耐磨耐火材料通常是在高溫條件下使用的。高溫條件下,窯爐所生產(chǎn)的物料的沖蝕磨損是造成工業(yè)窯爐襯里耐火材料損壞的一個重要因素。因此,要對所選用耐火材料的抗沖蝕磨損性能進行了解掌握。
很多關(guān)于耐火材料高溫耐磨性變化規(guī)律是隨溫度和材質(zhì)的變化而變化。也有人認(rèn)為耐火材料的“強度越高越耐磨”在同類材料中這種關(guān)系會存在,但是不同類型耐火材料之間這種關(guān)系則不一定存在,比如耐壓強度100MPa的剛玉磚的耐磨性弱于耐壓強度86MPa的高鋁磚。還有就是耐火澆注料的耐磨性與其耐壓強度和抗折強度的關(guān)系,有人認(rèn)為高鋁澆注料的強度越高其磨損量越小。實踐中發(fā)現(xiàn)并不是如此關(guān)系?傊,這些是讓用戶更多面、更深入地認(rèn)識了耐火材料的耐磨性。
就我公司在耐火材料生產(chǎn)中對其耐磨性掌握的一些規(guī)律進行分享,就不同材質(zhì)耐火材料的耐磨性,探討其可能的影響因素。
1:不同種類耐火材料的耐磨性
表1列出數(shù)年來檢測的不同種類耐火材料的磨損量數(shù)據(jù)。由表1可以看到,不同材質(zhì)類型耐火材料耐磨性的差異較大。根據(jù)各類耐火材料耐磨性強弱,大體上可分為三類:碳化硅質(zhì)耐火材料的耐磨性最強,高鋁質(zhì)耐火材料和剛玉質(zhì)耐火材料的耐磨性居中,堿性耐火材料、硅質(zhì)、黏土質(zhì)耐火材料的耐磨性較差。高鋁質(zhì)耐火材料由于氧化鋁含量差異較大,其磨損量分布范圍較寬。下面試圖總結(jié)耐火材料耐磨性優(yōu)劣與其材質(zhì)的關(guān)系。
1.1耐火材料耐磨性與其礦物相組成相關(guān)
不同礦物相的晶體結(jié)構(gòu)類型以及晶格能大小等因素導(dǎo)致其礦物的硬度不同,原子晶體的金剛石、碳化硅、剛玉的莫氏硬度很高,離子晶體的尖晶石、莫來石、方鎂石等硬度依次減。皇虼嬖谟扇醯姆肿娱g力構(gòu)成的層狀結(jié)構(gòu),其莫氏硬度最低。礦物的硬度越高,其耐磨性越強。因此,碳化硅質(zhì)材料磨損量小,最耐磨;以方鎂石為主物相的鎂磚、鎂尖晶石磚、鎂鉻磚等磨損量均較大,多數(shù)超過10cm³。含石墨的鋁碳化硅碳磚磨損量較大,低石墨含量或不含石墨的鋁碳材料的則較小。
氮化硅結(jié)合碳化硅材料的結(jié)合相氮化硅的硬度高(莫氏硬度9~9.5),強度大;而黏土結(jié)合碳化硅材料的結(jié)合相莫來石和玻璃相的硬度較小。因此,氮化硅結(jié)合碳化硅材料比黏土結(jié)合碳化硅材料有更好的耐磨性。對于AL2O3含量為76%的高鋁磚和AL2O3含量為58%的三級高鋁磚,前者的剛玉相含量高,后者的莫來石相含量高、剛玉相含量低,因此前者更耐磨。