高鋁磚性能關(guān)系及配方選擇

高鋁磚韌性與抗熱震性有什么關(guān)系

高鋁磚韌性與高鋁磚的抗熱震性有著(zhù)密切的關(guān)系，也是屬于相輔相成的關(guān)系。改善高鋁磚韌性的方法：采取一定的措施，使高鋁磚形成某種顯微結構，產(chǎn)生耗能機制，阻礙裂紋擴展，提高高鋁磚的韌性。下面由河南耐火材料廠(chǎng)家為大家簡(jiǎn)單分析一下高鋁磚的增韌問(wèn)題。
高鋁磚中存在結構缺陷，固有氣孔和裂紋，在外力作用下，裂紋容易起動(dòng)，又缺乏耗能機制，易發(fā)生脆性斷裂，對高鋁磚的增韌途徑可以對顯微結構進(jìn)行控制，減小裂紋的尺寸，控制雜質(zhì)和氣孔的數量及分布等。也可以通

過(guò)增加能量耗散機構和設置障礙，阻止裂紋擴展。相變增韌、顯微裂紋增韌等都可產(chǎn)生耗能機構，彌散第二相顆粒，可使裂紋擴展遇到障礙，發(fā)生裂紋偏轉增韌。這些措施都可以阻礙裂紋進(jìn)一步擴展，提高高鋁磚韌性從而提高高鋁磚的抗熱震性。

高鋁磚高溫彎曲應力一應變關(guān)系

耐火材料的高溫力學(xué)性能通常采用荷重軟化溫度、高溫壓蠕變和高溫抗折強度等來(lái)表征。但荷重軟化溫度和高溫壓蠕變描述的只是試樣在恒定壓應力下的變形－溫度關(guān)系和變形-時(shí)間關(guān)系。高溫抗折強度反映的只是試樣所能承受的大應力，它們均不能描述材料在高溫下受力時(shí)的應力-應變關(guān)系。

為了更全面、更深入地研究耐火材料在高溫下的力學(xué)性能，我公司采用研制的高溫彎曲應力一應變測試儀研究了一級高鋁磚DL-80、二級高鋁磚GL-75和三級高鋁磚GL-55在不同溫度下的力學(xué)性能，包括應力-應變曲線(xiàn)、彈性模量、抗折強度和斷裂時(shí)的大變形量。結果表明：高鋁磚在不同溫度下的應力一應變關(guān)系可以分為彈性階段、塑性階段和粘滯流動(dòng)階段；

在低、中溫范圍內，高鋁磚的彈性模量和抗折強度隨溫度的上升而增加，到達某一轉折溫度后，隨溫度的上升而明顯下降；三種高鋁磚高溫力學(xué)性能從高到低的排列順序為：一級高鋁磚＞二級高鋁磚＞三級高鋁磚。

高鋁磚配方的選擇

1.結合劑的選擇制造高鋁磚通常采用軟質(zhì)粘土做結合劑。粘土在配料中的主要作用是改善泥料的成型性能，并使成型和干燥后的坯體具有一定的強度。但是，在燒成過(guò)程中，粘土中的游離SiO2與高鋁礬土熟料中的游離A12O3發(fā)生二次莫來(lái)石化反應，該反應隨著(zhù)結合粘土加入量的增多而加劇。二次莫來(lái)石化反應愈強，燒后高鋁磚氣孔率則愈高，強度和體積密度下降的可能性也愈大。

從這點(diǎn)出發(fā)，應盡量減少結合粘土在配料中的加入量。配料中粘土粉的加入量一般為5％。為了制得體積穩定型夏等高鋁磚，可采用高鋁礬土微粉作高鋁結合劑；或用高鋁礬土微粉和粘土粉按預定比例配合，制備合成莫來(lái)石作結合劑，均可制得無(wú)二次膨脹的體積穩定型高鋁磚。

