CN103969279A

CN103969279A - 一种耐火材料热震稳定性能的测试方法

Info

Publication number: CN103969279A
Application number: CN201310032764.4A
Authority: CN
Inventors: 曾鲁举
Original assignee: East China Rui Tai Science And Technology Ltd; YIXING REFRACTORY MATERIAL CO Ltd
Current assignee: East China Rui Tai Science And Technology Ltd; YIXING REFRACTORY MATERIAL CO Ltd
Priority date: 2013-01-28
Filing date: 2013-01-28
Publication date: 2014-08-06

Abstract

一种耐火材料热震稳定性能的测试方法，其特征是包括如下步骤：准备试样，将要测试的试样制备成坩埚状；准备燃料粉，金属铝粉，氧化铁粉，镁条，氯酸钾，沙粒；将金属铝粉和氧化铁粉按质量比为1:2.5～3.5混合均匀，将混合好的粉料装入试样内腔，其装入量为内腔深度的1/2～1，然后在上面加入适量的氯酸钾，选取适当长度的金属镁条插入，将准备好的试样放入沙粒中；点燃镁条，等待反应进行完全，进行自然冷却，观察冷却后的试样表面及内部，记录开裂情况、裂纹数量、宽度等信息，以此作为评价其热震稳定性能的依据；步骤五：根据记录的信息进行初步评价，利用裂纹来表征材料的热震稳定性能。本发明适用性广，操作简单方便，具有较大的实际应用价值。

Description

一种耐火材料热震稳定性能的测试方法

技术领域

本发明涉及耐火材料领域，具体是一种耐火材料热震稳定性能的测试方法，尤其涉及一种无机非金属耐火材料热震稳定性能的测试方法。

背景技术

耐火材料作为在高温下使用的一种制作材料，在其使用过程中除了要承受高温作用外，还要抵抗温度的急变对它的破坏，而材料抵抗温度急剧变化而不损坏的能力称为耐火材料的热震稳定性能。热震损坏是耐火材料两大主要损毁原因之一，其性能对耐火材料的使用至关重要。

耐火材料的热应力主要来源于两方面，一方面，由于耐火材料在加热和冷却过程中自耐火材料的表面至内部存在温度梯度，该温度梯度在材料内产生热应力导致的；另一方面，由于耐火材料组成和显微结构不均匀性产生的热应力。耐火材料的热应力损坏存在三种情况：一种是由于温度急变产生的热应力大于其强度而一次性破坏；另一种是在反复加热冷却的情况下，热应力使材料内的裂纹不断扩展最终导致破坏；第三种是即使在没有温度变化的情况下，耐火材料内部可能存在温度梯度，在高温和温度梯度的长期作用下，裂纹扩展导致破坏。

耐火材料的热震稳定性能表征了材料抵抗热应力破坏的能力，因此，测定和表征材料的热震稳定性能对耐火材料的设计、生产和使用具有重要的意义。目前测定耐火材料热震稳定性能的方法主要由以下几种：一.水急冷法：YB/T376.1-1995耐火制品抗热性震性试验方法（水急冷法），YB/T2206.2-1998耐火浇注料抗热震性试验方法（水急冷法）；二.空气急冷法：YB/T376.2-1995耐火制品抗热性震性试验方法（压缩空气急冷法），YB/T2206.1-1998耐火浇注料抗热震性试验方法（压缩空气急冷法）；三.熔钢加热法，将耐火材料反复插取入熔钢中进行加热-冷却过程等等。

目前常用的这些测试方法，均需要高温加热设备来提供一个热震环境，同时需要固定的实验环境，因此，及需要消耗大量的能源，又要受实验条件的限制。

发明内容

本发明提供了一种耐火材料热震稳定性能的测试方法，利用铝热反应原理，进行不需要高温加热设备来提供热震环境，而利用铝热反应这一放热反应来达到升温的需要，既节约实验设备用节约能源，还具有环境条件限制少等优点。

