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高铝砖的蠕变行为

添加时间:2022年2月10日  浏览次数:

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。

某厂用高铝砖砌筑最高温度为15001550℃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AL203 75%一80%,Fe2031.5%—2O%。显气孔率18%一20%,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(AlFe)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。

高铝砖

该产品的主要缺陷是荷软较低和重烧收缩较大,这是导致蠕变性能不佳的表观现象,而根本的因素是显微结构缺陷,即表现为:刚玉晶体细小(一般<50μm,个别可达100μm)且晶间有薄膜状玻璃相;莫来石虽呈柱状但晶体细小。根据统计分析,一般高铝砖的蠕变试验温度只限于1450℃;抗蠕变制品可适应15001550℃温度的检测。

遂道窑烧成带长33m,最高烧成温度为15001550℃以天燃气为燃料,空气过剩系数a= 0.91.1。因窑墙变形而损坏。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,最底层墙砖受压强为0.03MPa,当以此负荷在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),整个墙垛最大倾斜角达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),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。显示莫来石化形貌,晶体呈柱状,交织结构。这样的细小晶体是粘土结合剂生成的,而大部分莫来石晶体达数百微米分别测定了莫来石的组成,AL203 71.4872.24%,Si02 24.9125.45%.TiO2 2.84-3.08

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AL2O3SiO2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

关键词:高铝砖   蠕变   
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