滑板材料要具有良好的抗侵蝕性能、高溫強度、抗氧化性和抗熱震性能。其中，抗熱震性是影響滑板壽命的關(guān)鍵因素之一。滑板使用后，常因為熱震損傷和熱應(yīng)力而造成滑板鑄孔周圍部分剝落，在滑板中產(chǎn)生裂紋。研究人員希望通過試驗室的檢測來評價滑板材料的抗熱震性，但目前還沒有非常有效的評價方法。盡管如此，一些評價方法還是具有一定參考價值的。目前，常用的有模擬試驗觀察裂紋、基于斷裂力學(xué)的測試、有限元分析等方法。科學(xué)選擇評價方法，有助于企業(yè)在生產(chǎn)中選擇性能適宜的滑板，進而保證生產(chǎn)的高效、穩(wěn)定順行。

　　模擬試驗觀察裂紋法

　　滑板在使用時瞬間升溫，并多次使用。因此，模擬試驗觀察裂紋法主要采用浸入鋼液或火焰加熱的方法，試驗后記錄滑板的裂紋情況，觀察斷面并進行顯微結(jié)構(gòu)分析。

　　浸入鋼液法是將條狀滑板試樣或帶孔的滑板試樣浸入到1550℃~1600℃的鋼水中保持1分鐘~2分鐘，取出后在空氣中冷卻。此過程反復(fù)進行多次，根據(jù)出現(xiàn)的裂紋情況來評價滑板的抗熱震性能。此外，有研究人員將1600℃的鋼水倒于滑板試樣表面，等鋼水冷卻后除去，然后再倒鋼水。如此重復(fù)3次后，通過觀察鑄孔邊緣因熱震引起的裂紋及結(jié)構(gòu)劣化情況來評價抗熱震性的優(yōu)劣。此方法可以用來模擬滑板鑄孔邊緣的損毀情況。

　　火焰加熱法采用氧乙炔（或丙烷）焰法。例如，有研究人員采用氧乙炔焰（火焰壓力0.2MPa），在距離滑板面5cm處燃燒3分鐘后，觀察滑板表面的裂紋狀況。有研究人員中采用氧氣壓力0.25MPa、乙炔壓力0.05MPa的氧乙炔焰，在距離5cm處對滑板試樣表面?準(zhǔn)30mm的圓形區(qū)域進行加熱，燃燒15秒后，觀察滑板表面的裂紋狀況。還有研究人員采用火焰將試樣在5分鐘內(nèi)加熱到1600℃，保溫10分鐘后，于空氣中冷卻10分鐘后再加熱。如此反復(fù)數(shù)次后，利用數(shù)字成像技術(shù)觀察試樣的裂紋擴展情況，并據(jù)此計算出各點的應(yīng)變值。

　　另外，還可以采用通電或電子束等方式來使試樣局部溫度迅速上升，可以有效地模擬滑板在快速升溫條件下的抗熱震性，而且其加熱介質(zhì)不會造成滑板中碳的氧化。但是這些設(shè)備的組成與應(yīng)用都比較復(fù)雜。

　　評價滑板裂紋情況通常采用的還是浸入鋼液后觀察裂紋的方法。此法比較直觀，但不易定量化。而采用對火焰、電流、電子束等方式加熱條件下滑板材料的裂紋產(chǎn)生和擴展進行觀察和分析研究，有利于深入了解滑板材料服役時熱震裂紋產(chǎn)生與擴展的情況，也是以后值得研究的內(nèi)容。

　　基于斷裂力學(xué)的測試法

　　耐火材料抗熱震性的研究從20世紀(jì)50年代開始發(fā)展至今，已形成“臨界應(yīng)力斷裂理論”和“熱震損傷理論”及“斷裂開始和裂紋擴展的統(tǒng)一理論”等相關(guān)理論。但至今都難以對耐火材料的抗熱震性進行定量表征。

　　強度和彈性模量常用來間接表征材料的抗熱震性�？梢詫�條狀試樣浸入鋼水中，通過測量冷卻后試樣的殘余強度或彈性模量來表征試樣經(jīng)過熱循環(huán)后的破壞情況。

　　除了用滑板的強度和彈性模量表征抗熱震性，研究人員還進行了滑板斷裂力學(xué)方面的一些基礎(chǔ)研究。例如，Al2O3-ZrO2-C-SiC質(zhì)滑板在室溫時是彈性變形，為脆性斷裂；在1200℃下，由于顆粒之間軟化而產(chǎn)生位移，發(fā)生塑性變形，為韌性斷裂。還有研究發(fā)現(xiàn)，金屬鋁結(jié)合滑板在400℃進入塑性變形階段，此后直到1400℃，變形一直處于塑性變形階段。

　　此外，還有研究人員利用高溫楔形劈裂試驗做出載荷-位移曲線，并用斷裂功（曲線下面積表征其斷裂功）對滑板進行抗熱震性評價。結(jié)果顯示，燒成氧化鎂質(zhì)滑板具有優(yōu)良的斷裂行為，與其實際使用效果不相符。其原因在于氧化鎂材料具有過大的熱膨脹系數(shù)，從而影響了其實際使用效果。有國外學(xué)者認(rèn)為，Rst=(G/Eα2)1/2的值可以用來衡量滑板材料的抗熱震性，其中Rst為抗熱震參數(shù)、G為斷裂功、E為彈性模量、α為熱膨脹系數(shù)。

