耐火材料的損毀及其抑制技術(shù)

前言

耐火材料在使用過程中，由于經(jīng)受高溫或者溫度激變、氣氛變化以及粉塵、蒸汽和液體（如熔渣等）的腐蝕、侵蝕，因而其損毀形態(tài)復(fù)雜、損壞機理多樣。歸納起來認(rèn)為：耐火材料的損毀形態(tài)主要有斷裂、剝片（非連續(xù)型）和渣蝕（連續(xù)型）兩大基本類型。耐火材料非連續(xù)型損壞主要包括：熱剝落、結(jié)構(gòu)剝落和高溫?zé)崞谝约皺C械沖擊等所造成的破壞。大多數(shù)陶瓷材料的斷裂是發(fā)生在熱應(yīng)力達(dá)到斷裂應(yīng)力之時。因而人們把研究的注意力放在控制斷裂成核的條件方面。根據(jù)熱彈性理論，在熱應(yīng)力超過材料斷裂強度時，材料就會出現(xiàn)新裂紋。這種裂紋一經(jīng)出現(xiàn)，材料就會發(fā)生災(zāi)難性破壞。根據(jù)熱條件不同，Kingery推薦用R、R1和R12三個抗熱震斷裂參數(shù)表征材料的抗熱震性。R～R12值越大，也就是（抗折強度）、A（熱導(dǎo)率）或者a（導(dǎo)溫系數(shù)）越大，E（彈性模量）、a（線膨脹系數(shù)）越小，材料抗熱震斷裂性就越好。在耐火材料中，只有耐火陶瓷件、熔融石英材料、熔鑄耐火磚和某些澆注成型一高溫?zé)傻哪突鹬破返葹閿?shù)甚少的幾類耐火材料才能滿足這種條件，對于大多數(shù)耐火材料來說，大的應(yīng)力梯度和短的應(yīng)力持續(xù)時間意味著斷裂自表面開始，但也能在造成全部破壞之前被氣孔或晶界所阻止。實際觀察到的情況是，作為阻擋高溫抗腐蝕的熱容器中使用的耐火材料控制表面裂縫并不是關(guān)鍵，有效的是能夠避免熱剝落。絕大多數(shù)耐火材料都帶有許多氣孔和裂紋、裂隙，為了提高它們的抗熱震性，重要的是控制裂紋擴展的條件，而不是裂紋成核的條件。哈塞爾曼的理論認(rèn)為：裂紋擴展的驅(qū)動力是內(nèi)在斷裂瞬間存儲的彈性能供給的。

內(nèi)容概要

《耐火材料的損毀及其抑制技術(shù)》根據(jù)國內(nèi)外最新研究成果和作者多年的研究成果編著而成，系統(tǒng)地闡述了耐火材料的損毀及對損毀因素的控制，重點介紹了耐火材料非連續(xù)損毀、熔渣對耐火材料熔解蝕損過程及耐火材料在高溫減壓下的揮發(fā)／氧化損耗等。其中，對耐火材料的非線形斷裂和熔渣侵蝕對耐火材料的熔解過程的影響進(jìn)行了詳盡的分析和討論。同時，探討了對耐火材料諸損毀因素的控制，并為設(shè)計和開發(fā)新材料提出了合理建議。
《耐火材料的損毀及其抑制技術(shù)》可供耐火材料及其相關(guān)專業(yè)的科研人員、工程技術(shù)人員閱讀，也可供大專院校有關(guān)專業(yè)師生參考。

