耐火保溫材料耐熱震性的檢測
作者：admin 發布時間：2019-11-22 03:58:23 點擊率：667
耐火保溫材料耐熱震性的檢測，我國適用于水泥容用致密定形耐火材料的有YB/T376.1-1995耐火制品抗熱震性試驗方法（水急冷法）、YB/T376.2-1995耐火制品抗熱震性試驗方法(空氣急冷法）和YB4018-91耐火制品抗熱震試驗方法三個并行標準。
1.YB/T376.1-1995(水急冷法）
①試樣尺寸：長×寬×高=(200~230)mm×(100~150)mm×(50~100)mm的直型磚，實際多采用尺寸230mm×114mm×65mm的標準磚。
2加熱方式：將試樣的一段插入1100℃的電爐內。試樣受熱面距爐門內側50mm,距發熱體表面不小于30mm。試樣入爐后，爐溫降低不得大于50℃，并應在5min內恢復1100℃，接著在1100℃保溫15min。
③冷卻方式：將試樣的熱端浸入5~35℃的流動水中，深度為（50±5)mm,水冷3min,在空氣中晾干5min。如試樣未到破損條件，放入爐中繼續試驗。
④評價標準：試樣熱端面的面積破損達到一半以上所需熱震次數。
2.YB/T376.2-1995(空氣急冷法）
①試樣尺寸：長×寬×高=114mm×64mm×64mm的長方體。
②加熱方式：試樣放入950℃的電爐內。試樣入爐后，爐溫降低不得大于50℃，應在5min內恢復950℃，在950℃保溫30min并應以一個長面放置，不得疊放。試樣與試樣、試樣與爐壁間距不小于10mm。
③冷卻方式
用壓縮空氣吹5min。壓縮空氣噴嘴要正對試樣噴吹面的對角線交時間5min。壓縮空氣為室溫，不含水滴。噴嘴前壓力為0.1MPa,噴嘴距離試樣噴吹面中心100mm。
④評價標準：冷卻后，以0.3MPa的最大應力對試樣彎曲試驗。如果試樣在0.3MPa彎曲應力的作用下破損，則認為未通過該次熱震。如果試樣經受住了0.3MPa應力的作用，則認為通過該次熱震，試驗反復進行，直至試樣破損或熱震達到預定的次數。
3. YB4018-91耐火制品抗熱震試驗方法
①試樣尺寸：長×寬×高=230mm×114mm×31mm或230mm×65mm×31mm的長方體。
②加熱方式：使230mm×31mm的一面受熱，以10℃/min的速率加熱試樣到800℃，再以5℃C/min的速率加熱到1000℃，保溫30min。
③冷卻方式：將試樣取出，放在不通風的試樣架上，自然冷卻。
④評價標準：測定試樣經一次熱震前后的抗折強度，以強度衰減率判定抗熱震性的好壞。
從以上可知：水冷法的熱震條件最為苛刻，空氣急冷法的熱震條件居中，自然冷卻法的熱震條件最為溫和。所以，它們分別適合測試抗熱震性好、抗熱震性一般和抗熱震性差的耐火材料。
水冷法有簡單、快速、廉價的優點，適合水泥窯用耐火材料的日常生產檢驗。但是，該方法的測試結果離散性大，測試所需試樣多。因測試條件差別，各實驗室的檢測結果可能差異很大。YB/T376.1-1995不能用于測試易水化材料(如白云石磚）和一些尺寸、形狀特異制品。
空氣急冷法熱景條件比較溫和。目前，耐火材料的抗熱震性越來越高，使用空氣急冷法很難使耐火材料破壞，測試工作量越來越大。目前，在許多西方公司的產品手冊上都寫明普通鎖銘磚、直接結合鎂銘磚、鎂鋁尖晶石和各種新型無銘堿性磚的抗熱震性都>100次。這樣，就區分不了普通鎂銘磚、直接結合鎂銘磚、鎂鋁尖品石和各種新型無絡堿性磚抗熱震性的強弱。因為這些材料的抗熱震性都>100次，所以，除白云石等材料以外，國內廠家很少采用空氣急冷法控制耐火材料的生產。YB4018-91耐火制品抗熱震試驗方法規定的試驗條件更加溫和，更少有人使用。