2.顆粒組成的確定高鋁礬土熟料的顆粒組成對成型操作、坯體密度、高鋁磚密度、強度有著(zhù)重要的影響。因此，根據不同的成型方法確定合理的顆粒組成是穩定工藝操作、提高高鋁磚質(zhì)量的重要工藝因素。確定顆粒級配的原則是形成良好的堆積密度，對高鋁磚性能和外觀(guān)質(zhì)量無(wú)不良影響。對于夏等磚來(lái)說(shuō)，還應考慮到二次莫來(lái)石化反應所產(chǎn)生的體膨脹。高鋁磚通常采用粗、中、細三級配料。

但是，也可采用二級或四級配料。當采用三級配料時(shí)，各粒級的臨界尺寸為：粗顆粒3—0.5mm，中顆粒0.5—0.1mm，細粉<0.1mm。生產(chǎn)實(shí)踐表明，確定顆粒尺寸時(shí)適當增大粗顆粒尺寸和數量可提高泥料的堆積密度，而且易于成型。燒成時(shí)，由于大顆粒料的比表面積較小，減弱了物料周?chē)亩文獊?lái)石化反應，有利于坯體的燒結。進(jìn)而使高鋁磚氣扎率降低，荷重軟化溫度和耐壓強度有所提高，熱穩定性能有所改善。顆粒尺寸的放大是有一定限制的。

如果粗顆粒尺寸增大到4—5mm，則高鋁磚邊角、組織均勻程度受到影響，而且，熟料顆粒愈大，生產(chǎn)過(guò)程中的顆粒偏析也愈大。所以，大顆粒臨界尺寸不宜過(guò)大。大臨界顆粒尺寸以3mm為宜。配料中的細粉有利于坯體燒結和提高高鋁磚的密度。加入適量的細粉，不但能使高鋁磚在燒成時(shí)發(fā)生的二次莫來(lái)石化反應在細粉中進(jìn)行，防止由于在粗顆粒周?chē)l(fā)生二次莫來(lái)石比反應造成坯體松散；而且由于細粉的燒結作用所產(chǎn)生的燒成收縮可以減弱或抵消二次莫來(lái)石化反應所引起的體膨脹。

但是，細粉過(guò)多時(shí)，不僅坯體成型閑難、成型效率低，而且坯體容易產(chǎn)生裂紋，燒戍時(shí)產(chǎn)生較大的燒成收縮，使得廢品率增加。鑒于此，細粉加入量以50％左右為宜。配料中的中間顆粒既無(wú)粗顆粒的骨架作用，也不具有細粉的燒結作用。在生產(chǎn)工藝流程中，根據生產(chǎn)的具體條件，中間顆粒的加入量通常限制在低數量。一般來(lái)說(shuō)，減少中間顆粒的加入量，可以改善泥料的堆集密度，提高高鋁磚的體積密度、改善高鋁磚的熱穩定性能。

但是，如果全部取消中間顆粒，在粗顆粒尺寸較大的條件下，高鋁磚燒后不僅產(chǎn)生龜裂，外觀(guān)質(zhì)量不好，而且給物料的處理帶來(lái)一定的陽(yáng)難。一股來(lái)混，中間顆粒的加入量以10％左右為宜?？傊?，確定合理的顆粒配比，既要考慮到合理的堆積密度，限制中間顆粒加入量；又要根據成型方法的不同；、高鋁磚的性能和要求來(lái)確定臨界尺寸和各級顆粒加入量。一般制磚工藝中，粗顆粒上限通常為2—3mm，加入量為40—45％。

對于異型高鋁磚，粗顆粒上限可降低到l—2mm。1—0.1mm的中間顆粒加入量以限制在10—20%為宜；＜0.1mm的細粉加入量應控制在40—50%，高鋁磚所采用的顆粒組成。高鋁磚配料的顆粒組成料種＞3mm3~1mm0.5~1mm＜0.1mm機制高鋁磚，%≤428~35≤1248~53手工，%≤558~63