耐火材料显气孔体密测定仪
耐火材料显气孔体密测定仪
本显气孔体密测定仪设备依据 GB/T-2997、 GB/T-2999、YB/T-5200 研究制造,用于 测定耐火材料的显气孔率、闭气孔率、吸水率、真气孔率和体积密度。设备由箱体、透明真空容器、真空泵、注水装置、超级恒温水浴、比重瓶天平和悬浮测量装置组成。本仪器美观大方，结构简单、维护方便，得到广泛使用。
陶瓷材料、磨料磨具、耐火材料的结构性能是评价耐火材料质量的重要指标。材料的结构性能与该材料所用原料和其制造工艺，包括原料的种类、配比、粒度和混合、成型干燥及烧成条件等密切相关。
1 气孔率检测
材料中的气孔大致可分为3类：
（1）封闭气孔，封闭在制品中不与外界相 通；（2）开口气孔，一端封闭，另_端与外界相 通，能被流体填充；（3）贯通气孔，贯通材料两 面，流体能够通过。
1—封闭气孔;2—开口气孔;3—贯通气孔
通常将上述3类气孔合并为两类，即开口气 孔（包括贯通气孔）和封闭气孔。一般来说，开口 气孔占总气孔体积的多数，封闭气孔的体积很少。
由于封闭气孔的体积难于直接测定，因此, 材料的气孔率指标常用开口气孔率，也即显气孔率来表示。
气孔率是多数材料的基本技术指标。它几乎影响材料的所有性能，尤其是强度 、热导率、抗侵蚀性、抗热震性等。一般来说气孔率增大，强度降低，热导率降低，抗侵蚀性降 低。但气孔率对抗热震性的影响比较复杂。
密定形耐火制品的显气孔率按照中国国家标准 GB/T 2997—2015进行测定。致密耐火制品的显气孔率一般为10%?28%，隔热耐火材料的真气孔率大于 45%。
2. 吸水率检测
带有气孔的干燥材料中所有开口气孔所吸 号水的质量与其干燥材料的质拭之比，以％表 示，它实质上反映了材料中的开口气孔量。
在耐火原料生产中，习惯上用吸水率来鉴定原料的锻烧质量，原料煅烧得越好，吸水率应越低。一般应小于5%。
对颗粒状(粒度大于2.0mm)耐火材料的吸水率的测定，按照中国国家标准GB/T 2999—2016进行。
3.体积密度检测
耐火材料的干燥质量与其总体积之比，即材料单位体积的质量，g/cm3。体积密度表征耐火材料的致密程度，是所有耐火原料和耐火制 品质量标准中的基本指标之一。
材料的体积密度对其其他许多性能都有显著的影响，如气孔率、强度、抗侵蚀性、荷重软化温度、耐磨性、抗热震性等。对轻质隔热材料，如隔热砖、轻质浇注料等，体积密度与其导热性 和热容量也有密切的关系。一般来说，材料的体积密度高，对其强度、抗侵蚀性、耐磨性、荷重软化温度有利。
材料的体积密度，受所用原料、生产工艺等 因素的影响，控制所用原料的体积密度、压制砖 坯的压力和制定合理的烧成制度，均能有效控制最终制品的体积密度。
对于不同的材料，体积密度的检测方法也不同。
(1)对于致密定形耐火制品的体积密度，按照中国国家标准GB/T 2997—2015进行测定。
(2)对于定形隔热耐火制品的体积密度 按照中国国家标准GB/T 2998—2015；
(3)对于颗粒状(粒度大于2.0mm)耐火材料 的体枳密度，按照中国国家标准GB/T 2999—2016 进行,采川称量法和滴定管法两种方法测定。
4 真密度检测
真密度是耐火材料中的固体质量与其真体积(耐火材料中固体部分的体积)之比，单位为g/cm3。真比重是材料的真密度除以4℃时水的密度，两者在数值上可视为相同。现在国际上已基本不再使用真比重这个概念，但日本耐火材料技术协会编辑出版的《耐火材料手册》一书，还在使用真比重。
