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D0I:10.13374/i.i8sn1001-t53.2010.08.026 第32卷第8期 北京科技大学学报 Vol 32 No 8 2010年8月 Journal of Un iversity of Science and Technolgy Beijing Aug 2010 氧化铝基耐火材料的高温耐磨性 彭西高2)王晓利)吴学真)孙加林) 1)北京科技大学材料科学与工程学院，北京1000832)中钢集团洛阳耐火材料研究院有限公司，洛阳471039 摘要采用新研制的高温耐磨性实验装置，测定了五种氧化铝基耐火制品的高温耐磨性能·结果表明：当材料处于弹性变 形阶段时，随温度的升高，磨损体积变化不明显；当温度继续升高，材料达到塑性变形阶段时，磨损体积大幅度减小。以高硬度 矿物相为主晶相的耐火制品更耐磨，但材料的烧结程度对耐磨性的影响更显著，对于具有同样主矿物相的材料，烧结程度越 好，耐磨性也越好。高温下材料中产生低熔点液相时，缓冲了磨损，其作用超过矿物相硬度对耐磨性的影响·材料的磨损体积 与其高温抗折强度紧密相关，在脆性变形阶段，高温抗折强度越高，磨损体积越小：在塑性变形阶段，材料的磨损体积和高温 抗折强度均显著降低。 关键词耐火材料；氧化铝：耐磨性；组织结构 分类号T0175.1+2 Abrasion resistance of a lum ina based refractory products at elevated tem pera- tures PENG Xi gao3,WANG Xiao-,WU Xue-hen,SUN Jia-lin 1)School ofMaterals Science and Engineerng University of Science and Technobgy Beijing Beijing 100083 China 2)Sinosteel Luoyang Institute ofRefmactories Research Co Ld,Luoyang 471039 Chna ABSTRACT Abrasion resistances of five kinds of alm ina based refractory products at elevated temperatures were detem ined using a new developed high-temperature abrasion facility The results show that the wear volme of the refractory products during elastic de- fomation has a little change w ith temperature rising but in the plastic defomation range it drops shamply The refractory products with a high hardness m ineral as the main crystal phase have a better abrasion resistance Sintering degree has a more obvious effect on the abrasion resistance For the refractory products w ith the same main m ineral phase the denser the sintering degree the better the abra- sion resistance is W hen a low melting point liuid phase foms in the refractory products at elevated temperatures the wear vohme de- creases and the liquid phase has a more effect on the abrasion resistance than the handness of the m ineral phase The wear volme