Свойства огнеупорных материалов

Огнеупорные материалы характеризуются огнеупорностью, температурой начала деформаций под нагрузкой, шлакоустойчивостью, температурным коэффициентом линейного расширения, теплоемкостью, тепло — и температуропроводностью, термической стойкостью, электропроводностью, механической прочностью (при обычных и высоких температурах), плотностью, кажущейся плотностью, пористостью, газопроницаемостью, постоянством форм и размеров при высоких температурах, внешним видом, макро — и микроструктурой и др. Все эти свойства условно можно разбить на три группы: теплофизические и термические, физико-технические, физико-химические.

Линейное расширение при нагревании

Линейным расширением называется свойство материала увеличивать свои линейные размеры пропорционально количеству полученного тепла; обозначается оно ?.

? = la(t2-t1)

Под линейным расширением ? понимают обратимое изменение размеров материала при нагревании (расширение) или при охлаждении (сжатие). Коэффициент линейного расширения а показывает удлинение единицы длины материала при нагревании его на один градус, отнесенное к первоначальной длине испытуемого образца. Чтобы линейное расширение выразить в процентах, для этого ? умножают на температуру, при которой определяют расширение, и на 100. Например, температурный коэффициент линейного расширения шамота при 800°С составляет 4,5-10-6. Следовательно, 1 м шамотной кладки в этом случае удлиняется на 1 ·4,5· 10-6·800· 100 = 3,6 мм.

Теплопроводность

Способность материалов и веществ, в том .числе и огнеупоров, проводить тепло называется теплопроводностью (?), выражающей количество тепла, которое проходит через стенку площадью 1 м2 толщиной 1 м в 1 ч при разности температур на противоположных поверхностях стенки 1 К (один градус Кельвина). Единица измерения теплопроводности — Вт/ (м · К).

Теплопроводность огнеупорных материалов определяется в соответствии с ГОСТ 12170—66 при стационарном (ловом потоке и температурах нагрева на горячей поверхности испытуемого плоского образца от 400° до 1000°С.

Теплоемкость

Теплоемкость огнеупорных материалов — количество тепла, необходимого на нагревание единицы массы материала на 1°С. Удельную теплоемкость измеряют в Дж/(кг-°С).

Различают истинную теплоемкость, т. е. теплоемкость материала при данной температуре, и среднюю теплоемкость — теплоемкость в определенном интервале температур. На практике_ обычно пользуются значениями средней теплоемкости с, которая может быть подсчитана по формуле

C0 — теплоемкость материала при 0°С; А и В — эмпирические коэффциенты; t — температура, °С

Температуропроводность

Температуропроводсть а характеризует процесс установления температурного градиента в материале при его нагревании или охлаждении и имеет размерность м2/ч.

Температуропроводность материала а зависит от его теплоемкости с, теплопроводности ? и кажущейся плотности ? и определяется по формуле

Температуропроводность материала необходимо знать я определения количества тепла, теряемого в окружающую среду тепловыми установками периодического действия.