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耐火材料容易损毁,有哪些原因和措施可以预防?

编辑:耐火砖   浏览:   时间:2019-03-06

  耐火材料磨损的机理有哪些?

  耐火材料的磨损主要分为黏着磨损、磨粒磨损和腐蚀磨损三种。如果细究,磨损的机理相当复杂。发生磨损时,要认真分析问题,弄清主要矛盾,根据不同的损坏机理,采用不同的措施,通过降低工作负荷或者提高耐火材料的耐磨性来延长耐火材料内衬寿命。
 

  
 

  黏着磨损和法向载荷成正比,和被磨损材料的屈服强度成反比。所以,提高耐火材料的热态强度有助于提高抵抗高温磨损的能力。

  

  低温下,磨粒磨损是主要的破坏形式。磨粒磨损可分为凿削式磨损、高应力碾压式磨损和低应力擦伤性磨损。凿削式磨损的特征是磨粒凿入材料,在相对滑动中,磨粒从材料表面切割下一定数量的组织,在耐火材料表面犁出一道道沟槽。图5-9显示了凿和表面沟槽的形成。

  

  高应力碾压式磨损的特征:磨粒所受到的较大应力超过了磨粒的强度,磨粒不断被碾细,耐火材料表面也发生碎裂、剥落的过程。低应力擦伤式磨损的特征:磨粒所受到的较大应力不超过磨粒的强度,磨粒不被碾碎但被磨钝,耐火材料表面因发生低应力擦伤而缓慢损耗。低应力擦伤磨损下,破坏常常从耐火材料中颗粒的界面开始。通常,受疲劳作用后颗粒界面的裂纹扩张,接着就是界面断裂和颗粒的脱落。

  

  机械磨损的一般规律:磨粒硬度越高、数量越多,耐火材料的硬度越低,磨粒、耐火材料的相对速度越大,磨损越严重。

  

  腐蚀性磨损因磨损和腐蚀同时作用而产生。存在腐蚀性介质时,材料的损坏大为加速。腐蚀磨损的过程:首先,耐火材料的表面受磨损介质的作用产生沟槽

  

  或微裂纹;其次,腐蚀介质沿微裂纹侵入受磨损材料表面,发生腐蚀反应;接着,材料受磨损的部位变质,这些部位因性能弱化而缺乏抵抗磨损的能力;较后,磨损介质除去耐火材料表面的变质物质。

  

  耐火材料损毁原因和预防措施类型原因预防措施备注熔失(熔液侵蚀)熔态金属、熔渣、熔灰等与耐火材料反应生成低熔物,当这些低熔物熔融流失时,易使耐火材料熔失。

  

  1采用气孔率低、透气性小、烧成良好的耐火材料。

  2采用对熔融物的溶解度低、溶解生成物粘度高的耐火材料。

  3尽可能采用不易被熔融物侵润的耐火材料。

  4冷却耐火材料表面,使其温度保持在熔液的熔点以上50摄氏度范围之内

  

  1成为耐火材料损坏的主因较多。

  2部分熔渣向耐火材料渗透扩散,可在表面生成一些共熔变质层,这些变质层多数情况下在熔渣中溶解,因而他们的粘性、溶解度很重要。

  3认为耐火材料的熔失速度是以化学因为为主,物理因素居次的看法是不妥的,当接触耐火材料的熔渣粘度较小时,物理因素的比重增加。

  4耐火材料的耐蚀性不一定取决于他们的酸碱度。

  5熔态金属对耐火材料的侵蚀、除了磨损之外,尚有化学反应(氧化、还原)熔融金属蒸汽的侵蚀等。

  

  另外,有时炭质耐火次啊了同金属熔融而生成合金。气损与耐火材料接触的气体引起化学变化,造成耐火材料的侵蚀和破坏:

  

  1采用与接触的气体或气体的凝结物反应速度慢的耐火材料。

  2采用透气性小,强度高的耐火材料。

  3砌缝应密封。

  

  1多数情况下,是在特殊的温度区域产生气损,气体深入耐火材料内部而引起膨胀、崩坏等。

  2较常见的是因为co的接触分解使炭素崩坏,这种损坏多发生在高炉炉壁。

  3,CL2.SO2等气体也会造成耐火材料的损坏

  4碱蒸汽、锌蒸汽等也会损坏耐火材料

  5镁质、铬镁质耐火材料和白云石质还原耐火材料在低温下吸收水蒸汽而崩坏。

  6还原气流和水蒸汽降低耐火材料熔点,有时会使耐火材料变质。

  7炭质、碳化硅质耐火材料因受碱蒸汽作用而损伤,受洋气作用而燃烧(对碳化硅耐火材料会造成崩坏)这一种损坏也是气损磨损因与装入的物料、气流、装料设备发生机械磨擦而使耐火材料受损:

  

  1选用在使用温度下耐磨性强的耐火材料。

  2应注意装料方法、装料设备设计等问题。

  