has a close relation with hot modulus of rupture (HMOR).The higher the HMOR.the smaller the wear volme is during elastic defoma- tion The HMOR and wear volme decrease rapily w ith temperature rising during plastic defomation KEY WORDS refractory materiaks alm ina abrasion resistance stmucture 高温高速气流、粉尘和固体物料对耐火材料的 出山.本课题前期已经对耐火材料在常温下的耐磨 冲刷和磨损是造成某些工业窑炉内衬损坏的重要因 性进行了一些研究)，在此基础上，本文分析了国 素.例如，高炉上部和风口，水泥窑窑口、下料口，以 内外对耐火材料高温耐磨性的研究成果3，开发 及循环流化床锅炉旋风分离器、炉膛密相区等部位 出一种新型高温耐磨性实验装置，并利用该实验装 的材料由于承受长时间的高温冲刷，损毁十分严重. 置研究了五种氧化铝基定形耐火制品的高温耐磨 上述磨损属于气流喷砂型磨损，含砂气流的运 性，探讨了耐火制品的高温耐磨性与实验温度、制品 动规律一般遵守流体力学规律，其作用机理是粒子 的组织结构和高温抗折强度之间的关系，取得了一 撞击靶面时，首先出现能量交换，并伴生材料流 些具有指导意义的实验结果， 收稿日期：2009-11-03 作者简介：彭西高(1966)男，教授级高级工程师，博士研究生：孙加林(1956)男，教授，博士生导师，mja@126cm第 32卷 第 8期 2010年 8月 北 京 科 技 大 学 学 报 ＪｏｕｒｎａｌｏｆＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＢｅｉｊｉｎｇ Ｖｏｌ．32Ｎｏ．8 Ａｕｇ．2010 氧化铝基耐火材料的高温耐磨性 彭西高 12） 王晓利 2） 吴学真 2） 孙加林 1） 1） 北京科技大学材料科学与工程学院北京 100083 2） 中钢集团洛阳耐火材料研究院有限公司洛阳 471039 摘 要 采用新研制的高温耐磨性实验装置测定了五种氧化铝基耐火制品的高温耐磨性能．结果表明：当材料处于弹性变 形阶段时随温度的升高磨损体积变化不明显；当温度继续升高材料达到塑性变形阶段时磨损体积大幅度减小．以高硬度 矿物相为主晶相的耐火制品更耐磨但材料的烧结程度对耐磨性的影响更显著对于具有同样主矿物相的材料烧结程度越 好耐磨性也越好．高温下材料中产生低熔点液相时缓冲了磨损其作用超过矿物相硬度对耐磨性的影响．材料的磨损体积 与其高温抗折强度紧密相关在脆性变形阶段高温抗折强度越高磨损体积越小；在塑性变形阶段材料的磨损体积和高温 抗折强度均显著降低． 关键词 耐火材料；氧化铝；耐磨性；组织结构 分类号 ＴＱ175∙1 ＋2 Ａｂｒａｓｉｏｎｒｅｓｉｓｔａｎｃｅｏｆａｌｕｍｉｎａｂａｓｅｄｒｅｆｒａｃｔｏｒｙｐｒｏｄｕｃｔｓａｔｅｌｅｖａｔｅｄｔｅｍｐｅｒａ- ｔｕｒｅｓ ＰＥＮＧＸｉ-ｇａｏ 12）ＷＡＮＧＸｉａｏ-ｌｉ 2）ＷＵＸｕｅ-ｚｈｅｎ 2）ＳＵＮＪｉａ-ｌｉｎ 1） 1） ＳｃｈｏｏｌｏｆＭａｔｅｒｉａｌｓＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＢｅｉｊｉｎｇＢｅｉｊｉｎｇ100083Ｃｈｉｎａ 2） ＳｉｎｏｓｔｅｅｌＬｕｏｙａｎｇＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＲｅｆｒａｃｔｏｒｉｅｓＲｅｓｅａｒｃｈＣｏ．Ｌｔｄ．