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耐火浇注料的力学性能
浏览: 发布日期:2018-06-20
耐火浇注料的广泛应用,除了具有较高的耐高温性、抗侵蚀性外,其力学性能也是不可忽视的优点特性。河南康辉耐材小编为你介绍耐火浇注料的力学性能。
力学性能是指材料在不同温度下抵抗因外力作用产生各种变形和应力而不破坏的能力性能。其外力有压缩应力、弯曲应力、拉应力、剪切力、摩擦力和撞击力等。力学性能包括不同温度下的强度、弹性和塑性等,其检验项目有:耐压强度、抗折强度、抗拉强度、扭转强度和黏结强度,耐磨性、弹性模量和高温蠕变等。这些性能是表征材料抵抗外力破坏的能力,也是判断材料使用范围和探讨损毁机理的依据。
耐火浇注料的力学性能可以判断浇注料的质量。例如:强度的高低,可判断材料的优劣。CA-50水泥耐火浇注料的1400℃烧后耐压强度约为26MPa,当将水泥用量从15%左右减至5%-8%时,配制成的低水泥耐火浇注料,1400℃烧后耐压强度为60-100MPa,应当指出,材料的力学性能与其矿物相有密切的关系,也与材料的配合比、施工制作方法、烘烤制度和使用条件有密切关系。对于不定形耐火材料来说,常温强度十分重要,是决定其施工后拆模的依据。另外,材料的各项性能指标,不能与定型耐火制品的笼统相比。因为不定形耐火材料是不烧的,其性能检验是在试样焙烧中或初次烧成后进行的,而定型耐火制品是烧成的,检验时相当于进行了二次焙烧。
一、耐压强度
强度通常用兆帕(MPa)表示。试样成型后必须进行养护,其养护制度分为自然养护、潮湿养护、标准养护和加热养护等,并规定养护时间为1天和3天。
(1)常温耐压强度
常温耐压强度系指养护到期的试样、在室温下单位面积上所能承受的极限压力,即在室温下试样受到压力负荷的作用而破坏时的极限应力。其强度的大小,取决于结合剂及其外加剂的种类和用量、原材料纯度、配合比、拌和用液体数量、施工方法和养护制度等因素的影响。常用耐火浇注料的耐压强度如下表:
浇注料材质名称 养护条件 常温耐压强度MPa
    1d 3d
磷酸黏土质 自然 10-18 20-28
水玻璃黏土质 自然 20-26 33-40
CA-50水泥黏土质 标准 17-25 29-41
黏土结合高铝质 自然 4-7 5-8
低水泥高铝质 自然 12-16 13-18
超低水泥高铝质 自然 8-12 10-16
(2)烘干和烧后耐压强度
烘干耐压强度系指养护到期的试样,经烘干后单位面积上所能承受的极限压力。该指标是窑炉设计的依据,也是评价材料性能的参照标准。应当指出,不定形耐火材料性能的检验一般是用烘干后的试样。烧后耐压强度系指试样经加热到指定温度并保温后,随炉自然冷却至室温,其单位面积上所能承受的极限压力。该指标能宏观地分析材料的矿物组成及其组织结构的变化,也能预示其某些使用性能。例如,CA-50水泥耐火浇注料的中温强度低,在使用过程中其炉衬易发生开裂或剥落现象:黏士结合耐火浇注料的烧后强度,随着温度的升高而增大,即中温强度几乎
不降低,因此较少发生剥落现象。应当指出,试样在大于1300℃的温度下焙烧,其烧后强度与定型耐火制品的常温强度类似。耐火浇注料的烘干和烧后耐压强度如下图:
从中看出,低水泥、超低水泥和无水泥耐火浇注料的中温强度不降低,其高温烧后耐压强度,比传统耐火浇注料的高1倍以上,达到100MPa左右。
(3)高温耐压强度
高温耐压强度系指试样在指定的高温状态下受到压力负荷的作用而破坏时的极限应力它是评价不定形耐火材料的耐磨性、抗渣性和抗剥落性等性能的依据,也是选择材料及其使用部位的依据。耐火浇注料的高温耐压强度如下:
