一種耐火材料熱震穩(wěn)定性能的測試方法
【專利摘要】一種耐火材料熱震穩(wěn)定性能的測試方法，其特征是包括如下步驟：準(zhǔn)備試樣，將要測試的試樣制備成坩堝狀；準(zhǔn)備燃料粉，金屬鋁粉，氧化鐵粉，鎂條，氯酸鉀，沙粒；將金屬鋁粉和氧化鐵粉按質(zhì)量比為1:2.5～3.5混合均勻，將混合好的粉料裝入試樣內(nèi)腔，其裝入量為內(nèi)腔深度的1/2～1，然后在上面加入適量的氯酸鉀，選取適當(dāng)長度的金屬鎂條插入，將準(zhǔn)備好的試樣放入沙粒中；點(diǎn)燃鎂條，等待反應(yīng)進(jìn)行完全，進(jìn)行自然冷卻，觀察冷卻后的試樣表面及內(nèi)部，記錄開裂情況、裂紋數(shù)量、寬度等信息，以此作為評價其熱震穩(wěn)定性能的依據(jù)；步驟五：根據(jù)記錄的信息進(jìn)行初步評價，利用裂紋來表征材料的熱震穩(wěn)定性能。本發(fā)明適用性廣，操作簡單方便，具有較大的實(shí)際應(yīng)用價值。
【專利說明】一種耐火材料熱震穩(wěn)定性能的測試方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及耐火材料領(lǐng)域，具體是一種耐火材料熱震穩(wěn)定性能的測試方法，尤其涉及一種無機(jī)非金屬耐火材料熱震穩(wěn)定性能的測試方法。
【背景技術(shù)】
[0002]耐火材料作為在高溫下使用的一種制作材料，在其使用過程中除了要承受高溫作用外，還要抵抗溫度的急變對它的破壞，而材料抵抗溫度急劇變化而不損壞的能力稱為耐火材料的熱震穩(wěn)定性能。熱震損壞是耐火材料兩大主要損毀原因之一,其性能對耐火材料的使用至關(guān)重要。
[0003]耐火材料的熱應(yīng)力主要來源于兩方面，一方面，由于耐火材料在加熱和冷卻過程中自耐火材料的表面至內(nèi)部存在溫度梯度，該溫度梯度在材料內(nèi)產(chǎn)生熱應(yīng)力導(dǎo)致的；另一方面，由于耐火材料組成和顯微結(jié)構(gòu)不均勻性產(chǎn)生的熱應(yīng)力。耐火材料的熱應(yīng)力損壞存在三種情況:一種是由于溫度急變產(chǎn)生的熱應(yīng)力大于其強(qiáng)度而一次性破壞；另一種是在反復(fù)加熱冷卻的情況下，熱應(yīng)力使材料內(nèi)的裂紋不斷擴(kuò)展最終導(dǎo)致破壞；第三種是即使在沒有溫度變化的情況下，耐火材料內(nèi)部可能存在溫度梯度，在高溫和溫度梯度的長期作用下，裂紋擴(kuò)展導(dǎo)致破壞。
[0004]耐火材料的熱震穩(wěn)定性能表征了材料抵抗熱應(yīng)力破壞的能力，因此，測定和表征材料的熱震穩(wěn)定性能對耐火材料的設(shè)計、生產(chǎn)和使用具有重要的意義。目前測定耐火材料熱震穩(wěn)定性能的方法主要由以下幾種:一.水急冷法:YB/T376.1-1995耐火制品抗熱性震性試驗(yàn)方法(水急冷法)，YB/T2206.2-1998耐火澆注料抗熱震性試驗(yàn)方法(水急冷法)；二.空氣急冷法:YB/T376.2-1995耐火制品抗熱性震性試驗(yàn)方法(壓縮空氣急冷法)，YB/T2206.1-1998耐火澆注料抗熱震性試驗(yàn)方法(壓縮空氣急冷法)；三.熔鋼加熱法，將耐火材料反復(fù)插取入熔鋼中進(jìn)行加熱-冷卻過程等等。
[0005]目前常用的這些測試方法，均需要高溫加熱設(shè)備來提供一個熱震環(huán)境，同時需要固定的實(shí)驗(yàn)環(huán)境，因此，及需要消耗大量的能源，又要受實(shí)驗(yàn)條件的限制。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明提供了一種耐火材料熱震穩(wěn)定性能的測試方法，利用鋁熱反應(yīng)原理，進(jìn)行不需要高溫加熱設(shè)備來提供熱震環(huán)境，而利用鋁熱反應(yīng)這一放熱反應(yīng)來達(dá)到升溫的需要，既節(jié)約實(shí)驗(yàn)設(shè)備用節(jié)約能源，還具有環(huán)境條件限制少等優(yōu)點(diǎn)。
