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高铝砖的蠕变行为
发布时间:2024/7/2 10:51:31 浏览次数:234

       蠕变行为是耐火材料最重要的高温力学性能,它比荷重软化点更有实际意义,只要不机械地套用蠕变机理,测定其蠕变率和蠕变速率,其数据是实用的,有一定参考价值的。
       用高铝砖砌筑最高温度为1500-1550摄氏度的隧道窑烧成带,使用寿命只有1.5年左右,究其原因,便是因为蠕变导致窑墙变形、倾斜;而改用刚玉砖可使用7年。隧道窑烧成带的温度虽高,但化学侵蚀作用并不显著,故而总结出其损毁机理以蠕变和热震为主。
      高铝砖制品以煅烧铝土矿制成,含AL20375%-80%,Fe2031.5%-2.0%。显气孔率18%-20%,荷重软化点1490-1520℃,1600℃-3h的重烧收缩率为1.07%。相组成为刚玉,莫来石,AT-Ti02和玻璃相。显微结构的不均匀性是高铝砖的基本特征,颗粒的主相分为以刚玉;刚玉,莫来石和莫来石为基的三种类型,每种类型都含有含钛、铁相(TiO2,(AI,Fe)2Ti05)和玻璃相,只是程度不一而已。全刚玉质颗粒中的晶体呈粒状和短柱状,玻璃相和含铁、铁相较多,填充于晶体之间;莫来石质则反之。基质相对均匀,各相混杂分布。
       遂道窑烧成带长33m,最高烧成温度为1500-1550℃以天燃气为燃料,空气过剩而损坏。窑顶和墙壁皆附着许多熔渣,但没有明显的化学侵蚀作用。按计算,最底层墙砖支此负荷在1600℃-3h下测尺寸变化时,其蠕变率达8.95%。经1.5年压缩4-11mm(原厚度65mm)整个南角达20-30度。残砖受热面呈淡粉色;内部呈米灰色。取残砖于同样的条件(1600℃-3h-0.03MPa)下测线变化率时发现,其蠕变率只有1.07%,抗蠕变性提高了8倍。标志着显微结构具有明显变化,首先表现在气孔率的变化上,即由粗大的、贯通的气孔变成均匀分散的开口和封闭式气孔,显气孔率降至8%。近似原砖结构的低倍(50倍),表现基质气孔分布不够致密。变形后的砖的气孔分布,明显地减少,基质致密化。
      耐火材料工作者都认为蠕变是最重要的高温力学性能指标,特别是AL203-SiO2系耐火材料,蠕变行为与显微结构之间存在密切关系,故需在蠕变方程中添加结构因子。但十分复杂,以致无法应用。试验室检测时间太短,显微结构的些许变化对于多孔、不均态系统制品而言,实在是不易观察出来。工业窑炉砌体经长期热负荷作用,是观察研究蠕变和显微结构关系的最佳条件。
      该隧道窑墙砖选用一等高铝砖砌筑是不适宜的,基本理由是刚玉晶体细小且多呈粒状和晶间含有玻璃相。在长时间热压作用下,液相促使晶体滑移,导致砖体蠕变。压缩主要发生在初期。随着刚玉晶体生长和与液相反应生成莫来石,提高抗蠕变性并使结构致密化。然而,一旦砖体发生蠕变,后期的显微结构的改善也只能是延缓蠕变速率:而不可能防止窑墙倾斜。这与铝硅系耐火材料的一般蠕变行为是一致的

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