浇注料材质名称 烘干和烧后耐压强度MPa
  110℃ 1000℃ 1200℃ 1400℃ 1500℃
磷酸黏土质 22-31 25-29 27-31 25-35  
磷酸高铝质 25-32 27-37 31-39 33-41  
水玻璃黏土质 27-34 35-45      
CA-50水泥高铝质 24-29 18-25 14-19 20-31  
CA-50水泥黏土质 20-26 19-27 14-19 20-29  
黏土结合高铝质 7-9 20-30   30-45  
低水泥高铝质 35-60 40-70   70-98 90-104
超低水泥高铝质 25-50 60-80   60-90 95-110
无水泥高铝质 10-20 35-80     90-100
二、抗折强度
(1)常温抗折强度
常温抗折强度系指养护到期的试样,在室温下受到弯曲负荷作用而断裂时的极限应力检测时,在三点弯曲装置上上,如图7-1-7所示,以规定的加荷速度对规定尺寸的试样施加张应力,直至断裂为止,每组试样3条,首先,测定试样中部的宽度和高度,准确至0.1mem其以试样成型侧面作承压面,置于抗折夹具的支撑上,调整加压辊与试样接触,然后施压。
(2)烘干和烧后抗折强度
烘干抗折强度系指养护到期的试样,经烘干后受到弯曲负荷作用而断裂时的极限应力烧后抗折强度系指试样经加热到指定温度并保温后,随炉自然冷却至室温,其单位断面积上所能承受的极限压力。检验时,与常温抗折强度相同
(3)高温抗折强度
高温抗折强度系指试样在三点弯曲装置上和高温状态下受到弯曲负荷作用而断裂时的极限应力,亦称为热态抗折强度,试验温度系指试样中部张力面上的温度,保温时间为0.5h.耐火浇注料的高温抗折强度如下表:
浇注料材质名称 加热温度℃ 浇注料材质名称 加热温度℃
  1100 1400   1100 1400
CA-50水泥高铝质 4-6 0.6-0.9 氧化铝水泥高铝质 11-16 3.0-4.5
低水泥高铝质 9-13 1.8-2.5 黏土结合高铝质 6-8 1.0-1.5
超低水泥高铝质   1.8-2.6      
三、黏结强度及其他强度
(1)黏结强度。一般是用于测定耐火泥浆与烧成耐火砖或不烧砖、耐火喷涂料和耐火涂抹料与壳体或衬体之间黏结能力的,对材料的砌筑,施工和使用具有重要意义冷态抗折路结强度系指试样在室温下受弯时结面所能承受的极限应力。热抗折结强度系指试样黏结面在加热状态时所能承受的极限力冷态抗剪结强度系指试样黏结面所能承受而极限平均剪应力。抗折强度和抗剪强度一般是检验耐火泥浆粘结能力的额,可做烘干和烧后的强度。
(2)其他强度。其他强度主要是指抗拉和扭转等强度。抗拉强度是指试样收到拉伸作用功能时所能承受的极限应力;扭转强度是指试样受到扭转或剪切时所承受的极限应力。这两种强度都是在高温下测试较为准确,因此也称为高温抗拉强度和高温扭转强度,表示浇注料在温度变化时抵抗拉伸力和剪切力的能力。
四、耐磨性。
耐磨性是指教主来哦抵抗磨檫蚀损的能力,可判断浇注料在磨损和冲刷环境中的使用性。耐磨性分为磨檫、冲刷和撞击。
五、弹性模量。
弹性模量是指试样在弹性限度内受外力作用产生变形,除去外力后仍回复到原来的形状,此时的应力和应变的比值。他表示浇注料抵抗变形的能力。
六、高温蠕变性。
当材料处于高温状态下,承受小于其极限强度的某一恒定荷重时,将会发生塑性变形,并随时间的正价二不断加大,知道材料被破坏,这种现象称为蠕变。浇注料在高温状态下不但要考虑其强度,还要考虑使用时间和使用温度。它是判断浇注料使用性能的重要依据。
 
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