לבני אלומינה גבוהות הן סוג של חומר עקשן. תכונות השירות בטמפרטורה גבוהה של חומרים עקשניים הינן תכונות הנמדדות בטמפרטורות גבוהות, כגון: עקשנות, שינויי קו צריבה מחדש, עמידות בפני זעזועים תרמיים, עמידות בפני סיגים, טמפרטורת ריכוך עומס וזחילה וכו'. תכונות אלו משקפות במידה מסוימת את המצב של חומרים עקשן בשימוש. הבנת המאפיינים הללו מהווה התייחסות רבה לבחירה ושימוש בחומרים עקשנים.
1. עקשנות
העמידות היא המאפיין של עמידות החומר בטמפרטורה גבוהה. חומרי גלם כגון מולליט, קיאניט, אנדלוסיט וסילימניט צריכים להיבדק על עמידותם במהלך השימוש כדי להבין את טוהר חומרי הגלם. לדוגמה, זיהומים, במיוחד אלה עם תפקוד שטף חזק, יפחיתו את עמידותו.
שיטת מדידת עקשן: הפוך חומרי גלם או חומרים עקשנים לקונוסים משולשים. אורך הבסיס העליון של החרוט המשולש הוא 2 מ"מ, אורך הבסיס התחתון הוא 8 מ"מ, והגובה הוא 30 מ"מ. לאחר מכן הוא מונח על אותו דיסק קונוס כמו החרוט הסטנדרטי בטמפרטורה גבוהה ומחומם בקצב החימום שצוין כדי להשוות את קונוס המדגם עם החרוט הסטנדרטי. חרוט המדגם מתרכך בהדרגה עקב הופעת השלב הנוזלי בטמפרטורה גבוהה, והוא כפוף לתחתית על ידי כוח המשיכה שלו. הטמפרטורה שבה קודקוד החרוט מכופף כלפי מטה כדי ליצור קשר עם דיסק החרוט היא עמידותו. העמידות מסומנת על ידי מספר החרוט הסטנדרטי כפוף במקביל לדגימה.
יש להבחין בין העמידות לבין נקודת ההתכה וטמפרטורת הפעולה:
(1) המשמעות של עקשן ונקודת התכה שונה. נקודת ההיתוך היא טמפרטורת שיווי המשקל של חומר גבישי בודד להימס ממצב מוצק למצב נוזלי. העמידות היא טווח ההיתוך של מגוון מינרלים. זה נכון שנקודת ההיתוך של מינרלים גבישיים גבוהה, וטמפרטורת האוטקטיקה שנוצרה מהאינטראקציה גבוהה בהתאם.
(2) אין להבינו לא נכון כטמפרטורה שבה ניתן להשתמש בחומרים עקשנים בטמפרטורה גבוהה. מכיוון שהוא התרכך לחלוטין עד לאובדן החוזק המכני. כך למשל, החומר העשש הבסיסי נמס תחילה בטמפרטורה נמוכה יותר בגלל החלק המקשר, והנזק שלו מבוסס על ריכוך חומר ההדבקה, הנמוך בהרבה מעמידותו של החומר. בדרך כלל, טמפרטורת השימוש של לבני חימר נמוכה בכ-200 ~ 250 מעלות מהעמידות.
2. שינוי קו צריבה מחדש
שינוי קו החימום מתייחס להתרחבות או התכווצות שיורית של המדגם לאחר חימום לטמפרטורה מוגדרת, נשמר לפרק זמן מסוים וקירור לטמפרטורת החדר.
שינוי קו השריפה מחדש הוא אחד האינדיקטורים החשובים להערכת האיכות של מוצרים עקשן. התרחבות או התכווצות הנפח של מוצרים עקשנים לאחר שריפה חוזרת מעידה על כך שהמוצרים החשיפים אינם נדלקים במלואם עקב טמפרטורה לא מספקת, חוסר זמן החזקה או טמפרטורה לא אחידה במהלך תהליך השריפה. אם מדד שינוי קו הבעירה החוזר של המוצר העקשן חורג מהערך שצוין במדינה, הוא חייב לשמש בכבשנים תעשייתיים. בשל הטמפרטורה הגבוהה, יימשכו שינויים פיזיים וכימיים מסוימים, שיגרמו לנפח המוצר להתרחב או להתכווץ, והגודל יהיה גדול יותר. השינוי גורם לשינוי חיבורי הלבנים של גוף התנור, ובכך משפיע על שלמות ריפוד גוף התנור, ובמקרים חמורים, מבנה גוף התנור נהרס. לכן, מערכת הירי חייבת להיות סטנדרטית כך שקו האש של המוצר ישתנה בתוך הערך שצוין.
שינוי קו הצריבה מחדש מחושב באופן הבא:
3. עמידות בפני זעזועים תרמיים
חסיני אש הם החומרים הבסיסיים של כבשנים תעשייתיים. הוא מושפע בהכרח מהטמפרטורה בשימוש, ולפעמים הוא מושפע משינויים פתאומיים בטמפרטורה. עמידות בפני זעזועים תרמיים מתייחסת ליכולת של עקשן לעמוד בפני מתח תרמי הנגרם משינויי טמפרטורה מהירים מבלי להיפגע.
תנאי הבדיקה של ארצנו לדגימות: 1100 מעלות, קירור מים; מתבטא בזמנים.
