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第1章耐火材料的组成与性质-热能精要
作业题(自选5个题目,上交作业时,请按学号次序排好): 1、耐火材料的定义,决定耐火材料性质的三个基本因素。 2、耐火材料在高温下损毁的原因有哪些? 2、耐火材料按化学属性分类时分为哪三类,各包括哪些耐火材料? 3、耐火材料的性质主要包括哪些。 4、耐火材料矿物组成分类,哪部分先被侵蚀? 5、耐火材料骨料和基质有哪两种结合形态,各有何特点? 6、什么是气孔率、显气孔率、闭气孔率和吸水率? 7、什么是体积密度、真密度和真比重? 8、什么是热膨胀,表示方法有哪些,有何实际意义? 9、什么是耐火材料的力学性能,包括哪些? 10、什么是耐压强度、抗折强度、高温蠕变性能 11、什么是耐火度,其与熔点的区别是什么,影响耐火度的主要因素是什么? 12、什么是高温荷重软化温度,影响它的因素有哪些,通常所说的荷重软化点指什么? 13、什么是高温体积稳定性,重烧线变化? 14、一般材料的重烧都是收缩的,为什么在砌筑窑炉等热工设备时还要留膨胀缝? 15、什么是热震稳定性,一般认为材料具备什么性能时有较好的热震稳定性? 16、什么是抗渣蚀性能,熔渣侵蚀机理有哪几种方式? * * * 下图给出了耐火材料典型的高温蠕变曲线。 1.7 耐火材料的高温使用性质 耐火制品在各种不同的窑炉中使用时,长期处于高温状态下,耐火材料耐高温的性质能否满足各类窑炉工作条件的要求,是材料选用的主要依据,因此耐火制品的高温性质也是最重要的基本性质。 (1)耐火度 耐火材料在无荷重条件下,抵抗高温作用而不熔化的性质称为耐火度。与有固定熔点的结晶态物质不同,耐火材料一般是由多种矿物组成的多相固体混合物,没有固定的熔点。其熔融是在一定温度范围内进行的,当对其加热升温至某一温度时开始出现液相(即固定的开始熔融温度),继续加热温度仍然继续升高、液相量也随之增多,直至升至某一温度全部变为液相,在这个温度范围内,液相与固相同时存在。 耐火度是一个技术指标,将被测制品按一定方法制成截头三角锥。试锥以一定升温速度加热,达到某一温度开始出现液相,温度继续升高液相量逐渐增加,粘度减小,试锥在重力作用逐渐软化弯倒,当其弯倒至顶点与底接触的温度,即为试样的耐火度。 耐火度与熔点的区别: 1、熔点指纯物质的结晶相与液湘处于平衡时的温度; 2、熔点是一个物理常数; 3、耐火材料为多相混合体,其熔融是在一定的温度范围内进行的,是一个工艺指标。 耐火度的意义:评价原料纯度和难熔程度。 (2)高温荷重软化温度 耐火材料的高温荷重软化温度也称为高温荷重变形温度,表示材料在温度与荷重双重作用下抵抗变形的能力。 高温荷重软化温度在一定程度上能表明耐火制品在与其使用情况相近的条件下的结构强度与变形情况,因而是耐火制品的重要性能指标。 耐火制品的荷重软化温度取决于制品的化学-矿物组成、组织结构、显微结构、液相的性质、结晶相与液相的比例及相互作用等。 耐火制品荷重软化温度的测定一般是在0.2MPa的固定载荷下,以一定的升温速度均匀加热,测定试样压缩0.6%、4%、40% 时的温度。试样压缩0.6%时的变形温度即为试样的荷重软化开始温度,即通常所说的荷重软化点。 试样压缩4%(2mm)-变形温度; 试样压缩40%(20mm)-溃裂点。 各种耐火材料的荷重变形曲线 1-高铝砖(Al2O370%);2-硅砖;3-镁砖; 4-粘土砖Ⅰ;5-半硅砖;6-粘土砖 Ⅱ (3)高温体积稳定性 高温体积稳定性是评价耐火材料质量的一项重要物理指标,表示耐火材料在高温下长期使用时,其外形及体积保持稳定而不发生变化的性能。 一般而言,烧成耐火制品在高温煅烧过程中,由于各种原因制品在烧成结束时,其物理化学反应往往未达到平衡状态; 另一方面,制品在烧成过程中由于窑炉温度分布不均等原因,不可避免地存在欠烧现象,这些烧结不充分的欠烧制品中,其间的物理化学反应进行得也不充分。因此制品在使用过程中受到高温长期作用时,一些物理化学变化会继续进行并伴随有不可逆的体积变化。 这些不可逆的体积变化称为残余膨胀或残余收缩,也称重烧膨胀或收缩。 重烧体积变化的大小表征了耐火制品的高温体积稳定性,对高温窑炉等热工设备的结构及工况的稳定性具有十分重要的意义。 测定意义:衡量材料烧结性能的好坏。 一般材料的重烧都是收缩的,为什么在砌筑窑炉等热工设备时还要留膨胀缝? (4)热震稳定性 耐火材料抵抗温度急剧变化而不被破坏的性能称为热震稳定性或抗热冲击性能。
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