輕質鋼包澆注料性能需要測試的內容及方法

輕質鋼包澆注料性能測試包括重燒線變化、體積密度、顯氣孔率、熱導率、抗折強度、線膨脹系數。體積密度與熱導率、比熱容是材料熱物性的主要參數，氣孔率則對上述三者產生影響?？拐蹚姸葎t是衡量耐火材料力學性能的重要參數。另外，材料比熱容可以通過計算獲得。

重燒線變化

重燒線變化指耐火材料在一定溫度條件處理后尺寸的變化程度，分為烘干線變化和燒后線變化。本次測試中，指試樣在1000℃烘烤3h后的長度不可逆變化量與加熱前其長度之比。線變化數值用百分率表示，正值表示膨脹，負值表示收縮，材料的線變化過大，會導致其使用中產生結構剝落，破壞襯體結構，縮短使用壽命。

l1為成型養護后量取的樣品長度，l2為烘干后量取的樣品長度，l3為烘烤后領取的樣品長度，單位均為mm。

體積密度與顯氣孔率

體積密度即密度，為質量與體積之比。氣孔率為材料中氣體體積與材料總體積之比。由于輕質耐火澆注料使用在永久層不直接與鋼液接觸，所以不需要考慮氣孔對于鋼液侵蝕的影響。但是氣孔率對于澆注料其他性質如熱導率、耐壓強度、抗折強度等有著重要的影響。對于一般的保溫材料而言，氣孔率越大越好，有利于降低熱導率。但是氣孔率越大，其力學性能越差。由于全氣孔率測定比較困難，所以可采用顯氣孔率作為參考標準，測定方法使用真空法。具體計算方法如下：

m1為干燥樣品的質量，m2為真空法吸水飽和的樣品質量，m3真空法吸水飽和后懸掛在水中的樣品質量;K為樣品中吸入蒸餾水的體積，V0為樣品體積。ρl為蒸餾水的密度，以1g/cm3。該方法只能測試體積密度比蒸餾水大的樣品。

熱導率

熱導率是單位時間內在單位溫度梯度下沿熱流方向通過材料單位面積傳遞的熱量。按測量方式不同，熱導率測試方法主要有十字熱線法、平行熱線法、閃光法和水流量平板法。常用方法有水流量平板法測量材料導熱率。其操作過程為，試樣尺寸為直徑180mm、厚度20mm的圓形試樣，裝樣臺上埋設均熱板和熱電偶，按照不大10℃/min升溫至實驗所需溫度，控制水流量，待穩定后，讀取冷、熱面熱電偶電動勢，測量水流量及水溫升高的電動勢差。按照下式進行計算：

式中，k為常數，單位為J/(g·mV·m2)，Δmv為中心量熱器的水溫升高的電動勢差，單位為mV，w為中心量熱器的水流量，單位為g/s，δ為試樣厚度，單位為m，t1試樣熱面溫度，單位為℃，t2為試樣冷面溫度，單位為℃。

應該指出的是，由于輕質澆注料中含有大量孔隙，不是均勻的連續介質，本文中提及的熱導率可視為“折算導熱系數"或”表觀導熱系數”，由于澆注料生產或制樣使得澆注料各種原料均勻分布，所以可認為熱導率為各相同性，只需要測量單一方向的熱導率即可。

抗折強度

抗折強度是指材料單位面積截面所能夠承受的極限彎曲應力。測定在一定尺寸下長方體試樣在三點彎曲裝置上受彎時所能夠承受的最大荷重，可按下式計算:

式中R為抗折強度，Mpa;W為試樣斷裂時最大載荷，N;l試樣下端兩支撐點距離，mm;6為試樣寬度，mm;d為試樣的厚度，mm。

比熱

比熱是單位質量物質升高單位溫度所需要的熱量。輕質澆注料比熱計算中可根據組成原料比熱值得到混合物質比熱值：

線膨脹系數

線膨脹系數是指試樣塊長度或體積隨溫度變化的系數。

其中，α為平均線膨脹系數，1/K;T為實驗溫度，K;T0為室溫，K;ρ為試樣的線膨脹率，%。

線膨脹系數是材料在加熱過程中溫度導致的變形情況，與材料的化學組成、礦物組成及其微觀結構有密切的關系，其性能的好壞直接影響材料的熱震穩定性,材料的線膨脹系數大所產生的熱應力也大，在材料溫度變化時易產生剝落斷裂情況。耐火澆注材料可使用線膨脹儀測量其線膨脹性能，其基本操作過程是將輕質澆注料按工藝要求加工成φ10×50mm的圓柱體，放入高溫膨脹儀中，按照—定速率升溫，記錄測量各溫度下長度的變化，計算得到溫度線膨脹系數變化情況。