(tài)。其三，高溫下材料的塑性相。在1200℃高溫條件下有低熔點(diǎn)液相產(chǎn)生，緩沖磨損，提高材料的耐磨性，其作用會(huì)超過(guò)物相對(duì)耐 磨性的影響。

5.對(duì)于高鋁澆注料，熱處理溫度、結(jié)合劑種類、碳化硅含量、臨界粒度對(duì)其耐磨性均有影響。經(jīng)600℃、1000℃處理后的試樣 在各試驗(yàn)溫度的磨損量均較小，經(jīng)1200℃處理后的試樣的磨損量稍大一些，但不同熱處理溫度對(duì)澆注料耐磨性的影響程度不大；在常溫及1000℃試驗(yàn)溫度下，隨水泥含量增加，高鋁 澆注料的磨損量減小；1200℃試驗(yàn)溫度時(shí)，隨水泥含量增加，材料的磨損量不再減少；分別用ρ-Al2O3和鋁酸鹽水泥做結(jié)合劑，各溫度下的耐磨性區(qū)別不大；相同溫度下，高鋁澆注 料磨損量隨碳化硅含量的增加而減少，磨損量隨臨界粒度的增加而降低，這些影響因素在1200℃高溫下均被弱化了。

6.磨損介質(zhì)的種類對(duì)耐 火材料的耐磨性是有影響的。用碳化硅砂做磨損介質(zhì)時(shí)，高溫下試樣表面有粘砂現(xiàn)象，而用白剛玉代替碳化硅砂作為磨損介質(zhì)，則不易粘在試樣的表面上。對(duì)含碳化硅等在高溫條件 下可能發(fā)生氧化還原反應(yīng)的材料，其磨損量會(huì)受到試驗(yàn)氣氛的影響。

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