耐火砖并没有一个像金属或塑料那样统一的“耐磨系数”(如“磨损系数”或“摩擦系数”)。
这是因为耐火材料的耐磨性受多种因素影响,且测试方法和标准与其他材料不同。在工程实践中,我们通常用 “耐磨性” 来表征,并通过标准测试方法得到的体积损失值来定量衡量。
最常用和公认的指标是“常温耐磨性”,通常按照ASTM C704或国标GB/T 18301-2012《耐火材料 常温耐磨性试验方法》进行测试。
测试原理:将规定形状的试样在一定压力下与标准筛取的碳化硅磨料接触,用高速气流将磨料吹向试样表面,冲击并磨损试样一定时间。
结果表示:测试后,通过称重计算试样被磨损的体积损失,单位是立方厘米(cm³)。
结论:这个体积损失值越小,说明该耐火砖的耐磨性就越好。
所以,当您查阅耐火砖的技术参数表时,通常会看到这样一项:
常温耐磨性 (ASTM C704):≤6cm³
(注:数值越小越好,高性能的耐火砖可以做到≤4cm³甚至更低。)
耐磨性不是独立存在的,它与其他物理化学性能紧密相关。以下是决定其耐磨性好坏的关键因素:
体积密度 (Volume Density)
关系:密度越高,通常耐磨性越好。因为材料更致密,颗粒间的结合更牢固,磨料难以将其磨损剥落。
常温耐压强度 (Cold Crushing Strength, CCS)
关系:强度越高,通常耐磨性越好。高强度意味着砖体能够更好地抵抗磨料的冲击力和切削力。
矿物组成 (Mineral Composition)
这是最根本的因素。不同材质的耐火砖耐磨性差异巨大:
极高耐磨性:刚玉砖(Al₂O₃ > 90%)、碳化硅砖(SiC)。这些材料本身硬度极高,是耐磨材料的首选。
高耐磨性:高铝砖(Al₂O₃含量越高,通常耐磨性越好)、莫来石砖、致密铬铁矿砖。
中等耐磨性:优质粘土砖、镁砖(镁砖强度高,但抗热震性差,易产生裂纹导致磨损)。
低耐磨性:隔热砖(密度低、强度低)、硅砖。
微结构 (Microstructure)
均匀、细腻的晶体结构且孔隙率低的砖,耐磨性更好。open pores(开口气孔)越多,磨料越容易侵入内部造成破坏。
使用环境 (Service Conditions)
温度:有些材料在高温下性能会变化,耐磨性也随之改变。
化学侵蚀:炉渣、碱金属等化学物质会腐蚀砖体表面,破坏其结构,从而显著降低其耐磨性。
如果您关心耐磨性,很可能是在处理诸如:
水泥回转窑:窑尾烟室、预热器旋风筒、下料锥体
高炉:炉身下部
循环流化床锅炉:炉膛、旋风分离器
煤粉喷吹管道、烧嘴附近
物料输送溜槽、料仓内衬
选材建议:
首选:刚玉质或碳化硅质的耐火材料(无论是砖还是浇注料)。它们是耐磨材料的顶级选择。
次选:高铝质材料(Al₂O₃含量在70%-80%以上),并确保其具有高体积密度和高耐压强度。
查阅数据表:一定要向供应商索要产品的技术参数表(TDS),重点关注“常温耐磨性(ASTM C704)”的测试值,并同时比较“体积密度”和“常温耐压强度”。
综合考虑:耐磨性不是唯一指标,还需同时考虑抗热震性、耐火度、抗化学侵蚀性等,根据实际工况平衡选择。
| 关键概念 | 说明 |
|---|---|
| 没有“耐磨系数” | 耐火材料不用单一的“系数”来衡量耐磨性。 |
| 核心指标 | 常温耐磨性,按ASTM C704标准测试,结果以体积损失(cm³)表示,值越小越耐磨。 |
| 影响因素 | 矿物组成(刚玉、碳化硅最佳)、体积密度、常温耐压强度、微观结构。 |
| 如何选材 | 对于高磨损区域,优先选择刚玉砖或碳化硅砖,并查阅技术参数表中的ASTM C704值、密度和强度。 |