在耐火材料中，硅砖的真密度是衡量石英转化程度的重要技术指标。由SiO2组成的各种不同矿物的真密度不同，鳞石英的真密度最小，方石英次之，石英最大。在研究多相材料的相转变时，在化学组成一定时，可根据真密度的数据来判断材料的物相组成。
对于耐火原料、耐火制品及不定形耐火材料的真密度，可按中国国家标准GB/T5071—2013进行测定。
5 透气性检测
耐火材料允许气体在一定的压差下通过的性能，通常用透气度来表示。
由于气体是通过材料中贯通气孔透过的，透气度与贯通气孔的大小、数量、结构和状态有关，并随耐火制品成型时的加压方向而异。它和气孔率有关系，但无规律性，并且又和气孔率不同。
对某些耐火材料，透气度是非常关键的指标，直接影响其抗侵蚀介质如熔渣、钢液、铁水及各种气体（蒸汽）的侵蚀性、抗氧化性、透气功能等。对某些材料，如用于隔离火焰或高温气体或直接接触熔渣、熔融金属的制品，要求其具有很低的透气度；而有些功能材料，则又必须具有一定的透气度。
耐火材料的透气度直接受其生产工艺的影响，通过控制颗粒配比、成型压力及烧成制度可控制材料的透气度。
对致密定形耐火制品的透气度，按照中国国家标准GB/T 3000—2016进行测定。
6 气孔孔径分布检测
孔径分布是不同孔径下的孔容积分布频率。
致密耐火制品中的气孔主要为毛细孔，孔径多为1~30μm；气孔微细化的铝碳制品和致密高铝砖的平均孔径为1~2μm；熔铸或隔热耐火制品的气孔孔径可大于1mm，称为缩孔或大气孔。
气孔孔径分布对材料的抗侵蚀性、强度、热导率、抗热震性等有一定的影响。
耐火材料的孔径分布也直接受原料、颗粒级配、粉料和微粉、结合剂、成型和烧成制度等的影响。
中国黑色冶金行业标准 YB/T 118—1997采用压汞法测定耐火材料的开口气孔的孔径分布、平均孔径、气孔的孔容积百分率。测试孔径范围为0.006~360μm。
常见耐火材料显气孔率参考
| 材料名称 | 体积密度 / g·cm⁻³ | 显气孔率 / % |
|---|---|---|
| 普通粘土砖 | 1.8–2.0 | 30.0–24.0 |
| 致密黏土砖 | 2.05–2.20 | 20.0–16.0 |
| 高致密黏土砖 | 2.25–2.30 | 15.0–10.0 |
| 硅砖 | 1.80–1.95 | 22.0–19.0 |
| 镁砖 | 2.60–2.95 | 24.0–19.0 |
| 镁钙砖 | ≥2.95 | ≤8 |
| 高炉用 Si₃N₄ 结合 SiC | ≥2.58 | ≤19 |
| 高铝砖 | 2.45–2.80 | ≤22 |
| 稳定性白云石砖 | ≈2.83 | 15 |
| 半再结合镁铬砖 | ≥2.85 | 18 |
| 直接结合镁铬砖 (MgO 82.61 %, Cr₂O₃ 8.72 %) | 3.08 | 15 |
| 熔铸刚玉砖 (Al₂O₃ >93 %) | 3.54 | 3–4 |
| 熔铸莫来石砖 | 2.85–2.95 | — |
| 熔铸氧化锆砖 (ZrO₂ 94 %) | >5.35 | 0.8 |
| 熔铸镁铬砖 (MgO 50–60 %, Cr₂O₃ 15–20 %) | >3.7（真密度） | 5–15 |
| 刚玉再结合砖 (Al₂O₃ >98 %) | 2.95 | ≤21 |
| 烧结刚玉砖 (Al₂O₃ >98.5 %) | 2.95 | 14–16 |
| AZS 电熔锆刚玉砖 (AZS33, AZS40) | — | 1 |
| 高炉用碳化硅砖 (Si₃N₄/SiAlON/β-SiC 结合) | 2.65–2.75 | ＜16 |
