GB∕T 39146-2020 耐火材料 抗熔融鋁合金侵蝕試驗方法

GB/T39146—2020耐火材料抗熔融鋁合金侵蝕試驗方法國家市場監(jiān)督管理總局國家標準化管理委員會GB/T39146—2020本標準按照GB/T1.1—2009給出的規(guī)則起草。請注意本文件的某些內(nèi)容可能涉及專利。本文件的發(fā)布機構(gòu)不承擔識別這些專利的責任。本標準由全國耐火材料標準化技術(shù)委員會(SAC/TC193)提出并歸口。本標準起草單位：武漢科技大學、中鋼集團洛陽耐火材料研究院有限公司、泰州市旺鑫耐火材料有限公司、中鋼洛耐新材料科技有限公司、美鋁渤海鋁業(yè)有限公司、湖北省耐火材料產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗站、北京聯(lián)合榮大工程材料股份有限公司、上海新泰山高溫工程材料有限公司。I1GB/T39146—2020耐火材料抗熔融鋁合金侵蝕試驗方法本標準規(guī)定了耐火材料抗熔融鋁合金侵蝕試驗方法的原理、設備與材料、試樣及其制備結(jié)果分級及評價方法、試驗報告等內(nèi)容。本標準適用于耐火材料抗熔融鋁合金侵蝕性的測定。2規(guī)范性引用文件下列文件對于本文件的應用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，僅注日期的版本適用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改單)適用于本文件。GB/T4513.5不定形耐火材料第5部分：試樣制備和預處理GB/T7321定形耐火制品試樣制備方法GB/T18930耐火材料術(shù)語GB/T20975.25鋁及鋁合金化學分析方法第25部分：電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法3術(shù)語和定義GB/T18930界定的以及下列術(shù)語和定義適用于本文件。3.1耐火材料在高溫下抵抗熔融鋁合金侵蝕和滲透的能力。3.23.3試樣與熔融鋁合金發(fā)生反應，導致試樣剖面出現(xiàn)明顯的被熔融鋁合金浸潤(含侵蝕)的斑痕部分。見圖1。3.4原始面originalsurface與熔融鋁合金直接接觸的弧面坩堝試樣內(nèi)表面。見圖1。2GB/T39146—2020230200AtAAtBB-Ba)試樣形狀與尺寸滲透面滲透面鋁圖1抗熔融鋁合金侵蝕試樣形狀、尺寸及剖面示意圖3.5以原始面為起點，試樣剖面被侵蝕的深度。3GB/T39146—20203.6滲透深度penetrateddepth以原始面為起點，試樣剖面被滲透(含侵蝕)的深度。4原理用耐火材料制成的弧面坩堝試樣盛裝熔融鋁合金，在高溫下保溫一定時間，熔融鋁合金向耐火材料內(nèi)滲透并發(fā)生反應而對其產(chǎn)生侵蝕。試樣冷卻后將其沿寬度方向從中間切開，以熔融鋁合金對試樣的侵蝕情況、試樣裂紋和凸起數(shù)量、熔融鋁合金對試樣的粘附情況及熔融鋁合金試驗前后的成分變化來評價耐火材料抗熔融鋁合金侵蝕性能的優(yōu)劣。5.1游標卡尺5.2電熱干燥箱控溫精度±5℃。5.3侵蝕和滲透深度測量裝置測量裝置應能精確測量試驗后試樣的侵蝕深度和滲透深度，并能提供試樣試驗前后的照片。建議采用裝有測量軟件的計算機、數(shù)碼相機或掃描儀等電子設備。5.4試驗爐應能以5℃/min～10℃/min的升溫速率加熱，爐膛應能容納至少一塊230mm×114mm×65mm標采用的鋁合金應與試樣在使用條件下接觸的鋁合金成分相一致或由委托方提供。推薦采用如表1所示的7075鋁合金。表17075鋁合金主要化學成分元素MnMgAl含量%2.1～2.90.18～0.285.1～6.1余量6試樣及其制備6.1試樣的尺寸如圖1所示。對于230mm×114mm×65mm或者230mm×114mm×76mm的標準磚，用直徑350mm的金剛石磨輪磨出最大深度為32mm的圓弧型凹槽，即可制成如圖1所示的弧面坩堝試樣。其他大尺寸定形制品可按GB/T7321確定試樣制取部位，先制取230mm×114mm×4GB/T39146—202065mm或者230mm×114mm×76mm的標準磚，再制備成如圖1所示的弧面坩堝試樣。