如果研制新型耐火材料，推薦采用熱震疲勞試驗，以試驗中樣品抗折強度損失的趨勢來表征材料的抗熱震性。
4.熱震疲勞試驗
水泥窯中，耐火材料的損壞是一個漸進過程，窯襯經受的熱震遠沒有YB/T 63376.1-1995規定的水冷試驗那樣苛刻。所以，用強制風冷試驗方法進行熱震和測定試驗中強度的損失來評價耐火材料的抗熱震性更為符合實際情況。推薦采用的抗熱震疲勞試驗的技術條件如下
①采用高溫抗折強度試樣的標準尺寸25mm×25mm×150mm,以利用現有模具制作定形或不定形耐火材料試樣。
②加熱采用RJX-14型硅碳棒電爐，爐膛尺寸（長×寬×高）500mm×250mm×200mm,電爐功率14kW,SiC發熱體12根，可調電壓擋數為12,參考操作電壓220V,電流強度60A。
③冷卻在特制的風箱中進行。該風箱一端裝有風機，功率為370kW,轉速2800r/min,風量8.5m³/min,風壓780Pa。風箱的導嘴長300mm,主體部分的尺寸1000mm×400mm×200mm。風箱中設有可以靈活轉動的試樣架，一次可以在架上放置20條試樣。采用風箱可以避免冷卻風的中途散失，樣架的轉動可以保證各試件均勻冷卻。由此，該裝置明顯減少了試驗誤差，且大幅提高了試驗效率，如圖所示。
抗熱震風冷裝置示意圖
④試驗步驟，種材料的試條數不應少于7根。一般情況下，0次和最后一次熱震至少需要2根試條。例如，0次和10次各安排2根試條，3次和7次各安排1根試條，還有1根備用。
試驗時，先將2塊墊磚（230mm×64mm×32mm的黏土磚）放入爐內預熱，將爐子升至預定溫度，保溫30min以上。然后，開啟爐門用鐵鉗拖出墊磚，將墊磚放在鐵鍬上，將鐵鍬放在耐火纖維氈上，快速鋪上試條，再送入爐內。試樣入爐內后，要求爐溫在5min內恢復至預定溫度，將試樣在預定溫度保溫15min以上，就可以重新開啟爐門對試條進行鼓風冷卻。
冷卻時，先打開冷卻風機，從爐內取出墊磚，用鐵鉗將試條夾起并均勻地放在試樣架上，一邊鼓風冷卻，一邊轉動試樣架，冷卻7min后可以將試條取出，放在墊磚上，將載有試樣的墊磚重新塞入爐內。一次熱震大約需要花費30min。為減少散熱，試驗要快速操作，隨時注意關閉爐門，并用耐火纖維覆蓋取出的墊磚。
⑤加熱和冷卻條件的選擇：950℃風冷、1100℃風冷、950℃水冷或1100℃水冷。對抗熱震性較差的材料如白云石磚、鎂磚等可選950℃風冷；對抗熱震性較好的材料如尖晶石磚、抗剝落高鋁磚可選1100℃風冷；對抗熱震性極好的材料如碳化硅等選擇1100℃水冷。總之，試驗就是要將耐火材料試樣分成三、六、九等，以便淘劣選優，再接著優中選優。
⑥熱震次數的選擇。熱震中耐火材料破壞機理不盡相同，強度損失趨勢也有很大差別。圖顯示了熱震中常見的強度損失形式。
熱震中不同耐火材料的強度損失趨勢
由圖可見，類型為A的材料熱震后強度不變。類型C強度減速下降，熱震開始時強度損失快，后期損失慢。類型B呈線形下降的趨勢。熱震試驗中，類型D強度大幅降低，接著損毀。類型E強度加速下降，熱震開始時強度損失慢，但熱震后期強度損失快。因此，材料的抗熱震性排序為A>C>B,而E、D均不合格。
