耐火材料的主要试验方法

耐火材料种类繁多，但是对于这么多耐火材料，制造者从制造工艺和质量管理角度出发，使用者为了检定商品，安排合适的用途，都要求规定它的试验方法。其它国家的不说，日本也制定了或正在制定各种各样的标准试验方法。如上所述，因为根据用途，对耐火材料要求的性能是各不相同的，试验也应当采用切合实际的方法。一般最好对几项重要的项目进行试验。更重要的是对得到的试验数据进行处理，并且从与其他数据的相互关系上，根据丰富的经验，正确理解这些数据。下面概略地介绍一下耐火材料的主要试验方法。

(1)气孔率、吸湿率及比重

耐火砖中有实质部分(岩石)，与外界相通的开口气孔和与外界不相通的肉口气孔。全部气孔容积占制品总体积的百分比称为真气孔率，开口气孔容积占制品总体积的百分比称为显气孔率。开口气孔中充满水后，水的重量与干燥试样重量之比称为吸湿率。这些数值与气孔的大小，形状及分布无关。一般来说，这些数值大的、抗蚀性，耐磨性，强度等差些，但重量轻，绝热性能好，耐急冷急热性好。

耐火砖的比重有三种，制品的重量和外形体积之比称容积比重。重量与不包括开口气孔体积的制品体积之比称显比重。重量与只包括实质部分的制品真体积之比称真比重。由这些数值大致上可以推测出矿物组成的种类和数量，是筑炉时计算炉体重量的基础。

(2)透气率

透气率是用单位时间内通过耐火砖的气体量测定的。透气率随气体种类，温度，压力不同而不同，也与气流方向与制品的成形加压方向是相互平行还是相互垂直有关，透气率与气孔率没有直接的关系。透气率大的砖机械强度差，抗蚀性差，热损失大。它是坩锅制品，器皿及高炉用耐火砖等的一个重要性质。

(3)热膨胀收缩性

耐火砖与绝热耐火材料由于主要因为温度变化而产生的可逆膨胀收缩性，可以用线性热膨胀系数来表示。一般耐火砖是各种成分的不均质的混合物，若在高涡下长期使用，各成分之间互相反应，矿物物相与组织结构都会有变化，因此会产生不可逆的长度变化。对此可用耐火砖在给定温度下保持2小时后测得的残余线收缩率，绝热耐火砖在保持8小时后*测得的再加热收缩率来表示。不定形耐火材料与可塑性耐火材料在加热，干燥时因脱水，固结而引起收缩是十分普遍的，对此用线收缩率来表示。所有这些都是筑炉设计中有价值的资料。

(4)抗急冷急热性

又称耐火材料抗热震性和耐剥落性。它又可以分为：因温度急变耐火砖产生开裂破坏的现象称为剥落现象或热剥落；因局部的机械变形产生应力的破损现象称为机械剥落，在长期的使用过程中，由于高温作用，再加上杂质侵入造成了在成分上。组织上不连续的变质层而导致破坏的现象称之为组织剥落。对这些都尚未制定出标准的试验方法。但从生产的炉子来看，这些项目都是影响到炉体寿命的重大试验项目。因此各国都订有自己的适当的试验方法。

(5)耐火度

如前所述，一般地说耐火材料没有一定的熔点，而是随着温度升高逐渐软化。这种现象受温度，升温速度，环境气氛等等因素的影响。这种高温性能用耐火度来表示。日本工业标准中所用的方法是，将高温变形性能已经知道的塞格尔标准三角锥与做成相同形状的试验三角锥放在相同条件下同时进行加热，当试验三角锥的顶端与支承台面接触时，取变形状态最接近的标准三角锥的编号SK来表示耐火度。

这种试验方法的不足之处是，制作试验三角锥时，破坏了原先的砖的组织，所采用的升温速度一般也与工业实际中的有着很大的差别。此外实际上还要受到荷重，气氛等因素的影响，所以耐火砖的耐火度高未必就是性能好的耐火砖，但对有经验的人来讲，耐火度仍是一个判定品质的指标。

(6)荷重软化特性和蠕变特性

耐火度是用制成一定形状的试样，按一定升温速度，在白重的作用下达到某一变形程度的温度来表示的。在这种条件下，若对试样加一荷载，在较低的温度下就会开始软化变形，这就是荷重软化现象。由于普遍使用大量的耐火砖来砌筑笨重的炉体，所以在筑炉设计时就必须确切的了解所使用的耐火砖在高温状态时的荷重软化性能。JIS中规定，采用能正确测定高度的圆柱状试样，在试样上加以2公斤／厘米²的荷重，以每分钟5℃的升温速度，并作出软化变形曲线。

曲线的起始段是直线，这是由于单纯的热膨胀作用的结果，当因荷重的作用发生变形时，就表现为下降的曲线。曲线的最高点是T1，由T1压缩最初高度的2％的点是T2，压缩20％的点是T3，T1，T2，T3。都用摄氏温度来表示。对于耐火材料来说，这些值越高越好。并且这些指标之间的温度范围越大越好。

因为耐火材料大多是长期在高温荷重下使用，所以了解这种状态下长期的体积稳定性是一个很重要的问题。为此，残余线膨胀收缩率与荷重软化试验的结果虽说都是很重要的资料，但因试验时间短，所以是不够的。为解决这一问题，近年来蠕变特性正受到重视。但目前还没有统一的标准试验法，一般是在一定温度和一定的压力下求得变形量与时间的对应关系。虽然可以根据弯曲、拉伸、扭转等来测量蠕变，但因为压缩试验方法较简单，所以使用最广。(7)耐蚀性

对渣液、金属熔液及气体的化学侵蚀的抵抗能力(抗蚀性)是一个非常重要的性质。在日本，该项性能的标准试验法尚未制定出。一般使用的方法有：颗粒法和坩埚法。

颗粒法是将一定量的渣子加压成颗粒(锭片)状，并将它放在试验样品上，按一定条件加热以后，观察和测定断面侵蚀熔解状态和浸润状态。

坩埚法是在试样上开一坩埚状的空穴，其中置以一定量的炉渣粉末，随后的过程与颗粒法一样。

还有一种三角锥法是将试样分碎，与渣粉混合，制成与测定耐火度一样的三角锥，观测耐火度降低值与炉渣混入量的关系。这种试验方法的缺点是破坏了耐火材料的组织结构。所谓的浸渍法是将耐火制品的棒状试样浸入到溶融的炉渣或金属熔液中，这是一种接近理想的方法，但因试验方法困难，主要用于科学研究。

另外还有撒布法，回转炉法等等。但上述的方法主要适用于酸性耐火材料，对碱性耐火材料必须采用其它方法。

耐气体侵蚀性能试验法主要是用于高炉炉壁用的耐火材料，测定其对一氧化碳气体，碱金属蒸气，锌、铅的蒸气和其他有害气体等的耐蚀性，必要时应根据实际情况进行试验。

JIS．R221l规定了含MgO、CaO的碱性耐火材料在水蒸气中的消化性能试验方法。

(8)其它

其他还有耐火砖的尺寸、形状的公差，化学成分；不定形耐火材料的粉末度，粘接性能，工作性能，绝热材料的热传导率等等各种各样的试验项目，这些在JIS中都规定了试验方法。近来耐火材料的使用条件日益复杂，因此有必要根据需要考虑采用独自的或者与耐火材料生产厂家共同订出切合实际的试验方法。

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