耐火材料在有溫度波動的環(huán)境下，特別是在急冷急熱的條件下使用時，由于耐火材料表面和內(nèi)部的溫度差而產(chǎn)生應力，使耐火材料的組織產(chǎn)生劣化或破壞，進而造成剝落損傷。其模型圖，如圖12-1-1所示。
可見，與爐渣侵蝕所引起的耐火材料損耗相比，由于組織劣化或破壞所引起的剝落損傷具有非漸進性，即突發(fā)性。因此，耐火材料的抗熱剝落損傷性能，即耐火材料的抗熱沖擊性能的優(yōu)劣不但直接影響耐火材料的使用壽命，同時也關系到生產(chǎn)安全。
對某一耐火材料的抗熱沖擊性能進行評價，一般由兩個實驗部分組成。首先是加熱和冷卻耐火材料試樣，即進行熱沖擊實驗，使耐火材料的內(nèi)部組織結構產(chǎn)生劣化或破壞。隨后是對熱沖擊實驗后的耐火材料試樣進行測量和評價。對于一個耐火材料試樣，可以采用不同的方式進行加熱和冷卻，也可以采用不同的方法對其抗熱沖擊性能進行評價。
篇幅有限，本文僅針對電爐加熱實驗法進行抗熱沖擊性能分析。
電爐加熱實驗法的實驗裝置如圖12-1-2所示。實驗時，首先將電爐加熱到預定的實驗溫度并保溫一定時間，然后將耐火材料試樣(一般為整塊耐火磚)從加熱面(114mm*65mm)沿長度方向插入爐內(nèi)2/3，其余1/3裸露于爐外。加熱15min后，從爐內(nèi)取出試樣投入水槽中水冷或置于空氣中空冷。
采用水冷方法時，使用的水槽如圖12-1-3所示。水槽底部鋪設一層金屬網(wǎng)，金屬網(wǎng)與水槽底面間留有20mm以上的空隙，以利于冷卻水的充分流動，注入水槽的冷卻水溫度控制在300以下。水冷時，將耐火材料試樣從爐內(nèi)取出并迅速浸入水槽中至標線處，然后在水中冷卻3min。隨后，將試樣從水槽中取出，加熱面朝上再進一步在空氣中自然冷卻12min。然后記錄耐火材料試樣產(chǎn)生龜裂和剝落的具體狀況，并圖示或照相。采用水冷方法時，每次試驗的周期為30min。即，加熱15min，水冷3min，空冷12min。
采用空冷方法時，將耐火材料試樣從爐內(nèi)取出熱面朝上冷卻15min。然后記錄耐火材料試樣產(chǎn)生龜裂和剝落的具體狀況，并圖示或照相?？绽浞看卧囼炛芷谝餐瑸?0min。即，加熱15min，空冷15min。對于與水容易發(fā)生化學反應的堿性耐火材料，極易發(fā)生剝落的硅質耐火材料和電熔耐火材料以及氣孔率大于45%的絕熱耐火材料，一般適于采用空冷方法。
上述加熱和冷卻過程反復進行，直到耐火材料試樣的加熱面面積(114mm*65mm)剝落到1/2以上為止。對于剝落面積達不到1/2的耐火材料試樣，加熱和冷卻過程反復進行到10次為止。在相同的實驗條件下，耐火材料試樣產(chǎn)生剝落時所需的加熱和冷卻次數(shù)越多，或在一定的加熱和冷卻次數(shù)內(nèi)，耐火材料試樣產(chǎn)生的剝落量越少，則耐火材料的抗熱沖擊性能越好。
除上述評價方法之外，還可以采用其他一些實驗方法對耐火材料試樣的抗熱沖擊性能進行評價。
電爐加熱實驗法的特點
電爐加熱實驗法，是評價耐火材料抗熱沖擊性能時常用的實驗方法之一，其主要特點如下：
(1)實驗方法方便、簡捷，易于實現(xiàn)。
(2)耐火材料試樣所受的熱沖擊強度較大。
(3)實驗受耐火材料尺寸大小的限制。
(4)不適用于易氧化的耐火材料，特別是含碳耐火材料的實驗。
電爐加熱實驗法的實驗例
耐火材料試樣使用高純氧化鎂砂和鉻礦為主要原料壓制而成。各原料的化學組成見表12-1-1。成型后的耐火磚（230mm*114mm*65mm)經(jīng)1800℃燒成后用于熱沖擊實驗。燒成磚的主要特性見表12-1-2。其中1號試樣為標準樣，2、3、4號為加入了特殊添加劑的試樣，添加量分別為1%，3%和5%。實驗主要是考察特殊添加劑對氧化鎂-氧化鉻系耐火材料抗熱沖擊性能的影響。
實驗溫度為1200℃，采用空冷方式。實驗反復進行到耐火材料試樣的加熱面產(chǎn)生剝落為止，并以耐火材料試樣產(chǎn)生剝落時的加熱和冷卻次數(shù)作為評價耐火材料抗熱沖擊性能的指標。當特殊添加劑的加入量為3%時，耐火材料的抗熱沖擊性能最好，比標準耐火材料試樣（特殊添加劑的加入量為0)的抗熱沖擊性能提高1倍左右。