加熱線變化物理化學(xué)反應(yīng)

由于不定形耐火材料不經(jīng)過成型、燒成，是加入結(jié)合劑直接用來砌筑熱工設(shè)備使用的，加入結(jié)合劑的性質(zhì)和數(shù)量都十分重要。在加熱過程中，由于發(fā)生物理化學(xué)反應(yīng)，必然會產(chǎn)生收縮或膨脹。這種加熱線變化的大小，是其最高使用溫度的依據(jù)，如耐火澆注料的最高使用溫度，可用其在加熱溫度下，保溫2~3h后的加熱線變化量來判斷，一般要求加熱線變化小于1% 。

加熱線變化包括干燥線變化及燒后線變化，前者指試樣在110±5℃下干燥后，長度不可逆變化量，后者指要求在試驗溫度燒后的長度不可逆變化量。負號“-”表示收縮，正號“ ”表示膨脹，是不定形耐火材料的一項重要質(zhì)量指標。

加熱線變化(heating linear chance)是指不定形耐火材料經(jīng)加熱后所產(chǎn)生的長度不可逆變化量(以原長度的百分率表示) 。

測定加熱線變化的方法，中國國家標準《粘土質(zhì)和高鋁質(zhì)耐火可塑料線變化率試驗方法》《耐火泥漿線變化率試驗方法》和《致密耐火澆注料線變化率試驗方法》都規(guī)定首先要把不定形耐火材料加水制成長160mm寬40mm、厚40mm的長方形棱柱體試樣。由于制樣時的加水量對其測定結(jié)果有很大的影響，各品種都有專用的測定稠度和試樣制備的標準方法，如中國國家標準《粘土質(zhì)和高鋁質(zhì)耐火可塑料試祥制備方法》、《耐火泥漿稠度試驗方法》制成的試樣脫模后，在110±5℃溫度下干燥至恒量，測量干燥前、后長度的變化，計算干燥線變化。干燥后的試樣，再經(jīng)加熱到規(guī)定的試驗溫度，保溫3h，冷卻后，計算燒后線變化，即可得到該種材料的加熱線變化 。

粘土是陶瓷的主要原料，陶瓷在燒成過程中所發(fā)生的一系列物理和化學(xué)變化，是在粘土加熱變化的基礎(chǔ)上進行的，因此粘土的加熱變化是陶瓷制品燒成的基本理論基礎(chǔ)。研究粘土的加熱變化對確定陶瓷制品的燒成溫度具有很重要的意義。

粘土在加熱時發(fā)生一系列的化學(xué)變化，與此同時也發(fā)生相應(yīng)的物理變化，如體積的膨脹與收縮、氣孔率的降低與增高、失去部分質(zhì)量、吸熱與放熱等。

粘土在加熱過程中的變化包括兩個階段：脫水階段與脫水后產(chǎn)物的繼續(xù)轉(zhuǎn)化階段。

（一）脫水階段

粘土干燥后，繼續(xù)加熱，首先出現(xiàn)的是脫水，其中最主要的是結(jié)構(gòu)水的排出。

以高嶺土的加熱脫水為例，其脫水的過程如下：

100~110℃ 濕存水（大氣吸附水）與自由水的排出。

110~400℃ 其它礦物雜質(zhì)帶入水的排出。

400~450℃ 結(jié)構(gòu)水開始緩慢排除。

450~550℃ 結(jié)構(gòu)水快速排出。

550~800℃ 脫水緩慢下來，到800℃ 時排水近于停滯。

800~1000℃ 殘余的水排出完畢。

粘土脫水后均變?yōu)槊撍a(chǎn)物，高嶺石類粘土脫水后生成偏高嶺石，反應(yīng)式如下：

Al₂O₃·2SiO₂·2H₂O = Al₂O₃·2SiO₂ 2H₂O （1）

（二）脫水后產(chǎn)物繼續(xù)轉(zhuǎn)化階段

溫度繼續(xù)升高，粘土脫水后的產(chǎn)物可繼續(xù)轉(zhuǎn)化，偏高嶺石由925 ℃開始轉(zhuǎn)化為由（ AlO₆）和（SiO₄ ）構(gòu)成的尖晶石型新的結(jié)構(gòu)物，其反應(yīng)式如下：

2[Al₂O₃·2SiO₂] = 2Al₂O₃·3SiO₂ SiO₂ （2）

鋁硅尖晶石結(jié)構(gòu)盡管其結(jié)構(gòu)較偏高嶺石結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。但其結(jié)構(gòu)中空位較多，因而它也很不穩(wěn)定的，繼續(xù)加熱時，1050℃開始，就會轉(zhuǎn)化成熱力學(xué)穩(wěn)定的莫來石而分離出方石英：

3(2Al₂O₃·3SiO₂) = 2(3Al₂O₃·2SiO₂) 5SiO₂ （3）

各種粘土礦物在高溫下都能生成莫來石晶體，莫來石是一種針狀或細柱狀晶體，化學(xué)組成寫作3Al₂O₃·2SiO₂ ，熔融溫度1810℃，熔融后分解為剛玉和石英玻璃。它本身機械強度高、熱穩(wěn)定性好、化學(xué)穩(wěn)定性強，能賦予陶瓷制品許多良好的性能 。

線狀加熱矯正是指火焰沿著直線方向移動或同時在寬度方向橫向擺動，形成帶狀加熱，均稱為線狀加熱，在線狀加熱矯正時，由于加熱線的橫向收縮大于縱向收縮，加熱線的寬度越大，橫向收縮量也越大，所以要盡可能發(fā)揮加熱線橫向收縮的作用。加熱線寬度一般取鋼板厚度的0.5～2倍。這種矯正方法多用于變形較大或剛性較大的結(jié)構(gòu)，有時也用十矯正鋼板。

當(dāng)軸類零件彎曲后，用火焰在零件的凸面一側(cè)進行快速加熱，受熱一側(cè)迅速膨脹，零件彎曲進一步擴大，而相對應(yīng)的未加熱一側(cè)則保持相對冷態(tài)，將阻止熱區(qū)金屬的膨脹，產(chǎn)生相應(yīng)的壓縮應(yīng)力。當(dāng)加熱停止后，熱區(qū)金屬自然冷卻，開始收縮，與此同時，冷區(qū)金屬壓縮應(yīng)力開始釋放，熱區(qū)金屬產(chǎn)生塑性變形，待完全冷卻后，零件即會出現(xiàn)與原彎曲方向相反的變形，使原有的彎曲得到矯直。

流量時間變化曲線(flow duration curve) 是指在道路斷面或交叉口的某一指定地點，交通量隨時間的延續(xù)而增減變化的曲線。包括小時變化曲線(時變圖)，日變化曲線(周變圖或口變圖)、月變化曲線(月變圖)和年變化曲線(年變圖)。通常用平面坐標系表示，其橫坐標為時間，縱坐標為各時段的交通量或各時段的交通量占年平均日交通量的比例(%) 。