耐火材料的使用性质
耐火材料的使用性能是指耐火材料在高温下使用时所具有的性能。包括耐火度、荷重软化温度、重烧线变化率、抗热震性、抗渣性、抗酸性、抗碱性、抗氧化性、抗水化性和抗CO侵蚀性等。（一）耐火度耐火度是指耐火材料在无荷重时抵抗高温作用而不熔化的性能。耐火度是判断材料能否作为耐火材料使用的依据。国际际准化组织规定耐火度达到1500℃以上的无机非金属材料即为耐火材料。耐火度的意义与熔点不同。不能把耐火度作为耐火材料的使用温度。决定耐火度的基本因素是材料的化学矿物组成及其分布情况。各种杂志成分，特别是具有强溶剂作用的杂质成分，会严重降低制品的耐火度。因此，提高耐火材料耐火度的主要途径是采取适当措施来保证和提高原料的纯度。中国标准和国际标准规定了耐火材料耐火度的试验方法，其要点是，将被测材料制成与标准测温锥形状、尺寸相同的截头三角锥，在规定的加热条件下，与标准测温锥弯倒情况做比较，直至试锥顶部弯倒接触底盘，此时与试锥同时弯倒的标准测温锥可代表的温度即为该试锥的耐火度。耐火材料的耐火度通常都用标准测温锥的锥号表示。各国标准测温锥规格不同，锥号所代表的温度也不一致。耐火制品的化学成分、矿物组成及其分布状态是影响耐火度的***基本因素。需要说明的是耐火制品的耐火度并不表示它的使用温度，因为耐火材料在使用中经受高温作用的同事，通常还伴随有荷重和外物的熔剂作用等等，实际允许使用温度要比耐火度低得多。（二）荷重软化温度耐火材料在高温下的荷重变形指标表示它对高温和荷重同时作用的抵抗能力，也表示耐火材料呈现明显塑性变形的软化范围。耐火材料高温荷重变形温度是其重要的质量指标，因为它在一定程度上表明该制品在与其使用情况相仿条件下的结构强度。决定荷重软化温度的主要原因是该制品的化学——矿物组成，同时也与该制品的生产工艺直接有关。荷重软化温度的测定一般是加压0.2Mpa，从试样膨胀的***高点压缩至它原始高度的0.6%为软化开始温度，4%为软化变形温度及40%变形温度。根据耐火材料的荷重变形温度指标，可以判断耐火材料在使用过程中在何种条件下失去荷重能力以及高温下制品内部的结构情况，但在实际应用中应注意下述情况：（1）实际使用条件下所承受的荷重要比0.2Mpa/cm2低得多，只是在个别情况下达0.2~0.5Mpa/cm2，由于负荷低，制品的开始变形温度将升高；（2）砌体沿厚度方向受热不均匀，而大部分负荷将由较低的部分来承担；（3）在使用条件下制品承受变形时远远超过实验室的实验时间；（4）耐火材料在实际使用过程中，还可能承受其他种类的负荷，如弯曲、拉伸、扭转等。（三）高温体积稳定性（重烧线变化）耐火材料在高温下长期使用时，其外形体积保持稳定不发生变化（收缩或膨胀）的性能称之为高温体积稳定性。通常用重烧线变化来判断制品的高温体积稳定性，它是评定制品质量的一项重要指标。重烧线变化是指耐火制品试样加热到规定温度，保温一定时间，冷却到室温后所产生的残存膨胀或收缩。（四）抗热震性耐火材料在使用过程中，经常会受到环境温度的急剧变化作用，例如，铸钢用盛钢桶衬砖在浇注过程中，冶金炉（转炉、平炉或电炉等）的加料、出钢或操作中 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***了制品和窑炉的加热和冷却速度，***了窑炉操作的强化，而且也是制品、窑炉损坏叫较快的主要原因之一。抗热震性是指耐火制品对温度迅速变化所产生损伤的抵抗性能。此种性能也称为温度急变抵抗性。检测方法是将制品所处环境急剧的冷热交替，记录其不损毁次数。影响制品抗热震性指标的主要原因是制品的物理性质，如膨胀性、热导率等。一般来说，制品的热膨胀率越大、抗热震性越差；制品的热导率越高，抗热震性越好。此外，耐火材料的组织结构、颗粒组成和制品的形状等均对抗热震性有影响。（五）抗渣性抗渣性是指耐火材料在高温下抵抗炉渣的侵蚀和冲刷作用的能力。这里的炉渣的概念，从广义上来说是高温下与耐火材料相接触的冶金炉渣、燃料灰分、飞尘、各种材料（包括固态、液态材料，如烧结水泥块、煅烧石灰、铁屑、熔融金属、玻璃液等）和气态物质（煤气、一氧化碳、氟、硫、锌、碱蒸汽）等。炉渣侵蚀是耐火材料在使用过程中***常见的一种损坏形式，如各种炼钢炉炉衬，盛钢桶的工作衬，炼铁高炉从炉身下部到炉缸的炉衬，许多有色冶金炉衬，玻璃窑池的池壁以及水泥回转窑内衬等的损坏，多是由此种作用引起的。在实际使用中，约50%是由于炉渣侵蚀而损坏。因此，研究耐火材料的抗渣性具有非常重要的意义。耐火材料在炉渣中的溶解和炉渣向耐火材料内部的侵入都是以耐火材料与炉渣的接触为前提的，首先是炉渣对耐火材料润湿作用。因此增大耐火材料与渣液相同的润湿角，使其不易被润湿则是提高其抗渣性能的重要手段。选择耐火材料时应注意其材质成分，尽量选用与渣的化学成分相近的材料，减弱它界面上的反应强度。此外，在使用中，还应注意到所用材料之间应是化学特性相近，防止或减轻在高温条件下的界面损毁反映。（六）耐真空性通常耐火材料在常温下的蒸气压都很低，可以认为是极为稳定不易挥发的。但在高温减压下工作（如真空熔炼炉或钢水脱气处理等）时，其挥发性将成为不可忽视的问题，会因其挥发量而造成损耗，加速其损坏。在这种条件下与高温常压（大气压）下使用不同，耐真空性成为耐火材料必须具备的重要特性之一。根据对各种耐火制品进行的真空实验（1600℃，真空度0.2kpa）结果得知，耐火材料因真空加热会发生变质，即其重量、体积密度、气孔率、强度和化学矿物组成发生变化。此时因材质不同，制品产生多孔化或低气孔化，强度和荷重软化温度均下降。化学成分的变化趋向是含sio2、cr2o3等氧化物的制品，其重量损耗速度大，而含al2o3、cao、zro2等氧化物制品较为稳定。作为真空炉用耐火材料，碱性氧化物耐火制品比酸性氧化物制品更为有利。