本发明的技术方案是：

本发明的原理：利用铝热反应，采用金属铝粉和氧化铁粉的混合物，采用镁条为引燃剂，氯酸钾为氧化剂。其反应方程式：

该反应为放热反应，再通过点燃镁条，氯酸钾为氧化剂，以保证镁条的继续燃烧，同时放出足够的热量引发氧化铁和铝粉的反应。由于该反应放出大量的热，只要反应已经引发，就可剧烈进行，放出的热使生成的铁熔化为液态，会产生一定量的900～1500℃的金属熔体，以此来提供和模拟高温使用环境。

本发明的技术方案：

一种耐火材料热震稳定性能的测试方法，其包括如下步骤：

步骤一：准备试样，将要测试的试样制备成坩埚状，其内腔为圆孔，直径尺寸为30～80mm，外壁厚度为内孔直径的0.5～1.5倍，内腔深度为直径的2～10倍；

步骤二：准备燃料粉，金属铝粉（80～320目），氧化铁粉（80～320目），镁条，氯酸钾，沙粒；

步骤三：将金属铝粉和铁红粉按一定比例混合均匀，其质量比为1:2.5～3.5（以1:3为宜），将混合好的粉料装入试样内腔，其装入量为内腔深度的1/2～1，然后在上面加入适量的氯酸钾，选取适当长度的金属镁条插入，将准备好的试样放入沙粒中；

步骤四：点燃镁条，等待反应进行完全，进行自然冷却，观察冷却后的试样表面及内部，记录开裂情况、裂纹数量、宽度等信息，以此作为评价其热震稳定性能的依据；

步骤五：根据记录的信息进行初步评价，裂纹的数量越多、宽度越深、开裂越严重，材料的热震稳定性能越差，如试验后无裂纹产生，则可进行检测试样的残余强度，以残余强度保持率K来评价，其中P0为材料实验前测试的抗折强度，P1为材料实验后测试的抗折强度，K越大，材料的热震稳定性能就越好。K=P_1/P_0×100%

其中，利用裂纹来表征材料的热震稳定性能时，首先对裂纹进行统计，裂纹的宽度分为三个等级，A：≥0.5mm，B：0.2～0.5mm，C：≤0.2mm；其次，依次对比不同等级的裂纹程度，A＞B＞C，即先比对A级裂纹，如果A级裂纹相同，则比对B级裂纹，如果B级相同，则以C级裂纹为评判依据；抗折强度的测量，采用三点弯曲法进行，具体依据GB/T3001-2000定型耐火制品常温抗折强度试验方法。

注意：实验应选择在室外或者空旷的室内，由于反应过程中有高温的金属熔融物喷出，需要进行试验场地隔离，实验过程中，人员不的靠近。其次，反应结束后，应进行自然冷却，不得采用水冷。再次，试验区域平铺一层沙粒承接喷出物，严禁用水承接，以防发生爆炸。

本发明的有益效果是：

本发明的耐火材料热震稳定性能的测试方法适用性广，操作简单方便，具有较大的实际应用价值。

附图说明

图1是本发明的耐火材料热震稳定性能的测试方法的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述：

一种耐火材料热震稳定性能的测试方法，包括如下步骤：

步骤一：准备试样，将要测试的试样制备成坩埚状；

步骤二：准备燃料粉，金属铝粉，氧化铁粉，镁条，氯酸钾，沙粒；

步骤三：将金属铝粉和氧化铁粉按质量比为1:2.5～3.5混合均匀，以1:3为宜，

将混合好的粉料装入试样内腔，其装入量为内腔深度的1/2～1，然后在上面加入适量的氯酸钾，选取适当长度的金属镁条插入，将准备好的试样放入沙粒中；

步骤四：点燃镁条，等待反应进行完全，进行自然冷却，观察冷却后的试样表面及内部，记录开裂情况、裂纹数量、宽度等信息，以此作为评价其热震稳定性能的依据。

步骤五：根据记录的信息进行初步评价，利用裂纹来表征材料的热震稳定性能，裂纹的数量越多、宽度越深、开裂越严重，材料的热震稳定性能越差，如试验后无裂纹产生，则可进行检测试样的残余强度，以残余强度保持率K来评价，

