長(zhǎng)期在高溫下使用的材料冷搗糊其本身處于熱力學(xué)非平衡狀態(tài)，隨著溫度的升高冷搗糊中的黏結(jié)劑結(jié)焦會(huì)有一些物理化學(xué)反應(yīng)發(fā)生，這些反應(yīng)帶來(lái)一定的體積變化，這種變化可能會(huì)危害礦熱爐爐襯的穩(wěn)定性與壽命，如果在使用過(guò)程中產(chǎn)生較大的收縮則可能使?fàn)t襯產(chǎn)生裂紋，導(dǎo)致穿爐事故的發(fā)生; 相反如果產(chǎn)生較大的膨脹則可能在爐襯中造成較大的應(yīng)力而導(dǎo)致?tīng)t襯耐火材料的破壞。所以對(duì)冷搗糊的膨脹和收縮是一個(gè)熱力學(xué)變化的過(guò)程并不適合作為礦熱爐的整體搗打爐襯。
圖1是一張典型的冷搗糊燒結(jié)過(guò)程膨脹/收縮率曲線圖，為自由立式樣，升溫速度為3 ℃ /min，最高溫度為950 ℃，保溫時(shí)間為3 h。冷搗糊會(huì)因生產(chǎn)原料的不同膨脹/收縮率曲線也會(huì)不同，但所有冷搗糊都會(huì)經(jīng)歷一個(gè)膨脹→ 收縮→二次膨脹→二次收縮→第三次膨脹的過(guò)程，這是因?yàn)槔鋼v糊黏結(jié)劑在焙燒過(guò)程中經(jīng)歷熱解縮聚過(guò)程的必然結(jié)果。
圖1中△LA 是指糊料結(jié)焦期的最大膨脹率，在△LA前糊料經(jīng)歷了一次較大的膨脹→收縮→ 再膨脹，此時(shí)糊料由塑性變成非塑性，在此點(diǎn)前，糊料是軟的有塑性，因此礦熱爐爐襯中糊料在結(jié)焦前可以通過(guò)變形來(lái)緩沖炭塊的膨脹力，自身不會(huì)受到損壞，傳遞的膨脹力很小，不足以破壞炭糊料外面的爐襯耐火磚層及爐殼。
△LA點(diǎn)后，糊料因黏結(jié)劑開(kāi)始焦化而收縮，同時(shí)失去塑性。此時(shí)相當(dāng)于礦熱爐烘爐低負(fù)荷階段。
△LB點(diǎn)是指950 ℃時(shí)的膨脹率，相當(dāng)于礦熱爐烘爐結(jié)束后。
△LC 點(diǎn)是指950 ℃恒溫3 h后的膨脹率，相當(dāng)于礦熱爐生產(chǎn)一年內(nèi)逐步穩(wěn)定階段。礦熱爐電爐炭磚的實(shí)際使用溫度約在1200～1 500 ℃之間，950℃△LC點(diǎn)后還沒(méi)有達(dá)到這一溫度，繼續(xù)升溫冷搗糊已燒結(jié)完成，此時(shí)冷搗糊燒結(jié)塊和電爐炭塊是同步膨脹的，相當(dāng)于礦熱爐正常達(dá)產(chǎn)階段。
冷搗糊的膨脹/收縮率 = △LA－△LC，△LA是膨脹/收縮應(yīng)力起始點(diǎn)，△LC是膨脹/收縮應(yīng)力的穩(wěn)定點(diǎn)，所以△LA－△LC 差值不能大，一般不得超過(guò)0.8% ，差值過(guò)大收縮的應(yīng)力會(huì)使冷搗糊產(chǎn)生裂縫。
冷搗糊在結(jié)焦前(大約200 ℃ ) 膨脹最高可以達(dá)到3%以上，雖然糊料是軟的有塑性，但 10 m 的變形量也是驚人的，如果膨脹力達(dá)到一定程度時(shí)會(huì)使冷搗糊爐襯鼓包，破壞搗打的效果。冷搗糊結(jié)焦后的收縮在10 m的范圍內(nèi)同樣是驚人的，但冷搗糊整體爐襯在燒結(jié)的過(guò)程中是由中心向四周，由上層向下層逐步完成的，未達(dá)到結(jié)焦溫度的塑性糊料消除了部分熱應(yīng)力，所以冷搗糊整體爐襯的整體熱應(yīng)力并不大，但局部的熱應(yīng)力的聚積也可以使?fàn)t襯產(chǎn)生裂縫。 礦熱爐的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)并不怕冷搗糊的向上的膨脹/收縮，上部爐料的壓力并不足以引起冷搗糊膨脹/收縮而造成的應(yīng)力聚積，礦熱爐爐襯是個(gè)環(huán)形，四周的結(jié)構(gòu)相同，所以研究冷搗糊的線膨脹/收縮系數(shù)就足可以知道對(duì)爐襯有多大的影響了