書籍目錄

1 耐火材料的損毀形態(tài)2 耐火材料的斷裂強度2．1 概況2．2 耐火材料結(jié)構(gòu)對強度的影響2．3 熱震對耐火材料強度的影響2．4 耐火材料強度的統(tǒng)計評價3 耐火材料的非連續(xù)損毀3．1 對熱震和熱剝落的抵抗3．2 裂紋擴展及控制3．3 耐火材料脆性斷裂3．3．1 耐火材料的結(jié)構(gòu)和類型3．3．2 耐火材料脆性斷裂的解析3．4 耐火材料非線形斷裂3．4．1 耐火材料非線形斷裂結(jié)構(gòu)3．4．2 耐火材料非線形斷裂結(jié)構(gòu)的判斷3．4．3 耐火材料非線形斷裂的評價3．4．4 耐火材料Rc值同抗熱震性的關(guān)系3．4．5 耐火材料最佳非線形斷裂結(jié)構(gòu)的設(shè)計3．4．6 提高耐火材料非線形性能的途徑3．5 耐火材料的蠕變斷裂3．5．1 蠕變及蠕變動力學(xué)3．5．2 耐火材料的蠕變3．5．3 耐火材料的蠕變斷裂機理3．6 耐火材料熱疲勞及其對蝕損的影響3．6．1 理論基礎(chǔ)3．6．2 耐火材料E模數(shù)與溫度的關(guān)系3．6．3 一次急冷熱震與熱疲勞3．6．4 熱疲勞監(jiān)測3．6．5 耐火材料熱疲勞壽命3．7 耐火材料抗機械沖擊性4 熔渣導(dǎo)致耐火材料的損毀4．1 熔渣向耐火材料內(nèi)部的浸透與抑制4．2 耐火材料的熔解蝕損4．2．1 耐火材料的熔損簡介4．2．2 耐火材料表面純?nèi)劢膺^程4．2．3 耐火材料成分熔解反應(yīng)4．3 熔渣滲透對耐火材料熔解蝕損的影響4．4 滲透和侵蝕平衡的最佳組成設(shè)計4．5 耐火材料的局部熔損4．5．1 局部熔損的回顧4．5．2 渣表面附近的局部熔損4．5．3 渣一金屬界面附近的局部熔損5 碳復(fù)合耐火材料的蝕損5．1 氧化脫碳5．1．1 氣相氧化5．1．2 液相氧化5．1．3 固相氧化5．2 熔渣滲透5．3 碳復(fù)合耐火材料的熔解蝕損5．4 最佳碳含量設(shè)計5．5 復(fù)合耐火材料的局部熔損5．5．1 改良材質(zhì)5．5．2 提高耐火材料中低溶解速度成分比例5．5．3 開發(fā)新材質(zhì)5．5．4 進(jìn)行熔渣控制5．5．5 改變內(nèi)襯設(shè)計5．6 MgO—CaO-C的應(yīng)用5．7 碳質(zhì)耐火材料蝕損簡單分析6 耐火材料的揮發(fā)／氧化損耗6．1 耐火材料中氧化物的反應(yīng)揮發(fā)6．2 耐火材料在減壓下與鋼水的反應(yīng)6．3 高溫減壓下含碳耐火材料氧化還原反應(yīng)參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

插圖：4熔渣導(dǎo)致耐火材料的損毀當(dāng)耐火材料同熔渣接觸時會發(fā)生熔渣向耐火材料內(nèi)部的氣孔中浸透，耐火材料成分向熔渣中的熔解蝕損，渣浸加快耐火材料的熔解蝕損過程以及導(dǎo)致耐火材料的結(jié)構(gòu)剝落損毀。熔渣造成耐火材料這些損毀現(xiàn)象還會隨著溫度上升而加劇。4．1熔渣向耐火材料內(nèi)部的浸透與抑制熔渣浸透進(jìn)入耐火材料內(nèi)部的氣孔中，不僅會促進(jìn)耐火材料的熔解蝕損，而且是導(dǎo)致材料結(jié)構(gòu)剝落成為加快其損毀的重要原因。因為一旦熔渣成分浸透進(jìn)入耐火材料內(nèi)部的氣孔中時便會立即與之反應(yīng)，導(dǎo)致工作表面變質(zhì)，其結(jié)果則會在高溫條件下造成被浸透區(qū)域變得非常疏松。如果遇到流動鋼液和熔渣流就會使之腐蝕而被沖刷掉。這樣新的未被熔渣浸透的部分即被暴露，進(jìn)而會使耐火材料中未被浸透的部分受到化學(xué)侵蝕。相反，如果浸透部分未被沖刷掉，由于熔渣從加熱面浸透到耐火材料內(nèi)部的深處，而生成很厚的變質(zhì)層。從宏觀上觀察，在浸透層最終部位附近，由于密度和E模數(shù)等不同，產(chǎn)生一個物理性能的差異，于是就在溫度下降之后，在變質(zhì)層與未變質(zhì)層交界處產(chǎn)生平行于工作面的裂紋。在溫度變化的條件下，變質(zhì)層將會從耐火內(nèi)襯上以片狀形式剝落下來（結(jié)構(gòu)剝落）。對于溫度有變化而出現(xiàn)裂紋或者剝落的耐火材料來說，這是造成嚴(yán)重?fù)p毀的原因。簡單地說，由于耐火材料結(jié)構(gòu)剝落程度受熔渣向其內(nèi)部的氣孔中浸透深度的限制，因而極小的浸透深度等于極小的剝落。可見限制熔渣向耐火材料內(nèi)部氣孔中的浸透是提高耐火材料抗結(jié)構(gòu)剝落損毀的重要途徑。

編輯推薦

《耐火材料的損毀及其抑制技術(shù)》由冶金工業(yè)出版社出版。

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