其中P0为材料实验前测试的抗折强度，P1为材料实验后测试的抗折强度，K越大，材料的热震稳定性能就越好，K=P_1/P_0×100%。

坩埚型试样，其内腔为圆孔，内腔直径尺寸30～80mm，外壁厚度为内孔直径的0.5～1.5倍，内腔深度为直径的1～3倍。

金属铝粉和氧化铁粉的规格均为80～320目。

利用裂纹来表征材料的热震稳定性能时包括以下步骤：

首先对裂纹进行统计，裂纹的宽度分为三个等级，A：≥0.5mm，B：0.2～0.5mm，C：≤0.2mm；

其次，依次对比不同等级的裂纹程度，A＞B＞C，即先比对A级裂纹，如果A级裂纹相同，则比对B级裂纹，如果B级相同，则以C级裂纹为评判依据；

抗折强度的测量，包括测量材料实验前测试的抗折强度P0和测量材料实验后测试的抗折强度P1，采用三点弯曲法进行，具体依据GB/T3001-2000定型耐火制品常温抗折强度试验方法。

实施例一：

铝碳质浸入式水口A与铝锆碳质浸入式水口B，准备试样尺寸：Φ120×600mm，内径为Φ60×400mm，配制燃料粉：金属铝粉（180目），氧化铁粉（180目），金属铝粉与氧化铁粉的质量比为1:3，将其混合均匀，装入试样中，装入量为内径高度的3/4，镁条（10×150mm），将镁条插入，并震实燃料粉，氯酸钾（工业纯，50g），将氯酸钾装于燃料粉的表面。将准备好的试样放置在沙粒上，确认安全后点燃镁条，待反应完毕后冷却30分钟，观察试样，记录裂纹情况：A试样：5mm裂纹1条，B试样：无裂纹，判定试样B的热震稳定性优于试样A，即，铝锆碳质浸入式水口的热震稳定性能优于铝碳质浸入式水口。

请在此补充实施例二和实施例三，以充实实施例内容。

上面所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的构思和范围进行限定，在不脱离本发明设计构思前提下，本领域中普通工程技术人员对本发明的技术方案作出的各种变型和改进，均应落入本发明的保护范围，本发明请求保护的技术内容已经全部记载在权利要求书中。

Claims

1.一种耐火材料热震稳定性能的测试方法，其特征是包括如下步骤：

步骤一：准备试样，将要测试的试样制备成坩埚状；

步骤三：将金属铝粉和氧化铁粉按质量比为1:2.5～3.5混合均匀，将混合好的粉料装入试样内腔，其装入量为内腔深度的1/2～1，然后在上面加入适量的氯酸钾，选取适当长度的金属镁条插入，将准备好的试样放入沙粒中；

步骤五：根据记录的信息进行初步评价，利用裂纹来表征材料的热震稳定性能，裂纹的数量越多、宽度越深、开裂越严重，材料的热震稳定性能越差，如试验后无裂纹产生，则可进行检测试样的残余强度，以残余强度保持率K来评价，其中P0为材料实验前测试的抗折强度，P1为材料实验后测试的抗折强度，K越大，材料的热震稳定性能就越好，K=P_1/P_0×100%。

2.根据权利要求1所述的耐火材料热震稳定性能测试方法，其特征在于所述的坩埚型试样，其内腔为圆孔，内腔直径尺寸30～80mm，外壁厚度为内孔直径的0.5～1.5倍，内腔深度为直径的1～3倍。

3.根据权利要求1所述的耐火材料热震稳定性能测试方法，其特征在于所述的金属铝粉和氧化铁粉的规格均为80～320目。

4.根据权利要求1所述的耐火材料热震稳定性能测试方法，其特征在于所述的利用裂纹来表征材料的热震稳定性能时包括以下步骤：

其次，依次对比不同等级的裂纹程度，A＞B＞C，即先比对A级裂纹，如果A级裂纹相同，则比对B级裂纹，如果B级相同，则以C级裂纹为评判依据。

5.根据权利要求1所述的耐火材料热震稳定性能测试方法，其特征在于所述的抗折强度的测量，包括测量材料实验前测试的抗折强度P0和测量材料实验后测试的抗折强度P1，采用三点弯曲法进行，具体依据GB/T3001-2000定型耐火制品常温抗折强度试验方法。