在冶金行業(yè)國(guó)內(nèi)外的大跨度(大于4.5米)軋鋼加熱爐上，爐頂往往采用平面吊掛頂板，通過(guò)錨固在耐火澆筑料或耐火可塑料中的吊掛件，吊掛在爐頂圍護(hù)的鋼結(jié)構(gòu)上，吊掛件一般采用長(zhǎng)度180～620mm、AL2O3約60％的高鋁錨固磚。
依據(jù)操作工藝、使用和設(shè)計(jì)條件，平面吊掛頂板采用爐頂整體澆筑或搗打吊掛和預(yù)制塊拼裝吊掛兩種方式，預(yù)制塊拼裝吊掛有安裝施工便捷、維護(hù)更換迅速的優(yōu)點(diǎn)，但整體氣密性差；爐頂整體澆筑或搗打吊掛，氣密性好，但不宜維護(hù)更換，要求爐頂全部的吊掛件處于均勻受力狀態(tài)，尤其是當(dāng)單個(gè)吊掛錨固磚斷裂時(shí)，可能會(huì)使?fàn)t頂?shù)乃械鯍戾^固磚產(chǎn)生多米諾骨牌效應(yīng)，出現(xiàn)整個(gè)爐頂坍塌的現(xiàn)象，究其原因可以從吊掛錨固磚的應(yīng)力狀態(tài)分析入手：吊掛錨固磚在實(shí)際中承受靜載荷力(自重和部分平面吊掛頂板重量)、動(dòng)載荷(由于振動(dòng)等原因)和溫度變化產(chǎn)生的熱應(yīng)力作用，爐體正常工作時(shí)，吊掛錨固磚在爐內(nèi)的熱端溫度可達(dá)1300℃甚至更高，而露在平面吊掛頂板外部的冷端溫度在50℃～300℃，從有限元熱應(yīng)力數(shù)值計(jì)算和模擬實(shí)際熱應(yīng)力測(cè)試可以知道，吊掛錨固磚高溫表面存在壓應(yīng)力場(chǎng)，低溫表面存在拉應(yīng)力場(chǎng)，溫差愈大、其應(yīng)力值越大，對(duì)吊掛錨固磚產(chǎn)生彎曲作用，而且熱端較冷端大，使熱端較容易破壞。
爐體降溫時(shí)，吊掛錨固磚在爐內(nèi)的熱端溫度也下降，其附近的應(yīng)力場(chǎng)由壓應(yīng)力轉(zhuǎn)變?yōu)槔瓚?yīng)力，溫度下降越快，應(yīng)力場(chǎng)的轉(zhuǎn)變速度也越快，形成吊掛磚兩端受拉的應(yīng)力狀態(tài)，當(dāng)超過(guò)其極限抗拉強(qiáng)度時(shí)，吊掛錨固磚就會(huì)產(chǎn)生裂紋甚至斷裂。若爐頂?shù)鯍齑u斷裂后，那么這塊吊掛錨固磚鄰近的磚承受的靜載荷力和動(dòng)載荷就相應(yīng)地增大，當(dāng)綜合拉應(yīng)力超過(guò)其抗拉強(qiáng)度時(shí)，也會(huì)發(fā)生斷裂，相應(yīng)地依此效應(yīng)整個(gè)爐頂?shù)牡鯍戾^固磚就會(huì)依次地?cái)嗔�，出現(xiàn)整個(gè)爐頂坍塌的現(xiàn)象。因此如何準(zhǔn)確地測(cè)量吊掛錨固磚的抗拉強(qiáng)度，對(duì)于工業(yè)爐設(shè)計(jì)、選材、爐體生產(chǎn)操作工藝有著重要的指導(dǎo)意義。
高鋁錨固磚作為高溫材料，其損壞機(jī)理主要是熱機(jī)械應(yīng)力。在實(shí)際應(yīng)用中，當(dāng)材料的局部壓應(yīng)力達(dá)到耐壓強(qiáng)度，或者局部拉應(yīng)力達(dá)到抗拉強(qiáng)度時(shí)，裂紋就在此處最先形成，在熱應(yīng)力和殘余應(yīng)力的綜合作用下擴(kuò)展，最終造成高鋁錨固磚的開(kāi)裂和剝落。 以下是實(shí)驗(yàn)測(cè)試各種不同的AL2O3含量的錨固磚抗拉強(qiáng)度。
對(duì)高鋁錨固磚進(jìn)行了一些試驗(yàn)，結(jié)果表明，高鋁錨固磚抗拉能力低于抗折和耐壓能力，抗拉強(qiáng)度只有耐壓強(qiáng)度的1/13左右，抗折強(qiáng)度的1/2～1/3；同時(shí)也驗(yàn)證高鋁錨固磚在受壓時(shí)呈彈塑性狀態(tài)，受拉和受折時(shí)呈脆性狀態(tài)的分析研究。 并用試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明高鋁錨固磚的抗拉強(qiáng)度低于抗折強(qiáng)度，遠(yuǎn)低于耐壓強(qiáng)度，在選用時(shí)應(yīng)分析其受力狀態(tài)，選取合理的性能參數(shù)。