熱穩(wěn)定性:耐火內(nèi)襯在交變溫度條件下保持其體積(尺寸) 、強(qiáng)度穩(wěn)定的性能,稱為熱穩(wěn)定性。

表示耐火內(nèi)襯熱穩(wěn)定性的主要指標(biāo)是重?zé)€收縮和抗熱震次數(shù)。這些指標(biāo)國家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中均有明確規(guī)定。

加熱爐的蓄熱體,燒咀磚、吊掛磚和水冷爐筋管包扎等所用耐火材料,其內(nèi)部溫度梯度大或承受頻繁溫度變化。按斷裂力學(xué)理論,前者會產(chǎn)生各部位脹縮不均,后者會出現(xiàn)體積膨脹或收縮交替變化,都可能在制品內(nèi)部產(chǎn)生熱應(yīng)力,這種應(yīng)力如果得不到及時吸收或釋放,必然引起制品內(nèi)部裂紋源的擴(kuò)展,當(dāng)其擴(kuò)展到臨界尺寸時,使制品整體或局部發(fā)生脆性斷裂,出現(xiàn)掉片或破壞,這是各類耐火制品,尤其是經(jīng)整體燒結(jié)耐火磚襯損壞的重要原因之一。

為了改善耐火內(nèi)襯的熱穩(wěn)定性,設(shè)計選材時可從以下幾個方面著手:首先:選用新型高技術(shù)耐火澆注料替代經(jīng)整體燒結(jié)的耐火磚。未經(jīng)整體燒結(jié)的耐火澆注內(nèi)襯,不僅重?zé)€變化小,而且易于吸收熱應(yīng)力,阻止裂紋源的擴(kuò)展。

其次:在耐火內(nèi)襯中引入ZrO2 ,對澆注體實現(xiàn)強(qiáng)韌化處理。這是因為ZrO2 在加熱爐工作溫度下會發(fā)生如下晶形轉(zhuǎn)變。

這是一個快速切變的馬氏體相變,使ZrO2 晶粒產(chǎn)生818～917%的體積脹縮效應(yīng),在晶粒邊界出現(xiàn)顯微裂紋,它可吸收耐火內(nèi)襯熱脹冷縮時的應(yīng)力,并阻止裂紋源的擴(kuò)展,達(dá)到強(qiáng)韌化的目的。

應(yīng)當(dāng)指出,用Al2O3 - SiO2 系耐火澆注料及其預(yù)制品制作加熱爐耐火內(nèi)襯,除控制CaO、Fe2O3、MgO、K2O、Na2O 等雜質(zhì)外,還應(yīng)適當(dāng)控制其Al2O3含量。實踐證明,過高的Al2O3 含量,不僅增高材料成本,而且還會惡化內(nèi)襯的熱穩(wěn)定性。我們認(rèn)為,加熱段,均熱段選用Al2O3 含量～60% ,吊掛磚,爐筋管包扎選用Al2O3 + ZrO2 含量～50%,燒咀磚、蓄熱體選用Al2O3 + ZrO2 含量60～70%左右即可。

此外,在某些部位如爐筋管包扎的耐火內(nèi)襯引入適量耐熱鋼纖維, 可以使其熱震性提高20 ～25%。

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