高鋁磚性能關(guān)系及配方選擇

高鋁磚韌性與抗熱震性有什么關(guān)系

高鋁磚韌性與高鋁磚的抗熱震性有著密切的關(guān)系，也是屬于相輔相成的關(guān)系。改善高鋁磚韌性的方法：采取一定的措施，使高鋁磚形成某種顯微結(jié)構(gòu)，產(chǎn)生耗能機(jī)制，阻礙裂紋擴(kuò)展，提高高鋁磚的韌性。下面由河南耐火材料廠家為大家簡單分析一下高鋁磚的增韌問題。
高鋁磚中存在結(jié)構(gòu)缺陷，固有氣孔和裂紋，在外力作用下，裂紋容易起動(dòng)，又缺乏耗能機(jī)制，易發(fā)生脆性斷裂，對(duì)高鋁磚的增韌途徑可以對(duì)顯微結(jié)構(gòu)進(jìn)行控制，減小裂紋的尺寸，控制雜質(zhì)和氣孔的數(shù)量及分布等。也可以通

過增加能量耗散機(jī)構(gòu)和設(shè)置障礙，阻止裂紋擴(kuò)展。相變?cè)鲰g、顯微裂紋增韌等都可產(chǎn)生耗能機(jī)構(gòu)，彌散第二相顆粒，可使裂紋擴(kuò)展遇到障礙，發(fā)生裂紋偏轉(zhuǎn)增韌。這些措施都可以阻礙裂紋進(jìn)一步擴(kuò)展，提高高鋁磚韌性從而提高高鋁磚的抗熱震性。

高鋁磚高溫彎曲應(yīng)力一應(yīng)變關(guān)系

耐火材料的高溫力學(xué)性能通常采用荷重軟化溫度、高溫壓蠕變和高溫抗折強(qiáng)度等來表征。但荷重軟化溫度和高溫壓蠕變描述的只是試樣在恒定壓應(yīng)力下的變形－溫度關(guān)系和變形-時(shí)間關(guān)系。高溫抗折強(qiáng)度反映的只是試樣所能承受的大應(yīng)力，它們均不能描述材料在高溫下受力時(shí)的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系。

為了更全面、更深入地研究耐火材料在高溫下的力學(xué)性能，我公司采用研制的高溫彎曲應(yīng)力一應(yīng)變測試儀研究了一級(jí)高鋁磚DL-80、二級(jí)高鋁磚GL-75和三級(jí)高鋁磚GL-55在不同溫度下的力學(xué)性能，包括應(yīng)力-應(yīng)變曲線、彈性模量、抗折強(qiáng)度和斷裂時(shí)的大變形量。結(jié)果表明：高鋁磚在不同溫度下的應(yīng)力一應(yīng)變關(guān)系可以分為彈性階段、塑性階段和粘滯流動(dòng)階段；

在低、中溫范圍內(nèi)，高鋁磚的彈性模量和抗折強(qiáng)度隨溫度的上升而增加，到達(dá)某一轉(zhuǎn)折溫度后，隨溫度的上升而明顯下降；三種高鋁磚高溫力學(xué)性能從高到低的排列順序?yàn)椋阂患?jí)高鋁磚＞二級(jí)高鋁磚＞三級(jí)高鋁磚。

高鋁磚配方的選擇

1.結(jié)合劑的選擇制造高鋁磚通常采用軟質(zhì)粘土做結(jié)合劑。粘土在配料中的主要作用是改善泥料的成型性能，并使成型和干燥后的坯體具有一定的強(qiáng)度。但是，在燒成過程中，粘土中的游離SiO2與高鋁礬土熟料中的游離A12O3發(fā)生二次莫來石化反應(yīng)，該反應(yīng)隨著結(jié)合粘土加入量的增多而加劇。二次莫來石化反應(yīng)愈強(qiáng)，燒后高鋁磚氣孔率則愈高，強(qiáng)度和體積密度下降的可能性也愈大。

從這點(diǎn)出發(fā)，應(yīng)盡量減少結(jié)合粘土在配料中的加入量。配料中粘土粉的加入量一般為5％。為了制得體積穩(wěn)定型夏等高鋁磚，可采用高鋁礬土微粉作高鋁結(jié)合劑；或用高鋁礬土微粉和粘土粉按預(yù)定比例配合，制備合成莫來石作結(jié)合劑，均可制得無二次膨脹的體積穩(wěn)定型高鋁磚。

