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耐火材料行业知识

什么是耐火材料抗酸碱、抗渣性?

  一些采购客户在购买耐火材料制品时,拿着材料清单或者窑炉设计方提供的材料性能上,要求耐火材料的抗侵蚀性,抗渣性或者是抗酸、抗碱性。可是对于这些材料的抗渣、抗酸碱性您真的知道是什么意思吗?
  耐火材料在使用过程中,其损耗主要源于3个部分。一部分是由耐火材料和炉渣的反应所引起的熔损;另一部分则是因热应力引起的龟裂和裂纹所导致的剥落损伤;再者就是因装入冶金用原材料所引起的机械碰撞以及熔融金属和炉渣等的剧烈运动所产生的机械冲刷而导致的磨擦损耗。耐火材料抗渣侵蚀性能的好坏是影响耐火材料使用寿命长短的一个重要因素,也是判断耐火材料性能优劣的一个主要指标。抗酸碱则是决定一个窑炉内衬使用什么性质耐火材料的首要条件。
  抗侵蚀性
  抗侵蚀性是指耐火材料在高温下抵抗各种侵蚀介质侵蚀和冲蚀作用的能力。由于侵蚀介质的多样性和复杂性,因此研究耐火材料抗侵蚀性的试验方法也各不相同,常用的主要用抗渣性、抗酸性、抗碱、抗玻璃液侵蚀、抗CO侵蚀性等试验方法。
  抗侵蚀性是衡量耐火材料抗化学侵蚀和机械磨损的一项非常重要的指标,对于制定正确的生产工艺,合理选用耐火材料具有重要的意义。
  影响耐火材料抗侵蚀性的因素有内在的和外在的。内在因素主要包括:耐火材料的化学、矿物组成,耐火材料的组织结构与其他性能等;外在的有:侵蚀介质的性质、使用条件(温度、压力等)以及侵蚀介质与耐火材料在使用条件下的相互作用。
  抗渣性
  耐火材料在高温下抵抗熔渣渗透、侵蚀和冲刷的能力通常被称为耐火材料的抗渣性。
  测定耐火材料的抗渣性方法分为静态法和动态法两类。静态法包括熔锥法、坩埚法和浸渍法。动态法包括回转渣蚀法、转动浸渍法(旋转圆柱体法)、撒渣法、高温滴渣法、喷渣法和感应炉法。耐火材料的抗渣性应按照国家标准GB/T8931—2007耐火材料抗揸性试验方法进行测定。
  抗酸性
  抗酸性是耐火材料抵抗酸介质的能力。测定耐火制品抗酸性的方法一般选用硫酸作为侵蚀剂。
  耐火材料的抗酸性应按照国家标准GB/T17601—2008耐火材料耐硫酸侵蚀试验方法进行测定。
  抗碱性
  抗碱性是耐火材料在高温下抵抗碱侵蚀的能力。测定耐火材料抗碱性方法,通常以无水K2CO3为侵蚀介质,有混合侵蚀法和直接接触熔融侵蚀法两种。
  耐火材料的抗碱性应按照国家标准GB/T14983—2008耐火材料抗碱性试验方法进行测定。
  附耐火材料抗渣性的测试方法
  目前常用的耐火材料抗渣侵蚀性试验有以下两种:
  一、坩埚实验法
  坩埚实验法所用的加热装置一般以电阻炉为主。渣侵蚀实验用坩埚通常使用耐火砖切割加工而成,或由耐火原料直接压制成型。坩埚的标准尺寸如图1所示。
  实验时,首先将侵蚀用渣剂装入坩埚,然后将坩埚放入电炉的恒温区内,加热至预定的实验温度并保温一定时间。降温后,将冷却到室温的坩埚从电炉中取出,并沿其中心面剖开,观察并测量其侵蚀情况。耐火材料的抗渣侵蚀性能,一般常用耐火材料试样的侵蚀量(或侵蚀深度)和炉渣在耐火材料试样中的渗透深度来分别表示。
  坩埚虽然为标准尺寸,但由于容积较小,侵蚀用渣剂的装入量有限。例如,炉渣的密度按3.0g/cm3计算,那么坩埚所能容纳的渣剂重量约为84g。但由于渣剂通常是粉体,其密度远低于3.0g/cm3,因此,实际上坩埚所能装入的渣剂量常常只有84g的一半左右。由于受侵蚀用渣剂装入量的限制,耐火材料试样的侵蚀量太少,有时几乎难以准确地进行测量。从而,各耐火材料试样之间的抗渣侵蚀性能的差异也不易正确比较。所以,渣侵蚀实验用坩埚尺寸的大小,最好应根据实际情况,特别是耐火材料的材质,渣剂的性质以及加热温度等综合因素来确定和加工制作。
  二、X射线透视实验法的实验装置和实验过程
  X射线透视实验法实际上也是坩埚实验法的一种,其实验装置如图2示。X射线透视实验法的主要特点是通过X射线透视,可以直接观察耐火材料试样在高温状态下的侵蚀过程以及熔融金属和融渣在坩埚内的运动状态,并可根据需要将整个耐火材料试样的侵蚀过程用录像设备记录下来。
  实验时,首先在坩埚内装入一定量的金属,然后将坩埚置于电炉内加热。当炉内温度达到预定的实验温度后,由炉管上部向坩埚内投入渣剂。通过X射线透视装置观察坩埚内金属和渣剂的熔化过程和反应情况,并根据需要启动录像装置记录耐火材料试样的侵蚀过程。实验结束后,将坩埚沿其中心面剖开,进一步观察并测量耐火材料试样的侵蚀情况。还可以根据需要,通过电子显微镜观察,对侵蚀实验后的耐火材料试样和渣-金界面处的微观结构进行分析。


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