試樣尺寸偏差不得大于±2mm。測量并記錄圓弧型凹槽中心處的左側(cè)壁厚度、右側(cè)壁厚度與底部厚度，分別記為L?、R?與B?(見圖2)。圖2測量侵蝕深度示意圖(測量底部侵蝕深度)6.2不定形耐火材料可按GB/T4513.5直接制備成如圖1所示的試樣，也可制備成6.1所述的標準磚后經(jīng)加工得到試樣。不定形耐火材料制樣時的熱處理溫度等應經(jīng)有關(guān)方協(xié)商，制樣條件和試樣尺寸均須在試驗報告中注明。6.4同一試驗溫度應測試2個試樣，也可協(xié)商確定試樣數(shù)量。7試驗步驟7.1弧面坩堝試樣、碳化硅坩堝和鋁合金應在試驗前于110℃±5℃干燥2h。7.2將弧面坩堝試樣放入試驗爐均溫區(qū)內(nèi)，以5℃/min～10℃/min速率升溫至試驗溫度。推薦試驗溫度為815℃,或協(xié)商確定。7.3取約850g鋁合金放入碳化硅坩堝中，加熱至試驗溫度并保溫30min進行充分熔融。在爐膛容積足夠的情況下，碳化硅坩堝可與弧面坩堝試樣于7.2步驟中同爐加熱。7.4將熔融鋁合金倒入弧面坩堝試樣中，直至鋁合金液面距離試樣上表面3mm±1mm左右；從碳化硅坩堝中取出少許碳化硅，坩堝內(nèi)熔融鋁合金冷卻后依據(jù)GB/T20975.25進行硅含量(wso)和鐵含量7.5開始計時保溫72h,前3h內(nèi)每半小時用表面涂有石墨、氮化硼或其他保護材料的工具去除熔融鋁合金和試樣接觸面的氧化膜。7.6保溫結(jié)束后，取出試樣，立即倒出熔融鋁合金，并迅速用耐火纖維毯擦拭弧面坩堝試樣內(nèi)壁后自然冷卻至室溫，記錄是否有熔融鋁合金粘附。7.7依據(jù)GB/T20975.25對試驗后倒出的熔融鋁合金進行硅含量(wsi)和鐵含量(wF?)測定，也可根據(jù)委托方的需求對其他元素的含量進行測定。7.8將冷卻后的試樣沿寬度方向在中心切開，放入電熱干燥箱中，在110℃±5℃烘干2h。7.9在弧面坩堝試樣剖面上沿侵蝕面和滲透面用彩筆分別畫出邊線或獲取試樣剖面的圖像，存儲到計算機備用。5GB/T39146—20208結(jié)果分級及評價方法在試樣剖面上分別測量侵蝕邊界距試樣左側(cè)壁、右側(cè)壁與底部的最近直線距離，分別記為L?、R?與B?(見圖2)。分別計算L?-L?、R?-R?與B?-B?,取上述三個計算值的最大值，記為最大侵蝕深0.80mm≤Q?≤3.18mm,侵蝕深度等級為一般；若Q?>3.18mm,侵蝕深度等級為差。此距離也可通過直接測量試樣得出。在試樣剖面上分別測量滲透邊界距試樣左側(cè)壁、右側(cè)壁與底部的最近直線距離，分別記為L?、R?與B?(見圖2)。分別計算L?-L?、R?-R?與B?-B?,取上述三個計算值的最大值，記為最大滲透深0.80mm≤S?≤3.18mm,滲透深度等級為一般；若S?>3.18mm,滲透深度等級為差。此距離也可通過直接測量試樣得出。在試樣剖面圖上選取裂紋最多的一個面積約為645mm2的正方形區(qū)域統(tǒng)計裂紋數(shù)量。若區(qū)域內(nèi)此裂紋數(shù)量也可在試樣上直接統(tǒng)計得出。熔融鋁合金幾乎沒有粘附，試樣粘附等級優(yōu)異。如果熔融鋁合金粘附在試樣上且無法用手或其他試驗后觀察試樣是否有凸起。若無凸起，則試樣凸起等級為優(yōu)異；若有少量凸起，試樣凸起等級熔融鋁合金中硅含量的增加量(%)=Wsi—wso,若硅含量增加量≤0.5%,硅含量等級為優(yōu)異；若硅含量增加量>0.5%,硅含量等級為差。熔融鋁合金中鐵含量的增加量(%)=WF—WF0,若鐵含量增加量≤0.1%,鐵含量等級為優(yōu)異；若鐵含量增加量>0.1%,鐵含量等級為差。以8.1～8.7七個等級中最差等級作為每個試樣的抗熔融鋁合金侵蝕等級，取2個試樣中差的一個作為最終結(jié)果。6GB/T39146—20209試驗報告試驗報告應包括以下內(nèi)容：a)試驗單位名稱；b)試驗日期；c)本標準編號；e)樣品數(shù)量；f)從每個樣品上的取樣數(shù)量；g)取樣部位；h)試樣尺寸；i)有缺陷試樣的取樣部位及缺