ישנן סיבות רבות המשפיעות על התנגדות הלם תרמי של עקשן, ולכן יש הרבה ביטויים. השתמש בקשר הבא כדי להסביר בקצרה:
מהקשר הלא מושלם שלעיל (הנוסחה הנ"ל אינה לוקחת בחשבון את צורת החומר וגודלו, תנאי החימום (הקירור), הלחץ המקומי הנגרם משינויים פתאומיים בטמפרטורה וכו'), ניתן לראות כי התרמית לעמידות בפני הלם החומר יש את הגורמים העיקריים הבאים:
(1) מודול אלסטי נמוך;
(2) מקדם ההתפשטות הליניארי קטן;
(3) המינרל העיקרי של החומר העקשן הוא בעל מוליכות תרמית גבוהה;
(4) ההרכב והמבנה העיקרי של המצומד מתאימים.
בתהליך הייצור של חומרים עקשן, הדרכים הבסיסיות לשיפור עמידות בפני הלם תרמי של מוצרים עקשן הן כדלקמן:
(1) לשנות את הרכב הפאזה של המוצר כדי לקבל מינרלים בעלי התפשטות נמוכה, או הנחת מינרלים בעלי התפשטות נמוכה וכו';
(2) בחירה ובקרה מתאימים של תנאי הייצור כדי להתאים את ההרכב והמבנה העיקרי של השילוב, כגון היווצרות מיקרו-סדקים והגדלת חלקיקי חומר במוצרים מסוימים. טבלה 1 מפרטת את מקדם ההתפשטות ותכונות אחרות של מספר חומרים עקשן.
4. עמידות בפני קורוזיה CO
ישנם סוגים רבים של כבשנים תעשייתיים. חומרים עקשנים בכבשנים תעשייתיים יהיו נתונים לשחיקה שונות, כגון שחיקה של פלדה מותכת, ברזל מותך, סיגים מותכים (סיגים חומציים או אלקליים), שינויי טמפרטורה, מתח תרמי ושינויים אטמוספריים (במיוחד הפחתת האטמוספירה) על נזק של חומרים עקשנים וכו'. לכן, חומרים עקשנים צריכים להיות בעלי מאפיינים מתאימים בהתאם לסביבת העבודה של כבשנים תעשייתיים, ביניהם עמידות בפני קורוזיה CO היא אחת מהן.
עמידות בפני קורוזיה CO מתייחסת ליכולתם של חומרים עקשנים להתנגד לסדקים או להתפוררות באווירת CO. כאשר המוצר העקשן נתקל באווירת CO חזקה ב-500 מעלות בערך (300~600 מעלות), תתרחש תגובה כימית 2CO=CO2 פלוס C, והפחמן החופשי המופרד יושקע סביב נקודת הברזל של המוצר , גורם למוצר להיסדק או לנזק . במהלך תהליך ההיתוך של תנור הפיצוץ, המוצרים העמידים נסדקים והמבנה רופף מהסיבות הנ"ל בחלק של גוף התנור בדרגה 400-600, שהיא אחת הסיבות החשובות ל- נזק של רירית תנור הפיצוץ. הפחתת תכולת תחמוצת הברזל והנקבוביות של מוצרים עקשן יכולה לשפר את עמידותם בפני קורוזיה CO.
5. טמפרטורת ריכוך העומס
מדד עיוות העומס של חומרים עקשן בטמפרטורה גבוהה מתבטא בטמפרטורת הריכוך תחת עומס. זוהי ההתנגדות של המוצר להשפעה המשולבת של טמפרטורה ועומס גבוהים, והיא גם מעידה על טווח הריכוך של המוצר העקשן המראה דפורמציה פלסטית ברורה. אינדקס זה משמש לעתים קרובות כבסיס לקביעת הטמפרטורה המקסימלית של החומר העמיד.
על פי מדד טמפרטורת ריכוך העומס של מוצרים עקשן, ניתן לשפוט באילו תנאים החשיש מאבד את יכולת נשיאת הלחץ שלו במהלך השימוש, וניתן להסיק גם את המיקרו-מבנה הפנימי של החשיש.
6. זחילה בטמפרטורה גבוהה
תכונת זחילה בטמפרטורה גבוהה מתייחסת לקשר בין דפורמציה לזמן של חומרים עקשן בטמפרטורה גבוהה קבועה ועומס מסוים. מדד הזחילה בטמפרטורה גבוהה כולל את החוזק, הטמפרטורה והזמן של החשיש בטמפרטורה גבוהה, המציין את קצב העיוות של המוצר החשיף בטמפרטורה מסוימת ובפרק זמן מסוים.
יש לקחת בחשבון את האינדיקטורים לעיל של מוצרי לבנים עקשן. בכבשנים תעשייתיים שונים בטמפרטורות גבוהות, בשל סביבת השימוש ותנאי העבודה השונים, גורמי האינדיקטור העיקריים הנחשבים עבור לבנים עקשניות בחלקים שונים תלויים במצב. לדוגמה, עבור לבני האלומינה הגבוהות המשמשות בתנורי פיצוץ חמים, בנוסף לתכולת החומר, הדבר החשוב ביותר הוא להסתכל על מדד היציבות של עמידות בפני זעזועים תרמיים.