[0007]本發(fā)明的技術(shù)方案是:
[0008]本發(fā)明的原理:利用鋁熱反應(yīng)，采用金屬鋁粉和氧化鐵粉的混合物，采用鎂條為引燃劑，氯酸鉀為氧化劑。其反應(yīng)方程式:
[0009]
2 Al + Fe 2 Og —Al: Og + 2 Fe[0010]該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，再通過點(diǎn)燃鎂條，氯酸鉀為氧化劑，以保證鎂條的繼續(xù)燃燒，同時放出足夠的熱量引發(fā)氧化鐵和鋁粉的反應(yīng)。由于該反應(yīng)放出大量的熱，只要反應(yīng)已經(jīng)引發(fā)，就可劇烈進(jìn)行，放出的熱使生成的鐵熔化為液態(tài)，會產(chǎn)生一定量的900?1500°C的金屬熔體，以此來提供和模擬高溫使用環(huán)境。
[0011]本發(fā)明的技術(shù)方案:
[0012]一種耐火材料熱震穩(wěn)定性能的測試方法，其包括如下步驟:
[0013]步驟一:準(zhǔn)備試樣，將要測試的試樣制備成坩堝狀，其內(nèi)腔為圓孔，直徑尺寸為30?80mm，外壁厚度為內(nèi)孔直徑的0.5?1.5倍，內(nèi)腔深度為直徑的2?10倍；
[0014]步驟二:準(zhǔn)備燃料粉，金屬鋁粉(80?320目)，氧化鐵粉(80?320目)，鎂條，氯酸鉀，沙粒；
[0015]步驟三:將金屬鋁粉和鐵紅粉按一定比例混合均勻，其質(zhì)量比為1:2.5?3.5 (以1:3為宜)，將混合好的粉料裝入試樣內(nèi)腔，其裝入量為內(nèi)腔深度的1/2?1，然后在上面加入適量的氯酸鉀，選取適當(dāng)長度的金屬鎂條插入，將準(zhǔn)備好的試樣放入沙粒中；
[0016]步驟四:點(diǎn)燃鎂條，等待反應(yīng)進(jìn)行完全，進(jìn)行自然冷卻，觀察冷卻后的試樣表面及內(nèi)部，記錄開裂情況、裂紋數(shù)量、寬度等信息，以此作為評價其熱震穩(wěn)定性能的依據(jù)；
[0017]步驟五:根據(jù)記錄的信息進(jìn)行初步評價，裂紋的數(shù)量越多、寬度越深、開裂越嚴(yán)重，材料的熱震穩(wěn)定性能越差，如試驗(yàn)后無裂紋產(chǎn)生，則可進(jìn)行檢測試樣的殘余強(qiáng)度，以殘余強(qiáng)度保持率K來評價，其中PO為材料實(shí)驗(yàn)前測試的抗折強(qiáng)度，Pl為材料實(shí)驗(yàn)后測試的抗折強(qiáng)度，K越大，材料的熱震穩(wěn)定性能就越好。K=P_1/P_0X 100%
[0018]其中，利用裂紋來表征材料的熱震穩(wěn)定性能時，首先對裂紋進(jìn)行統(tǒng)計，裂紋的寬度分為三個等級，A -S 0.5mm,B:0.2?0.5mm, C 0.2mm ;其次,依次對比不同等級的裂紋程度，A > B > C，即先比對A級裂紋，如果A級裂紋相同，則比對B級裂紋，如果B級相同，則以C級裂紋為評判依據(jù)；抗折強(qiáng)度的測量，采用三點(diǎn)彎曲法進(jìn)行，具體依據(jù)GB/T3001-2000定型耐火制品常溫抗折強(qiáng)度試驗(yàn)方法。
[0019]注意:實(shí)驗(yàn)應(yīng)選擇在室外或者空曠的室內(nèi)，由于反應(yīng)過程中有高溫的金屬熔融物噴出，需要進(jìn)行試驗(yàn)場地隔離，實(shí)驗(yàn)過程中，人員不的靠近。其次，反應(yīng)結(jié)束后，應(yīng)進(jìn)行自然冷卻，不得采用水冷。再次，試驗(yàn)區(qū)域平鋪一層沙粒承接噴出物，嚴(yán)禁用水承接，以防發(fā)生爆炸。
[0020]本發(fā)明的有益效果是:
