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耐火浇注料产生爆裂的两方面原因

耐火浇注料在使用前的烘烤为其生产过程中重要的一环,浇注料烘烤制度制定合理与否决 定其坯体烘烤的好坏,进而直接影响其使用性能、厂家的生产过程及经济效益。传统的浇注 料烘烤制度的制定通常简单强调控制两个节点:100~150℃与250~350℃,即自由水的排除于结晶水的排除,但据此确立的烘烤制度在烘烤过程中时常发生浇注料坯体的剥落甚至爆裂,因此对浇注料烘烤制度的指定还需要根据其损坏的原因,合理分析烘烤过程中浇注料物性变化,严格制定其烘烤制度。

1:爆裂原因分析

浇注料爆裂为两方面原因所致,一是烘烤时内部产生的蒸汽压力,二是因温度梯度所引起的内部热应力爆裂。

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1.1蒸汽压力致爆裂

蒸汽压力致爆裂的机理主要是耐火制品中自由水、结合水等在烘烤过程中蒸发,在坯体内部产生带压气体,如制品透气性差,或加热速率过快,产生的蒸汽无法及时排除而聚集形成的压力超过制品的极限强度时,将导致耐火制品机械性破坏,甚至粉碎性炸裂。

耐火浇注料烘烤时其内部蒸汽压力的形成不能简单用水合蒸汽的温度—压力关系来说明,综合可知原因如下

(1)耐火浇注料内部蒸汽压力升高机制:烘烤过程中的耐火浇注料内部存在饱和水蒸气阻隔墙效应,受饱和层的阻隔,水蒸气不能快速向内迁移,只得进入加热层,被进一步加热升温,体积急剧增加至上千倍,从而在浇注料内部形成很高的蒸汽压力

(2)蒸汽压力爆裂机理的影响因素:主要有形成的水蒸气压力大小、水(气)排除的方式、坯体强度、内部结构及透气度。

1.2热应力致爆裂

浇注料烘烤过程中内部热应力的作用机理可理解为制品在烘烤时内部颗粒周围产生两向或三向热应力,由于浇注料本身为一复杂非均质系统,热应力随着温度梯度的升高而升高,进而在颗粒或其周围薄弱处形成微小但能量较高的裂缝,当达到某一值时,或与孔蒸汽压力等其它因素结合在一起,形成比制品自身抗拉强度更高的拉应力,从而导致破坏的发生。

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