　　有日本學(xué)者還利用公式△T=｛（128πG（1-μ）2nw）/（81kEα2）｝1/2 測得鋁鋯碳滑板材料經(jīng)不同熱震溫差△T后的彈性模量和抗折強度變化，并計算得到Gn/k，認(rèn)為此值與抗熱震性有關(guān)。其中，nw=N2l5（N為裂紋密度、l為裂紋長度），w為單斜氧化鋯的含量，G為斷裂功，μ為泊松比，n和k是系數(shù)。

　　此外，S/Eα也經(jīng)常用來衡量材料的抗熱震性，其中S為抗折強度、E為彈性模量、α為熱膨脹系數(shù)。但在部分研究中，用這一數(shù)值表征的結(jié)果與傳統(tǒng)抗剝落試驗中觀察到的裂紋情況不一致，其適用條件還有待進一步研究。

　　利用斷裂力學(xué)方法來定量表征滑板材料的抗熱震性，有助于理解材料的理化指標(biāo)與抗熱震性的關(guān)系，但是不同的研究者有著各自不同的觀點和理解，還沒有統(tǒng)一完善的理論。而且這種計算往往僅考慮材質(zhì)因素，而不考慮形狀的影響（或僅是簡單形狀），因此還有必要進行更加深入的研究，并在實踐中不斷完善。

　　有限元分析法

　　有限元分析法在計算復(fù)雜形狀試樣（如滑板）在使用條件下的熱應(yīng)力、評價其抗熱震性、改進滑板形狀設(shè)計等方面具有良好的前景，目前在滑板熱應(yīng)力分析方面已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用。

　　有國外研究人員利用有限元法研究了滑板鑄孔的剝落，表明鑄孔周圍受熱膨脹，容易產(chǎn)生較大的凸起，因此在滑板滑動過程中受到摩擦力作用，從而產(chǎn)生剝落，降低熱膨脹率和彈性模量可以減小損毀。

　　滑板在使用過程中不可避免地會生產(chǎn)裂紋�；�板的材質(zhì)、形狀和緊固方式影響其裂紋類型，可采取相應(yīng)措施避免裂紋向滑道等關(guān)鍵區(qū)域擴展，從而降低裂紋對滑板使用的影響。如：有研究人員將三種不同材質(zhì)的滑板做成兩端約束的錐形滑板狀試樣，用火焰在其鑄孔周圍加熱，冷卻后觀察裂紋情況，并用有限元法進行了分析，發(fā)現(xiàn)這幾種材質(zhì)滑板的情況都與試驗結(jié)果相一致。研究和實際使用結(jié)果都表明，將約束力施加到錐形滑板的錐面上，能夠避免滑板滑動方向上的縱裂。而在滑板側(cè)面預(yù)加壓應(yīng)力也有助于減少滑板滑道區(qū)域的裂紋�；�板除了可設(shè)計成錐形，還可設(shè)計成橢圓形、雨滴形等。有國外的研究表明，圓形滑板可以有效減小滑板中的熱應(yīng)力，在某鋼廠可以使用6次到8次。

　　進行有限元分析時，要假設(shè)耐火材料是均質(zhì)體。而實際上耐火材料各組分之間存在性能差異，其顯微結(jié)構(gòu)中的晶粒結(jié)構(gòu)、空隙、氣孔等都對局部應(yīng)力狀態(tài)和裂紋擴展方式起作用，從而影響耐火材料的抗熱震性。細(xì)觀力學(xué)與有限元方法結(jié)合可以在模擬耐火材料的應(yīng)力—應(yīng)變、抗熱震性等方面發(fā)揮重要作用，對進一步了解顯微結(jié)構(gòu)與材料性能的關(guān)系有較大意義。

　　近年來，數(shù)值模擬技術(shù)的應(yīng)用有助于人們更好地分析滑板在服役過程中的溫度場和應(yīng)力場，從而對抗熱震性評價提供有力的參考。

　　模擬測試觀察裂紋的方法需要開發(fā)能模擬滑板服役的設(shè)備，試驗結(jié)果直觀。對熱震裂紋的產(chǎn)生和擴展運用斷裂力學(xué)進行理論分析，找出更準(zhǔn)確的評價參數(shù)，可以為數(shù)值模擬提供理論支持，完善數(shù)值模擬方法。如細(xì)觀力學(xué)有限元的應(yīng)用，同時應(yīng)該開發(fā)盡量接近滑板實際服役情況的模擬測試方法，并應(yīng)對幾種方法綜合對比與采用，這樣更能加深對滑板材料熱震行為的理解。以此為依據(jù)進行一些相關(guān)參數(shù)和顯微結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，有助于開發(fā)出抗熱震性能優(yōu)良的滑板材料。