一些復合耐火材料由不同的原料制成。這些原料具有明顯不同的熱膨脹系數。燒成后，材料中可能存在殘余應力。熱震中，熱應力降低強度，但退火又提高強度。所以，熱疲勞試驗后一些材料可能具有反常的強度曲線。這樣，研制新型耐火材料時就需要進行10次，甚至更多次數的熱震，并借助于熱疲勞試驗獲得的整條強度曲線而不僅僅是曲線上的某個點來判定材料的抗熱震性。
1.YB/T376.1-1995(水急冷法）
①試樣尺寸：長×寬×高=(200~230)mm×(100~150)mm×(50~100)mm的直型磚，實際多采用尺寸230mm×114mm×65mm的標準磚。
2加熱方式：將試樣的一段插入1100℃的電爐內。試樣受熱面距爐門內側50mm,距發熱體表面不小于30mm。試樣入爐后，爐溫降低不得大于50℃，并應在5min內恢復1100℃，接著在1100℃保溫15min。
③冷卻方式：將試樣的熱端浸入5~35℃的流動水中，深度為（50±5)mm,水冷3min,在空氣中晾干5min。如試樣未到破損條件，放入爐中繼續試驗。
④評價標準：試樣熱端面的面積破損達到一半以上所需熱震次數。
2.YB/T376.2-1995(空氣急冷法）
①試樣尺寸：長×寬×高=114mm×64mm×64mm的長方體。
②加熱方式：試樣放入950℃的電爐內。試樣入爐后，爐溫降低不得大于50℃，應在5min內恢復950℃，在950℃保溫30min并應以一個長面放置，不得疊放。試樣與試樣、試樣與爐壁間距不小于10mm。
③冷卻方式
用壓縮空氣吹5min。壓縮空氣噴嘴要正對試樣噴吹面的對角線交時間5min。壓縮空氣為室溫，不含水滴。噴嘴前壓力為0.1MPa,噴嘴距離試樣噴吹面中心100mm。
④評價標準：冷卻后，以0.3MPa的最大應力對試樣彎曲試驗。如果試樣在0.3MPa彎曲應力的作用下破損，則認為未通過該次熱震。如果試樣經受住了0.3MPa應力的作用，則認為通過該次熱震，試驗反復進行，直至試樣破損或熱震達到預定的次數。
3. YB4018-91耐火制品抗熱震試驗方法
①試樣尺寸：長×寬×高=230mm×114mm×31mm或230mm×65mm×31mm的長方體。
②加熱方式：使230mm×31mm的一面受熱，以10℃/min的速率加熱試樣到800℃，再以5℃C/min的速率加熱到1000℃，保溫30min。
③冷卻方式：將試樣取出，放在不通風的試樣架上，自然冷卻。
④評價標準：測定試樣經一次熱震前后的抗折強度，以強度衰減率判定抗熱震性的好壞。
從以上可知：水冷法的熱震條件最為苛刻，空氣急冷法的熱震條件居中，自然冷卻法的熱震條件最為溫和。所以，它們分別適合測試抗熱震性好、抗熱震性一般和抗熱震性差的耐火材料。
水冷法有簡單、快速、廉價的優點，適合水泥窯用耐火材料的日常生產檢驗。但是，該方法的測試結果離散性大，測試所需試樣多。因測試條件差別，各實驗室的檢測結果可能差異很大。YB/T376.1-1995不能用于測試易水化材料(如白云石磚）和一些尺寸、形狀特異制品。
空氣急冷法熱景條件比較溫和。目前，耐火材料的抗熱震性越來越高，使用空氣急冷法很難使耐火材料破壞，測試工作量越來越大。目前，在許多西方公司的產品手冊上都寫明普通鎖銘磚、直接結合鎂銘磚、鎂鋁尖晶石和各種新型無銘堿性磚的抗熱震性都>100次。這樣，就區分不了普通鎂銘磚、直接結合鎂銘磚、鎂鋁尖品石和各種新型無絡堿性磚抗熱震性的強弱。因為這些材料的抗熱震性都>100次，所以，除白云石等材料以外，國內廠家很少采用空氣急冷法控制耐火材料的生產。YB4018-91耐火制品抗熱震試驗方法規定的試驗條件更加溫和，更少有人使用。