[0021]本發(fā)明的耐火材料熱震穩(wěn)定性能的測試方法適用性廣，操作簡單方便，具有較大的實(shí)際應(yīng)用價值。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0022]圖1是本發(fā)明的耐火材料熱震穩(wěn)定性能的測試方法的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0023]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步描述:
[0024]一種耐火材料熱震穩(wěn)定性能的測試方法，包括如下步驟:
[0025]步驟一:準(zhǔn)備試樣，將要測試的試樣制備成坩堝狀；[0026]步驟二:準(zhǔn)備燃料粉，金屬鋁粉，氧化鐵粉，鎂條，氯酸鉀，沙粒；
[0027]步驟三:將金屬鋁粉和氧化鐵粉按質(zhì)量比為1:2.5~3.5混合均勻，以1:3為宜，
[0028]將混合好的粉料裝入試樣內(nèi)腔，其裝入量為內(nèi)腔深度的1/2~1，然后在上面加入適量的氯酸鉀，選取適當(dāng)長度的金屬鎂條插入，將準(zhǔn)備好的試樣放入沙粒中；
[0029]步驟四:點(diǎn)燃鎂條，等待反應(yīng)進(jìn)行完全，進(jìn)行自然冷卻，觀察冷卻后的試樣表面及內(nèi)部，記錄開裂情況、裂紋數(shù)量、寬度等信息，以此作為評價其熱震穩(wěn)定性能的依據(jù)。
[0030]步驟五:根據(jù)記錄的信息進(jìn)行初步評價，利用裂紋來表征材料的熱震穩(wěn)定性能，裂紋的數(shù)量越多、寬度越深、開裂越嚴(yán)重，材料的熱震穩(wěn)定性能越差，如試驗(yàn)后無裂紋產(chǎn)生，則可進(jìn)行檢測試樣的殘余強(qiáng)度，以殘余強(qiáng)度保持率K來評價，
[0031]其中PO為材料實(shí)驗(yàn)前測試的抗折強(qiáng)度，Pl為材料實(shí)驗(yàn)后測試的抗折強(qiáng)度，K越大，材料的熱震穩(wěn)定性能就越好，K=P_1/P_0X 100%。
[0032]坩堝型試樣，其內(nèi)腔為圓孔，內(nèi)腔直徑尺寸30~80mm，外壁厚度為內(nèi)孔直徑的
0.5~1.5倍，內(nèi)腔深度為直徑的I~3倍。
[0033]金屬鋁粉和氧化鐵粉的規(guī)格均為80~320目。
[0034]利用裂紋來表征材料的熱震穩(wěn)定性能時包括以下步驟: [0035]首先對裂紋進(jìn)行統(tǒng)計，裂紋的寬度分為三個等級，A 0.5mm, B:0.2~0.5mm，C:^ 0.2mm ;
[0036]其次，依次對比不同等級的裂紋程度，A > B > C，即先比對A級裂紋，如果A級裂紋相同，則比對B級裂紋，如果B級相同，則以C級裂紋為評判依據(jù)；
[0037]抗折強(qiáng)度的測量，包括測量材料實(shí)驗(yàn)前測試的抗折強(qiáng)度PO和測量材料實(shí)驗(yàn)后測試的抗折強(qiáng)度P1，采用三點(diǎn)彎曲法進(jìn)行，具體依據(jù)GB/T3001-2000定型耐火制品常溫抗折強(qiáng)度試驗(yàn)方法。
[0038]實(shí)施例一:
[0039]鋁碳質(zhì)浸入式水口 A與鋁鋯碳質(zhì)浸入式水口 B，準(zhǔn)備試樣尺寸:Φ 120 X 600mm，內(nèi)徑為Φ60Χ400πιπι，配制燃料粉:金屬鋁粉(180目)，氧化鐵粉(180目)，金屬鋁粉與氧化鐵粉的質(zhì)量比為1:3，將其混合均勻，裝入試樣中，裝入量為內(nèi)徑高度的3/4，鎂條(10 X 150mm),將鎂條插入，并震實(shí)燃料粉，氯酸鉀(工業(yè)純，50g),將氯酸鉀裝于燃料粉的表面。將準(zhǔn)備好的試樣放置在沙粒上，確認(rèn)安全后點(diǎn)燃鎂條，待反應(yīng)完畢后冷卻30分鐘，觀察試樣，記錄裂紋情況:A試樣:5mm裂紋I條，B試樣:無裂紋，判定試樣B的熱震穩(wěn)定性優(yōu)于試樣A，即，鋁鋯碳質(zhì)浸入式水口的熱震穩(wěn)定性能優(yōu)于鋁碳質(zhì)浸入式水口。
[0040]請在此補(bǔ)充實(shí)施例二和實(shí)施例三，以充實(shí)實(shí)施例內(nèi)容。
