高鋁磚磚坯常見問題、成品磚熱膨脹及熱疲勞的分析

高鋁磚成型磚坯常見問題分析

氧化鋁含量在55%以上的一種中性耐火材料。由礬土或其他氧化鋁含量較高的原料經(jīng)成型和煅燒而成。熱穩(wěn)定性高，耐火度在1770℃以上。抗渣性較好主要用于砌筑高爐、熱風(fēng)爐、電爐爐頂、鼓風(fēng)爐、反射爐、回轉(zhuǎn)窯內(nèi)襯。高鋁磚規(guī)格多，型號(hào)全，通用高鋁磚（即T字頭磚）、異型高鋁磚、高爐磚（即G字頭磚） 

就高鋁磚成型磚坯的內(nèi)部組織而言，常遇到的問題是：

(1)高鋁磚坯體壓裂(或叫層裂)，這是在加壓過程中所形成的垂直于加壓方向的層狀裂縫。造成這種現(xiàn)象除了模具上的原因外，主要是由于坯料中的空氣未得以排出所致。當(dāng)坯料水分過高時(shí)尤其容易產(chǎn)生這種層裂；另外，細(xì)粉過量、結(jié)合劑過少，以及壓力過高等不合理的工藝參數(shù)也是造成層裂的因素。

(2)高鋁磚坯體密度不均。究其原因，是由于坯料受壓時(shí)，顆粒與顆粒之間、顆粒與模壁之間存在著摩擦阻力，阻礙了壓力均勻地傳遞而造成坯體各部分受壓不均勻，致使各部分的密實(shí)度不一樣。另外，坯料的裝填高度與受壓面積之間的比例(H／D)大小，也是造成密度不均的重要因素。在加壓方向，壓力由加壓面起沿坯體高度依次降低，高鋁磚坯體的密度分布相應(yīng)由緊密到疏松；如果用雙面加壓，則坯體的密度呈兩頭密而中間疏。因此，要減小成型坯體的密度差，就需要注意模具的設(shè)計(jì)和成型加壓方式。成型的磚坯先在50～60℃的烘房中干燥至殘余水分不大于2.5％，然后方可運(yùn)到燒成工段裝窯燒成。磚類制品的燒成在倒焰窯或隧道窯中進(jìn)行。裝窯方式采用平裝，特殊高鋁磚和大型、異型高鋁磚，則需使用特別設(shè)計(jì)的工具磚。燒成制度參見高鋁磚的燒成制度。異型高鋁磚出窯后應(yīng)進(jìn)行質(zhì)量檢驗(yàn)和終造型和尺寸的冷加工。完全符合質(zhì)量要求的產(chǎn)品，終作為成品入庫。

高鋁磚的熱膨脹性分析

熱膨脹性是指材料的尺寸隨溫度的升高(或降低)而增加(或減小)的性能。高鋁磚的熱膨脹性是高鋁磚使用時(shí)的重要性能之一。爐窯在常溫下砌筑，而在高溫下使用時(shí)爐體要膨脹。為抵消因熱膨脹所產(chǎn)生的應(yīng)力，需預(yù)留膨脹縫，而且須根據(jù)高鋁磚的熱膨脹性和砌筑體的構(gòu)造情況制定正確的烘烤制度。特別是當(dāng)材料在急劇變化的條件下使用時(shí)，材料的熱膨脹性很大，很容易遭受破壞，須慎重考慮。  

高鋁磚的熱膨脹性有兩種表示方法，即線膨脹率和線脹系數(shù)。線膨脹率是指由室溫至試驗(yàn)溫度間，試樣長(zhǎng)度的相對(duì)變化率。它們是預(yù)留膨脹縫和砌體總尺寸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算的關(guān)鍵參數(shù)。線脹系數(shù)是指由室溫至試驗(yàn)溫度間，溫度每升高1℃，試樣長(zhǎng)度的相對(duì)變化率。  

高鋁磚的熱膨脹性的測(cè)定，通常采用頂桿式間接法和望遠(yuǎn)鏡直讀法。其中頂桿式間接法應(yīng)用機(jī)械測(cè)量原理，將直徑為8—10mm的柱體試樣放入裝樣管內(nèi)，試樣的一端與頂桿接觸。從室溫開始以4—5℃／min的升溫速度加熱試樣，記錄不同溫度下試樣的長(zhǎng)度，直至試驗(yàn)終點(diǎn)溫度。

按高鋁磚中Al2O3含量通常分成三等:Ⅰ等──Al2O3含量＞75％；Ⅱ等──Al2O3含量為60～75％;Ⅲ等──Al2O3含量為48～60％。

高鋁磚熱疲勞及其對(duì)蝕損的影響分析

一般認(rèn)為高鋁磚的剝落損毀可分為：?jiǎn)渭冇蔁釕?yīng)力引起的剝落(簡(jiǎn)稱熱剝落)和熔渣浸潤(rùn)等所導(dǎo)致的組織變化與熱應(yīng)力復(fù)合產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)剝落(簡(jiǎn)稱結(jié)構(gòu)剝落)。

作為熱剝落的評(píng)價(jià)方法，主要應(yīng)用能使高鋁磚產(chǎn)生較大溫差的電爐法和應(yīng)用高頻爐浸漬法等。然而，由觀察結(jié)果卻發(fā)現(xiàn)多數(shù)場(chǎng)合是：在實(shí)際窯爐的使用中，承受像實(shí)驗(yàn)室那樣大的溫差的例子很少，而由于溫差較小，同時(shí)經(jīng)過長(zhǎng)期反復(fù)加熱冷卻的熱疲勞，使組織劣化，以至破壞的情況卻不少見。也就是說，在使用高鋁磚的窯爐中，溫度經(jīng)常保持一定的例子很少見，而溫度經(jīng)常變動(dòng)的場(chǎng)合卻很多。這就說明，以往的高溫剝落評(píng)價(jià)方法是不可能再現(xiàn)實(shí)際窯爐條件的方法。另外，雖然曾經(jīng)對(duì)高鋁磚和低水泥耐火澆注料等也進(jìn)行過熱疲勞評(píng)價(jià)，但通常采用試樣經(jīng)一定次數(shù)循環(huán)的熱震損壞是在常溫下測(cè)定的，這就意味著試樣已經(jīng)過低溫范圍的冷卻，使材料出現(xiàn)了典型的脆性斷裂(在低溫可看到破壞部分)?？梢?，它也難以完全反映出窯爐內(nèi)襯高鋁磚高溫?zé)嵫h(huán)的實(shí)際機(jī)械損壞的情況。因此，這就需要利用類似在試驗(yàn)溫度下，在所選擇的溫度熱循環(huán)期間監(jiān)測(cè)實(shí)際使用中高鋁磚逐漸損壞的情況。

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