高铝砖砖坯常见问题、成品砖热膨胀及热疲劳的分析

高铝砖成型砖坯常见问题分析

氧化铝含量在55%以上的一种中性耐火材料。由矾土或其他氧化铝含量较高的原料经成型和煅烧而成。热稳定性高，耐火度在1770℃以上。抗渣性较好主要用于砌筑高炉、热风炉、电炉炉顶、鼓风炉、反射炉、回转窑内衬。高铝砖规格多，型号全，通用高铝砖（即T字头砖）、异型高铝砖、高炉砖（即G字头砖） 

就高铝砖成型砖坯的内部组织而言，常遇到的问题是：

(1)高铝砖坯体压裂(或叫层裂)，这是在加压过程中所形成的垂直于加压方向的层状裂缝。造成这种现象除了模具上的原因外，主要是由于坯料中的空气未得以排出所致。当坯料水分过高时尤其容易产生这种层裂；另外，细粉过量、结合剂过少，以及压力过高等不合理的工艺参数也是造成层裂的因素。

(2)高铝砖坯体密度不均。究其原因，是由于坯料受压时，颗粒与颗粒之间、颗粒与模壁之间存在着摩擦阻力，阻碍了压力均匀地传递而造成坯体各部分受压不均匀，致使各部分的密实度不一样。另外，坯料的装填高度与受压面积之间的比例(H／D)大小，也是造成密度不均的重要因素。在加压方向，压力由加压面起沿坯体高度依次降低，高铝砖坯体的密度分布相应由紧密到疏松；如果用双面加压，则坯体的密度呈两头密而中间疏。因此，要减小成型坯体的密度差，就需要注意模具的设计和成型加压方式。成型的砖坯先在50～60℃的烘房中干燥至残余水分不大于2.5％，然后方可运到烧成工段装窑烧成。砖类制品的烧成在倒焰窑或隧道窑中进行。装窑方式采用平装，特殊高铝砖和大型、异型高铝砖，则需使用特别设计的工具砖。烧成制度参见高铝砖的烧成制度。异型高铝砖出窑后应进行质量检验和终造型和尺寸的冷加工。完全符合质量要求的产品，终作为成品入库。

高铝砖的热膨胀性分析

热膨胀性是指材料的尺寸随温度的升高(或降低)而增加(或减小)的性能。高铝砖的热膨胀性是高铝砖使用时的重要性能之一。炉窑在常温下砌筑，而在高温下使用时炉体要膨胀。为抵消因热膨胀所产生的应力，需预留膨胀缝，而且须根据高铝砖的热膨胀性和砌筑体的构造情况制定正确的烘烤制度。特别是当材料在急剧变化的条件下使用时，材料的热膨胀性很大，很容易遭受破坏，须慎重考虑。  

高铝砖的热膨胀性有两种表示方法，即线膨胀率和线胀系数。线膨胀率是指由室温至试验温度间，试样长度的相对变化率。它们是预留膨胀缝和砌体总尺寸结构设计计算的关键参数。线胀系数是指由室温至试验温度间，温度每升高1℃，试样长度的相对变化率。  

高铝砖的热膨胀性的测定，通常采用顶杆式间接法和望远镜直读法。其中顶杆式间接法应用机械测量原理，将直径为8—10mm的柱体试样放入装样管内，试样的一端与顶杆接触。从室温开始以4—5℃／min的升温速度加热试样，记录不同温度下试样的长度，直至试验终点温度。

按高铝砖中Al2O3含量通常分成三等:Ⅰ等──Al2O3含量＞75％；Ⅱ等──Al2O3含量为60～75％;Ⅲ等──Al2O3含量为48～60％。

高铝砖热疲劳及其对蚀损的影响分析

一般认为高铝砖的剥落损毁可分为：单纯由热应力引起的剥落(简称热剥落)和熔渣浸润等所导致的组织变化与热应力复合产生的结构剥落(简称结构剥落)。

作为热剥落的评价方法，主要应用能使高铝砖产生较大温差的电炉法和应用高频炉浸渍法等。然而，由观察结果却发现多数场合是：在实际窑炉的使用中，承受像实验室那样大的温差的例子很少，而由于温差较小，同时经过长期反复加热冷却的热疲劳，使组织劣化，以至破坏的情况却不少见。也就是说，在使用高铝砖的窑炉中，温度经常保持一定的例子很少见，而温度经常变动的场合却很多。这就说明，以往的高温剥落评价方法是不可能再现实际窑炉条件的方法。另外，虽然曾经对高铝砖和低水泥耐火浇注料等也进行过热疲劳评价，但通常采用试样经一定次数循环的热震损坏是在常温下测定的，这就意味着试样已经过低温范围的冷却，使材料出现了典型的脆性断裂(在低温可看到破坏部分)。可见，它也难以完全反映出窑炉内衬高铝砖高温热循环的实际机械损坏的情况。因此，这就需要利用类似在试验温度下，在所选择的温度热循环期间监测实际使用中高铝砖逐渐损坏的情况。

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