Ｌｕｏｙａｎｇ471039Ｃｈｉｎａ ＡＢＳＴＲＡＣＴ Ａｂｒａｓｉｏｎｒｅｓｉｓｔａｎｃｅｓｏｆｆｉｖｅｋｉｎｄｓｏｆａｌｕｍｉｎａｂａｓｅｄｒｅｆｒａｃｔｏｒｙｐｒｏｄｕｃｔｓａｔｅｌｅｖａｔｅｄｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓｗｅｒｅｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄｕｓｉｎｇａ ｎｅｗｄｅｖｅｌｏｐｅｄｈｉｇｈ-ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅａｂｒａｓｉｏｎｆａｃｉｌｉｔｙ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｗｅａｒｖｏｌｕｍｅｏｆｔｈｅｒｅｆｒａｃｔｏｒｙｐｒｏｄｕｃｔｓｄｕｒｉｎｇｅｌａｓｔｉｃｄｅ- ｆｏｒｍａｔｉｏｎｈａｓａｌｉｔｔｌｅｃｈａｎｇｅｗｉｔｈｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｒｉｓｉｎｇｂｕｔｉｎｔｈｅｐｌａｓｔｉｃｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｒａｎｇｅｉｔｄｒｏｐｓｓｈａｒｐｌｙ．Ｔｈｅｒｅｆｒａｃｔｏｒｙｐｒｏｄｕｃｔｓｗｉｔｈ ａｈｉｇｈｈａｒｄｎｅｓｓｍｉｎｅｒａｌａｓｔｈｅｍａｉｎｃｒｙｓｔａｌｐｈａｓｅｈａｖｅａｂｅｔｔｅｒａｂｒａｓｉｏｎｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ．Ｓｉｎｔｅｒｉｎｇｄｅｇｒｅｅｈａｓａｍｏｒｅｏｂｖｉｏｕｓｅｆｆｅｃｔｏｎｔｈｅ ａｂｒａｓｉｏｎｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ．Ｆｏｒｔｈｅｒｅｆｒａｃｔｏｒｙｐｒｏｄｕｃｔｓｗｉｔｈｔｈｅｓａｍｅｍａｉｎｍｉｎｅｒａｌｐｈａｓｅｔｈｅｄｅｎｓｅｒｔｈｅｓｉｎｔｅｒｉｎｇｄｅｇｒｅｅｔｈｅｂｅｔｔｅｒｔｈｅａｂｒａ- ｓｉｏｎｒｅｓｉｓｔａｎｃｅｉｓ．Ｗｈｅｎａｌｏｗｍｅｌｔｉｎｇｐｏｉｎｔｌｉｑｕｉｄｐｈａｓｅｆｏｒｍｓｉｎｔｈｅｒｅｆｒａｃｔｏｒｙｐｒｏｄｕｃｔｓａｔｅｌｅｖａｔｅｄｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓｔｈｅｗｅａｒｖｏｌｕｍｅｄｅ- ｃｒｅａｓｅｓａｎｄｔｈｅｌｉｑｕｉｄｐｈａｓｅｈａｓａｍｏｒｅｅｆｆｅｃｔｏｎｔｈｅａｂｒａｓｉｏｎｒｅｓｉｓｔａｎｃｅｔｈａｎｔｈｅｈａｒｄｎｅｓｓｏｆｔｈｅｍｉｎｅｒａｌｐｈａｓｅ．Ｔｈｅｗｅａｒｖｏｌｕｍｅｈａｓ ａｃｌｏｓｅｒｅｌａｔｉｏｎｗｉｔｈｈｏｔｍｏｄｕｌｕｓｏｆｒｕｐｔｕｒｅ（ＨＭＯＲ）．ＴｈｅｈｉｇｈｅｒｔｈｅＨＭＯＲｔｈｅｓｍａｌｌｅｒｔｈｅｗｅａｒｖｏｌｕｍｅｉｓｄｕｒｉｎｇｅｌａｓｔｉｃｄｅｆｏｒｍａ- ｔｉｏｎ．ＴｈｅＨＭＯＲａｎｄｗｅａｒｖｏｌｕｍｅｄｅｃｒｅａｓｅｒａｐｉｄｌｙｗｉｔｈｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｒｉｓｉｎｇｄｕｒｉｎｇｐｌａｓｔｉｃｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ． ＫＥＹＷＯＲＤＳ ｒｅｆｒａｃｔｏｒｙｍａｔｅｒｉａｌｓ；ａｌｕｍｉｎａ；ａｂｒａｓｉｏｎｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ；ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ 收稿日期：2009--11--03 作者简介：彭西高 （1966— ）男教授级高级工程师博士研究生；孙加林 （1956— ）男教授博士生导师ｓｕｎｊｉａｌｉｎ＠126．ｃｏｍ 高温高速气流、粉尘和固体物料对耐火材料的 冲刷和磨损是造成某些工业窑炉内衬损坏的重要因 素．例如高炉上部和风口水泥窑窑口、下料口以 及循环流化床锅炉旋风分离器、炉膛密相区等部位 的材料由于承受长时间的高温冲刷损毁十分严重． 上述磨损属于气流喷砂型磨损含砂气流的运 动规律一般遵守流体力学规律其作用机理是粒子 撞击靶面时首先出现能量交换并伴生材料流 出 ［1］．本课题前期已经对耐火材料在常温下的耐磨 性进行了一些研究 ［2］在此基础上本文分析了国 内外对耐火材料高温耐磨性的研究成果 ［3--4］开发 出一种新型高温耐磨性实验装置并利用该实验装 置研究了五种氧化铝基定形耐火制品的高温耐磨 性探讨了耐火制品的高温耐磨性与实验温度、制品 的组织结构和高温抗折强度之间的关系取得了一 些具有指导意义的实验结果． DOI :10．13374／j．issn1001—053x．2010．08．026