高铝砖的成分(fēn)功能(néng)及蠕变断裂机理(lǐ)
2023-02-10 11:56:07 点击：
随着高铝砖A1203含量的增加，莫来石和刚玉成分(fēn)的数量也增加了，玻璃也相应减少了，高铝耐火砖的耐火性和密度也增加了。当高铝砖A1203含量小(xiǎo)于71时．8％随着A1203含量的增加，高铝耐火砖中高温稳定晶相是莫来石。A1203含量為(wèi)71．8％以上高铝耐火砖，高温稳定晶相為(wèi)莫来石和刚玉，71．8％含量增加，刚玉含量增加，莫来石减少，铝耐火砖的高温性能(néng)相应提高。
A1203含量大于48％硅酸铝耐火砖统称為(wèi)高铝砖。A1203含量分(fēn)為(wèi)三个等级:I等(A1203>75％)；Ⅱ等(A1203為(wèi)60％～75％)；Ⅲ等(A1203為(wèi)48％～60％)。可(kě)分(fēn)為(wèi)低莫来石(包括硅線(xiàn)石)和莫来石(A1203為(wèi)48％～71．8％)，莫来石-刚玉和刚玉-莫来石(A1203為(wèi)71．8％一95％)，刚玉(A1203)％～100％)等耐火砖。
高铝砖的烧结温度取决于土矿原料的烧结性。采用(yòng)矾土矿熟料(體(tǐ)积密度)≥2．80g／cm3)原料组织结构均匀，杂质含量高，容易烧结坯體(tǐ)，但烧成温度范围窄，容易造成过烧或过烧。使用(yòng)Ⅱ分(fēn)明土熟料饼(體(tǐ)积密度)≥2．55g／cm3)由于二次莫来石化引起的膨胀和松散效应，坯體(tǐ)不易烧结，烧成温度略高。使用(yòng)Ⅲ明矾土熟料(體(tǐ)积密度)≥2．45g／cm3)组织致密，A1203含量低，烧成温度低，一般略高于熟料粘土砖烧成温度30～50℃。氧化焰中燃烧高铝耐火砖。
由于高铝耐火砖的荷载软化温度是一个重要的性质。实验结果表明，它随着高铝耐火砖中A1203含量的变化而变化：当A1203含量低于莫来石理(lǐ)论组成时，高铝耐火砖的平衡相為(wèi)莫来石玻璃相。随着A1203含量的增加，莫来石含量增加，荷载软化温度也相应增加。
在生产中，通常采用(yòng)调整泥浆颗粒组成的方法，以提高高铝耐火砖的颗粒结构特性，从而提高其耐热性和冲击性。近年来，在高铝耐火砖的成分(fēn)中添加了一定数量的合成堇青石，制造了高耐热性和冲击性的高铝耐火砖，取得了明显的效果。
随着A1203含量的增加，高铝砖的耐渣性也有(yǒu)所提高。降低杂质含量，有(yǒu)利于提高耐腐蚀性。
高铝耐火砖与粘土砖的區(qū)别在于高铝耐火砖使用(yòng)性能(néng)好，使用(yòng)寿命比粘土砖長(cháng)，已成為(wèi)建材行业广泛使用(yòng)的耐火砖之一。
高铝砖的蠕变断裂机理(lǐ)
高铝砖的另一种非線(xiàn)性断裂是在高温下变形时遇到的蠕变损伤。在这些条件下，纯耐火氧化物(wù)材料的变形主要来自晶體(tǐ)边界滑动。对于小(xiǎo)变形，晶體(tǐ)边界滑动速度比例為(wèi)剪应力；对于较大的变形，由于晶體(tǐ)边界不均匀，其几何不集成会导致相邻晶粒之间的咬合。当晶體(tǐ)边界迁移以调整这种不规则时，晶體(tǐ)边界的滑动速率就会降低。因此，在晶體(tǐ)边界區(qū)域形成高张应力，导致裂纹和气孔成核。当拉伸继续时，小(xiǎo)气孔就会扩大。在多(duō)晶材料中，这个过程是一个體(tǐ)积扩散过程。在粘性晶體(tǐ)边界的材料中，气孔生長(cháng)的机制可(kě)能(néng)是晶體(tǐ)边界的粘性流动。
气孔变大的后果是横截面固相面积减小(xiǎo)，单位面积应力加大，然后断裂直至损坏。粒状结构多(duō)孔高铝砖在高温使用(yòng)中的蠕变断裂形式是取自平炉顶部使用(yòng)的镁铝砖在过热条件下使用(yòng)后残余砖抛光照片的实际例子。图中显示，在自身重量的作用(yòng)下，气孔从冷端逐渐增大，在继续承受自身重量的作用(yòng)时，与工作面几乎平行的裂缝（断裂）。
含有(yǒu)高液相铝砖的蠕变断裂通常是由于扩散的结果。因此，高铝砖的蠕变断裂现象会随温度而变化，蠕变速度会随温度而变化。当曲線(xiàn)倾斜度大于1500℃时，表明温度液相开始急剧形成的事实。由于蠕变断裂是扩散的结果，因此无法测量确切的蠕变强度，但随着应力和温度的增加，断裂所需的时间将缩短。这种情况表明，实验数据有(yǒu)效的方法是蠕变-断裂曲線(xiàn)。如果在断裂前绘制对数对作用(yòng)应力，则可(kě)以在高铝砖蠕变-断裂过程范围内正确表示数据。过热导致镁铝砖高温蠕变断裂路径的实际例子。
如何保护使用(yòng)中的高铝砖？
冶金等工业部门的热工设备，只有(yǒu)连续自动控制高铝砖衬里的状态和高铝砖的系统保护，才能(néng)使设备可(kě)靠运行。
高铝砖系统保护措施的起初是在使用(yòng)过程中经常测量衬里的厚度。
我们已经知道有(yǒu)几种方法可(kě)以找到高铝砖的损坏速度，如肉眼、原子、衬里温度等。现在研究了激光干扰分(fēn)析，可(kě)以确定高铝砖衬里的残余厚度，精度小(xiǎo)于1mm。
内衬不同區(qū)域高铝砖的损坏速度经常不断测量，砌體(tǐ)用(yòng)坯的厚度可(kě)以相同。
高铝砖的保护有(yǒu)几个方面：
(1)冷却砌體(tǐ)的高铝砖，直到用(yòng)水的护板完全取代内衬；
(2)用(yòng)喷补、涂抹、粘附等方法恢复损坏层的高铝砖；
(3)降低侵蚀性；
(4)高铝砖内衬，规定使用(yòng)温度和气统的标准额；
(5)改进砌體(tǐ)构件和砌體(tǐ)结构的目的是降低热机械应力。
