INVESTIGATION OF THERMAL SHOCK BEHAVIOUR IN ALUMINA BASED REFRACTORY BRICKS

Abstract

cUnderstanding of mechanical and thermal properties of refractory bricks used in industry is an important aspect to determine appropriate operating conditions. In this study, commercial refractory materials used in the sector of iron steel 45 % and 80 % alumina (Al2O3) of content refractory bricks were investigated. To determinate thermal shock behavior and mechanical properties of samples, thermal shock tests were applied by quenching in the water at the temperature differences of 500, 700, 900 and 1000 0 C. Three point bending test was examined for changes occured in the microstructure of materials. The critical temperature difference, modulus of rupture (MOR), changes of elastic modulus (E), thermal shock parameters such as resistance to crack initiation (R) and resistance to crack propagation (R''') were calculated. Not with thermal treatment samples was examined same properties in the room temperature and to compare results of tests. The critical temperature difference of materials was found to be about 600 0 C. Crack start from samples of edges, space of spilling grains and microcracks occured around grains and they cause a damage by connecting to each other.

Keywords

• Alumina, Thermal shock, Modulus of rupture, R and R'''

ALÜMİNA ESASLI REFRAKTER TUĞLALARIN ISIL ŞOK DAVRANIŞLARININ İNCELENMESİ

Öz

Endüstride kullanılan refrakter tuğlaların mekanik ve ısıl özelliklerini bilmek, kullanım koşullarına uygunluğunu saptamak açısından önemlidir. Bu çalışmada, demir-çelik sektöründe kullanılan, % 45 ve % 80 alümina (Al2O3) içeren refrakter tuğlalar kullanıldı. Örneklerin ısıl şok davranışını ve mekanik özelliklerini saptamak için; 500, 700, 900 ve 1000 0 C sıcaklık farklarında, su ortamında soğutularak ısıl şok deneyi uygulandı. Malzeme yapılarında oluşan değişimleri saptamak için üç nokta eğme deneyi yapıldı. Kritik sıcaklık aralığı, kırılma modülü (MOR), elastisite modülü değişimleri (E) ve ısıl şok değişkenlerinden; çatlak oluşumuna karşı direnç (R) ve çatlak ilerlemesine karşı direnç (R''') hesaplandı. Isıl işlemsiz tuğlaların da, oda sıcaklığında aynı özellikleri incelenmiş ve sonuçlar karşılaştırıldı. Malzemelerin kritik sıcaklık aralığı 600 0C civarı bulundu. Çatlak oluşumu kenarlardan, tanelerin dökülmesi ile ortaya çıkan bölgelerden veya tanelerin etrafında oluşan mikroçatlaklardan başlamış ve bu çatlakların birbirine bağlanması ile hasar oluşmuştur.

Anahtar Kelimeler

• Alümina, Isıl şok, Kırılma modülü, R ve R'''