  1多数情况下,是因固态或熔液态装入物摩擦耐火材料,造成耐火材料的损坏原因之一。

  2多数情况下,磨损和侵蚀是在一起发生的

  3耐磨性与耐火材料的物理性质有关热剥裂耐火材料受到极冷极热时,由于表面和内部的膨胀差产生的应变,造成耐火材料表面剥离裂

  

  1注意不要极冷极热

  2使用抗热冲击性强的耐火材料

  

  1已有很多理论公式,但总的来说,导热系数越小,受剪切作用弯曲程度越小的耐火材料则越容易剥裂

  2铬砖、镁砖等是容易产生热剥裂的耐火材料,但是,即使是同一化学组成的耐火材料,因所用原料及制造方法的不同,抗剥裂性往往也有显著差异

  3耐火材料在使用中变质而易于剥裂

  4硅砖在低温时容易剥裂,而在高温时不易剥裂。因耐火材料种类不同,在特定的温度范围容易引起热剥裂。机械剥裂随着着温度的升高,由于热膨胀等原因,耐火材料结构体局部受到大的压力,这种压力会造成耐火材料剥裂

  

  1充分留出耐火材料的膨胀缝

  2对圆形拱顶等,随着加热温度的升高,放松拉杆,调节压力

  3缓慢进行加热

  4使用热膨胀系数小的耐火材料

  5对冷面应进行隔热、减小温度变化

  

  1圆形拱顶一面受热时,砖的内部温度发生变化而使受热面附近的热膨胀比外面大,受热面附近受到大的压力,有时终至压坏耐火材砖,这种破坏称为(挤裂)

  2混铁炉的镁砖内衬是受挤裂的明显例子

  3有时机械剥裂被误认为热剥裂,这一点应予注意结构剥裂与加热面接触的熔渣、粉尘、气体等侵入耐火材料,由于这些溶媒以及热的作用,在加热面附近产生变质层,这种变质部分因液相多、收缩而剥落,或者由于变质部分与未变质部分的膨胀不同而剥落

  

  1采用不易产生结构散裂的耐火材料(与原料和制法有关),同一系统的耐火材料,荷重软化点高的制品,其抗散裂性要好些

  2对高温炉墙,拱顶等的外侧进行冷却,对减小变质层的厚度是有效的

  3对碱性耐火材砖,应加上金属套或镁铁板。

  4减轻耐火材料上的应力(弹性吊顶结构等)

  

  1是耐火材料较普通的损坏原因之一;2在高温炉中使用性,碱性耐火材料时,常产生这种剥裂;

  3变质部分厚度在20-50毫米,一般时一层一层的剥落下来;4硅质,半硅质耐火材料很少产生结构剥裂;5粘土质、高铝质耐火材料产生结构剥裂的速度因所用原料和执法不同而有显著差异;6铬质、铬镁质等含铬矿的耐火材料,在高温下吸收氧化铁显著而剥裂,这种现象称为(剥裂性膨胀);7碱性耐火材料一般容易产生结构剥裂;8镁砖吸收硅酸而变质,造成脱皮,这种现象称为(鳞剥)粘土砖、高铝砖如果吸收碱性成分,也能产生鳞剥永久收缩耐火材料因长时间受热而收缩,砖缝裂开,引起拱砖脱落。

  

  1采用永久收缩小的耐火材料;

  2对外部进行冷却;
 

  1除硅质和电熔铸耐火材料外,其他耐火材料一般都多少具有收缩性;

  2即使是同一品种的耐火材料,由于所用原料和制造方法不同,永久收缩也有很大差异,因此,不可把选择的重点只放在耐火度和化学成分上;

  3通常,短时间残余收缩的实验结果,不一定和长时间的加热残余收缩成比例。软化损伤因受热使耐火材料的压缩强度降低,耐火砖被压坏,造成炉壁倒塌;

  

  1采用荷重软化点高的耐火材料;

  

  2改进炉体结构(采用悬吊式结构,炉墙增厚、改变拱顶形式等);

  

  1耐火材料的压缩强度在800-1000度急剧减小而显出软化倾向;

  

  2采用非悬吊结构时,炉墙的中心如果达到其软化温度,因长时间加热、炉墙的受热面一侧被压垮,炉墙向内倒塌。

  

  3砖的砌法、泥浆的好坏,也关系到软化损坏可逆膨胀由于耐火材料发生可逆热膨胀,使结构体龟裂、凸出或破坏

  

  1采用适当的结构,留出膨胀缝;

  2防止夹杂物进入膨胀缝;

  3加热、冷却窑炉时,根据砖的膨胀收缩情况调节紧固件;

  

  4采用膨胀系数小的耐火材料;

  1冷却时产生的砖缝如被夹杂物堵塞、反复加热冷却时,往往会导致窑炉破损;

  2因为耐火材料在1000度之前弹性模数高,如果强力阻止热膨胀,就会产生大的压力,由于耐火材料经受不了这样大的压力,如果膨胀缝留的不够,耐火材料的损坏时不可避免的;

  3为了使膨胀缝有良好效果,在砖的摩擦滑动面上,不得使用常温凝固泥浆。

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