2.顆粒組成的確定高鋁礬土熟料的顆粒組成對(duì)成型操作、坯體密度、高鋁磚密度、強(qiáng)度有著重要的影響。因此，根據(jù)不同的成型方法確定合理的顆粒組成是穩(wěn)定工藝操作、提高高鋁磚質(zhì)量的重要工藝因素。確定顆粒級(jí)配的原則是形成良好的堆積密度，對(duì)高鋁磚性能和外觀質(zhì)量無不良影響。對(duì)于夏等磚來說，還應(yīng)考慮到二次莫來石化反應(yīng)所產(chǎn)生的體膨脹。高鋁磚通常采用粗、中、細(xì)三級(jí)配料。

但是，也可采用二級(jí)或四級(jí)配料。當(dāng)采用三級(jí)配料時(shí)，各粒級(jí)的臨界尺寸為：粗顆粒3—0.5mm，中顆粒0.5—0.1mm，細(xì)粉<0.1mm。生產(chǎn)實(shí)踐表明，確定顆粒尺寸時(shí)適當(dāng)增大粗顆粒尺寸和數(shù)量可提高泥料的堆積密度，而且易于成型。燒成時(shí)，由于大顆粒料的比表面積較小，減弱了物料周圍的二次莫來石化反應(yīng)，有利于坯體的燒結(jié)。進(jìn)而使高鋁磚氣扎率降低，荷重軟化溫度和耐壓強(qiáng)度有所提高，熱穩(wěn)定性能有所改善。顆粒尺寸的放大是有一定限制的。

如果粗顆粒尺寸增大到4—5mm，則高鋁磚邊角、組織均勻程度受到影響，而且，熟料顆粒愈大，生產(chǎn)過程中的顆粒偏析也愈大。所以，大顆粒臨界尺寸不宜過大。大臨界顆粒尺寸以3mm為宜。配料中的細(xì)粉有利于坯體燒結(jié)和提高高鋁磚的密度。加入適量的細(xì)粉，不但能使高鋁磚在燒成時(shí)發(fā)生的二次莫來石化反應(yīng)在細(xì)粉中進(jìn)行，防止由于在粗顆粒周圍發(fā)生二次莫來石比反應(yīng)造成坯體松散；而且由于細(xì)粉的燒結(jié)作用所產(chǎn)生的燒成收縮可以減弱或抵消二次莫來石化反應(yīng)所引起的體膨脹。

但是，細(xì)粉過多時(shí)，不僅坯體成型閑難、成型效率低，而且坯體容易產(chǎn)生裂紋，燒戍時(shí)產(chǎn)生較大的燒成收縮，使得廢品率增加。鑒于此，細(xì)粉加入量以50％左右為宜。配料中的中間顆粒既無粗顆粒的骨架作用，也不具有細(xì)粉的燒結(jié)作用。在生產(chǎn)工藝流程中，根據(jù)生產(chǎn)的具體條件，中間顆粒的加入量通常限制在低數(shù)量。一般來說，減少中間顆粒的加入量，可以改善泥料的堆集密度，提高高鋁磚的體積密度、改善高鋁磚的熱穩(wěn)定性能。

但是，如果全部取消中間顆粒，在粗顆粒尺寸較大的條件下，高鋁磚燒后不僅產(chǎn)生龜裂，外觀質(zhì)量不好，而且給物料的處理帶來一定的陽難。一股來混，中間顆粒的加入量以10％左右為宜?？傊_定合理的顆粒配比，既要考慮到合理的堆積密度，限制中間顆粒加入量；又要根據(jù)成型方法的不同；、高鋁磚的性能和要求來確定臨界尺寸和各級(jí)顆粒加入量。一般制磚工藝中，粗顆粒上限通常為2—3mm，加入量為40—45％。

對(duì)于異型高鋁磚，粗顆粒上限可降低到l—2mm。1—0.1mm的中間顆粒加入量以限制在10—20%為宜；＜0.1mm的細(xì)粉加入量應(yīng)控制在40—50%，高鋁磚所采用的顆粒組成。高鋁磚配料的顆粒組成料種＞3mm3~1mm0.5~1mm＜0.1mm機(jī)制高鋁磚，%≤428~35≤1248~53手工，%≤558~63