耐火材料實際應用的工藝性質
- 作者： 來源：江蘇江能新材料科技有限公司 時間：2014/9/1 點擊：2111
耐火材料的性質對于從事耐火行業的同仁來說幾乎眾所周知，但介于市場對于耐火材料的期望越來越高，所以我公司還是結合理論實踐做了一個小小的歸納。
1.力學性質。
特種耐火材料的彈性模量都大。大多數具有較高的機械強度，但與金屬材料相比，由于脆性，抗沖擊強度甚低。絕大多數的特種耐火材料具有較高的硬度，因此耐磨，耐氣流或塵粒沖刷性比較好。大多數特種耐火材料的高溫蠕變都比較小，只有二硅化鉬比較大。蠕變值的大小與結晶尺寸，晶界物質，氣孔率等有關系。
2.熱學性質。
(1)熱膨脹性：熱膨脹性指材料的線度和體積溫度升降發生可逆性增減的性能。常以線膨脹數或體積膨脹系數表示。大多數特種耐火材料的線膨脹系數都比較大，僅有熔融石英，氧化硼，氧化硅的線膨脹系數比較小。熱膨脹性是耐火材料使用時應考慮的重要性能之一。爐窯在常溫下砌筑，而在高溫下使用時爐體要膨脹，為抵消熱膨脹造成的應用，需預留膨脹縫。此外，也是工業窯爐和高溫設備進行結構設計的重要參數，其重要性還表現在直接影響耐火材料的抗熱震性和受熱后的應用分布和大小等。
3.使用性質。
(1)耐火性：特種耐火材料的熔點幾乎都在2000℃以上，碳化鉿(HfC)和碳化鉭(TaC)為3887℃和3877℃。耐火度也很高，在氧化氣氛中，氧化物的使用溫度甚至接近熔點。氮化物，硼化物，碳化物在中性或還原性氣氛中比氧化物有更高的使用溫度，例如TaC在N2氣氛中可使用到3000℃，BN在Ar氣氛中可使用到2800℃。耐高溫性能依次為：碳化物＞硼化物＞氮化物＞氧化物。而它們的高溫抗氧化性為：氧化物＞硼化物＞氮化物＞碳化物。
(2)抗熱震性：在特種耐火材料中，由于氧化鈹的熱導率低，大多數硼化物的熱導率也不高，熔融石英的線膨脹系數特別小，所以抗熱震性很好。某些纖維制品及纖維增強復合制品有較高的氣孔率及抗張強度，這些材料的抗熱震性比較好。碳化硅，氮化硅，氮化硼，二硅化鉬等也有較好的抗熱震性。
耐火材料的抗熱震性之所以重要的原因是因為耐火材料在使用過程中，經常會受到環境溫度的急劇變化作用，例如，鑄鋼用鋼包襯磚在教主過程中，轉爐、電爐等煉鋼時的加料、出鋼或操作中爐溫變化等，限制了窯爐操作的變化，也是制品、窯爐損壞較快的主要原因之一。
（3）抗渣性：熔渣侵蝕是耐火材料在使用過程中常見的一種損壞形式，如各種煉鋼爐爐襯，鋼包的工作襯，煉鐵高爐從爐身下部到爐缸的爐襯，回轉窯內襯等的損壞，多是由此種作用引起的。在實際使用中，約有50%是由于熔渣侵蝕而損壞，因此，研究耐火材料的抗渣性具有非常重要的意義。
（4）耐真空性：一般而言，在常溫下耐火材料的蒸氣壓都很低，可以認為是及穩定且不易揮發的。但在高溫減壓下工作其揮發性將成為不可忽視的問題，會因為其揮發減量而造成損耗，加速其損壞。研究表明，耐火材料的揮發速度與耐材的蒸氣壓成正比，氣相的相對分子質量越大，揮發量也越大。實驗表明作為真空用耐火材料，堿性氧化物比酸性氧化物更有利。
4.電學性質。
大多數高熔點氧化物屬絕緣體，其中氧化釷(ThO2)和穩定氧化鋯(ZrO2)等在高溫時具有導電性，碳化物、硼化物的電阻都很小；有些氮化物是電的良導體，而有些則是典型的絕緣體。例如TiN具有金屬的電導率(ρ為30×10-6Ω•㎝)，BN則為絕緣體(ρ為1018Ω•㎝)。所有的硅化物都是電的良導體。
以上幾個性質是從大方向探討得出的，但經過技術人員長年的工作經驗，形狀的準確性和尺寸的準確性對窯爐砌筑體的嚴密性由直接影響，而砌筑體的嚴密性在很大程度上決定著其使用壽命。例如在厚的磚縫中，粘結材料在使用升溫過程中能因收縮而脫離它所粘結的磚，而且其本身會碎裂成片掉落下來，這樣就擴大了熔渣和氣體同制品的接觸面積，從而會削弱整個內襯的抗渣性和抗熱震性，影響窯體的使用年限。
當然，耐火材料在實際應用中想達到較好的性能與多方面的因素有關，堿性氧化物的配比、水分配比、空氣濕度、攪拌溶解度都有著關聯影響，所以今后對于如何提高耐火材料的應用性能會繼續成為耐火行業一直要研究的課題。