[0041]上面所述的實(shí)施例僅僅是對本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行描述，并非對本發(fā)明的構(gòu)思和范圍進(jìn)行限定，在不脫離本發(fā)明設(shè)計構(gòu)思前提下，本領(lǐng)域中普通工程技術(shù)人員對本發(fā)明的技術(shù)方案作出的各種變型和改進(jìn)，均應(yīng)落入本發(fā)明的保護(hù)范圍，本發(fā)明請求保護(hù)的技術(shù)內(nèi)容已經(jīng)全部記載在權(quán)利要求書中。
【權(quán)利要求】
1.一種耐火材料熱震穩(wěn)定性能的測試方法，其特征是包括如下步驟: 步驟一:準(zhǔn)備試樣，將要測試的試樣制備成坩堝狀； 步驟二:準(zhǔn)備燃料粉，金屬鋁粉，氧化鐵粉，鎂條，氯酸鉀，沙粒； 步驟三:將金屬鋁粉和氧化鐵粉按質(zhì)量比為1:2.5~3.5混合均勻，將混合好的粉料裝入試樣內(nèi)腔，其裝入量為內(nèi)腔深度的1/2~1，然后在上面加入適量的氯酸鉀，選取適當(dāng)長度的金屬鎂條插入，將準(zhǔn)備好的試樣放入沙粒中； 步驟四:點(diǎn)燃鎂條，等待反應(yīng)進(jìn)行完全，進(jìn)行自然冷卻，觀察冷卻后的試樣表面及內(nèi)部，記錄開裂情況、裂紋數(shù)量、寬度等信息，以此作為評價其熱震穩(wěn)定性能的依據(jù)； 步驟五:根據(jù)記錄的信息進(jìn)行初步評價，利用裂紋來表征材料的熱震穩(wěn)定性能，裂紋的數(shù)量越多、寬度越深、開裂越嚴(yán)重，材料的熱震穩(wěn)定性能越差，如試驗(yàn)后無裂紋產(chǎn)生，則可進(jìn)行檢測試樣的殘余強(qiáng)度，以殘余強(qiáng)度保持率K來評價，其中PO為材料實(shí)驗(yàn)前測試的抗折強(qiáng)度，Pl為材料實(shí)驗(yàn)后測試的抗折強(qiáng)度，K越大，材料的熱震穩(wěn)定性能就越好，K=P_1/Ρ_0Χ100%。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的耐火材料熱震穩(wěn)定性能測試方法，其特征在于所述的坩堝型試樣，其內(nèi)腔為圓孔，內(nèi)腔直徑尺寸30~80mm，外壁厚度為內(nèi)孔直徑的0.5~1.5倍，內(nèi)腔深度為直徑的I~3倍。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的耐火材料熱震穩(wěn)定性能測試方法，其特征在于所述的金屬鋁粉和氧化鐵粉的規(guī)格均為80~320目。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的耐火材料熱震穩(wěn)定性能測試方法，其特征在于所述的利用裂紋來表征材料的熱震穩(wěn)定性能時包括以下步驟: 首先對裂紋進(jìn)行統(tǒng)計，裂紋的寬度分為三個等級，A: ^ 0.5mm, B:0.2~0.5mm，C:^ 0.2mm ; 其次，依次對比不同等級的裂紋程度，A > B > C，即先比對A級裂紋，如果A級裂紋相同，則比對B級裂紋，如果B級相同，則以C級裂紋為評判依據(jù)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的耐火材料熱震穩(wěn)定性能測試方法，其特征在于所述的抗折強(qiáng)度的測量，包括測量材料實(shí)驗(yàn)前測試的抗折強(qiáng)度PO和測量材料實(shí)驗(yàn)后測試的抗折強(qiáng)度P1，采用三點(diǎn)彎曲法進(jìn)行，具體依據(jù)GB/T3001-2000定型耐火制品常溫抗折強(qiáng)度試驗(yàn)方法。
【文檔編號】G01N25/00GK103969279SQ201310032764
【公開日】2014年8月6日 申請日期:2013年1月28日 優(yōu)先權(quán)日:2013年1月28日
【發(fā)明者】曾魯舉 申請人:宜興市耐火材料有限公司, 華東瑞泰科技有限公司