耐急冷急热性

更新时间:2022-08-25 16:02

耐急冷急热性又称耐热震性(thermal shock resistance)。耐火制品抵抗急冷急热的温度骤变而不破坏的性能。当制品骤然受热(或受冷)发生膨胀(或收缩)时,因各部分变形互相受到制约而产生热应力。当热应力超过制品内部结合力时,制品就产生崩裂或剥落。制品的耐急冷急热性以实验方法测定。耐急冷急热性主要取决于耐火原料及其制品的热膨胀性、异热性和断裂韧性等,并与其组织结构、形状和尺寸有关。

简介

耐火材料抵抗温度的急剧变化而不破坏的性能称为热震稳定性。此种性能也称为抗热震性或温度急变抵抗性。

原理

耐火材料在使用过程中,经常会受到环境温度急剧变化的作用,例如,铸钢用盛钢桶衬砖在浇筑过程中,转炉、平炉或电炉等炼钢时的加料、出钢或操作中炉温的变化等,导致制品产生裂纹,剥落甚至崩溃。此种破坏作用不仅限制了制品和窑炉的加热和冷却速度,限制了窑炉操作的强化,并是致使窑炉损坏较快的主要原因之一。众所周知,硅砖受急冷急热易产生裂纹、开裂;镁砖易于剥落,通常被称为热震稳定性低的材料或抗热震性小的材料。反之,则为热震稳定性高或抗热震性大的材料。

不足

耐火材料是非均质的脆性材料,与金属制品相比,由于它的热膨胀率较大,热导率和弹性较小,以及抗张强度低等,抗热应力而不破坏的能力差,导致其抗热震性较低。

分类

材料的热震破坏可分为两大类:一类是瞬时断裂,称为热冲击断裂;另一类是在热冲击循环作用下,先出现开裂,剥落,然后变质和碎裂,终至整体损坏,称为热震损伤。

相关观点

对于脆性耐火材料抗热震性的评价源于两种观点。

一种是基于热弹性理论,以热应力Sh和材料固有强度Sf之间的平衡条件作为热震破坏的判据:

Sh≥Sf

当材料固有强度不足以抵抗热震温差△T引起的热应力时,就导致材料瞬时断裂,即所谓的“热震断裂”。

另一种是基于断裂力学概念,以热弹性应变能W和材料的断裂能U之间的平衡条件为热震破坏的判据:

W≥U

当热应力导致的储存于材料中的应变能W足以支付裂纹成核和扩展形成新生表面所需要的能量U,裂纹就可能形成和扩展。它把材料的抗热震性和其物理性质的变化联系起来,探讨材料在受热过程中出现的开裂、剥落、退化、变质终至碎裂,损坏的过程,即所谓的热损伤过程。

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