如果研制新型耐火材料，推薦采用熱震疲勞試驗，以試驗中樣品抗折強度損失的趨勢來表征材料的抗熱震性。
4.熱震疲勞試驗
水泥窯中，耐火材料的損壞是一個漸進過程，窯襯經受的熱震遠沒有YB/T 63376.1-1995規定的水冷試驗那樣苛刻。所以，用強制風冷試驗方法進行熱震和測定試驗中強度的損失來評價耐火材料的抗熱震性更為符合實際情況。推薦采用的抗熱震疲勞試驗的技術條件如下
①采用高溫抗折強度試樣的標準尺寸25mm×25mm×150mm,以利用現有模具制作定形或不定形耐火材料試樣。
②加熱采用RJX-14型硅碳棒電爐，爐膛尺寸（長×寬×高）500mm×250mm×200mm,電爐功率14kW,SiC發熱體12根，可調電壓擋數為12,參考操作電壓220V,電流強度60A。
③冷卻在特制的風箱中進行。該風箱一端裝有風機，功率為370kW,轉速2800r/min,風量8.5m³/min,風壓780Pa。風箱的導嘴長300mm,主體部分的尺寸1000mm×400mm×200mm。風箱中設有可以靈活轉動的試樣架，一次可以在架上放置20條試樣。采用風箱可以避免冷卻風的中途散失，樣架的轉動可以保證各試件均勻冷卻。由此，該裝置明顯減少了試驗誤差，且大幅提高了試驗效率，如圖所示。
抗熱震風冷裝置示意圖
④試驗步驟，種材料的試條數不應少于7根。一般情況下，0次和最后一次熱震至少需要2根試條。例如，0次和10次各安排2根試條，3次和7次各安排1根試條，還有1根備用。
試驗時，先將2塊墊磚（230mm×64mm×32mm的黏土磚）放入爐內預熱，將爐子升至預定溫度，保溫30min以上。然后，開啟爐門用鐵鉗拖出墊磚，將墊磚放在鐵鍬上，將鐵鍬放在耐火纖維氈上，快速鋪上試條，再送入爐內。試樣入爐內后，要求爐溫在5min內恢復至預定溫度，將試樣在預定溫度保溫15min以上，就可以重新開啟爐門對試條進行鼓風冷卻。
冷卻時，先打開冷卻風機，從爐內取出墊磚，用鐵鉗將試條夾起并均勻地放在試樣架上，一邊鼓風冷卻，一邊轉動試樣架，冷卻7min后可以將試條取出，放在墊磚上，將載有試樣的墊磚重新塞入爐內。一次熱震大約需要花費30min。為減少散熱，試驗要快速操作，隨時注意關閉爐門，并用耐火纖維覆蓋取出的墊磚。
⑤加熱和冷卻條件的選擇：950℃風冷、1100℃風冷、950℃水冷或1100℃水冷。對抗熱震性較差的材料如白云石磚、鎂磚等可選950℃風冷；對抗熱震性較好的材料如尖晶石磚、抗剝落高鋁磚可選1100℃風冷；對抗熱震性極好的材料如碳化硅等選擇1100℃水冷。總之，試驗就是要將耐火材料試樣分成三、六、九等，以便淘劣選優，再接著優中選優。
⑥熱震次數的選擇。熱震中耐火材料破壞機理不盡相同，強度損失趨勢也有很大差別。圖顯示了熱震中常見的強度損失形式。
熱震中不同耐火材料的強度損失趨勢
由圖可見，類型為A的材料熱震后強度不變。類型C強度減速下降，熱震開始時強度損失快，后期損失慢。類型B呈線形下降的趨勢。熱震試驗中，類型D強度大幅降低，接著損毀。類型E強度加速下降，熱震開始時強度損失慢，但熱震后期強度損失快。因此，材料的抗熱震性排序為A>C>B,而E、D均不合格。
一些復合耐火材料由不同的原料制成。這些原料具有明顯不同的熱膨脹系數。燒成后，材料中可能存在殘余應力。熱震中，熱應力降低強度，但退火又提高強度。所以，熱疲勞試驗后一些材料可能具有反常的強度曲線。這樣，研制新型耐火材料時就需要進行10次，甚至更多次數的熱震，并借助于熱疲勞試驗獲得的整條強度曲線而不僅僅是曲線上的某個點來判定材料的抗熱震性。
