耐火材料課件課件

1、趙趙 萍萍陶瓷纖維顆粒陶瓷纖維顆粒水泥回轉(zhuǎn)窯水泥回轉(zhuǎn)窯鋼包鋼包電阻爐電阻爐緒緒 論論 一、耐火材料的定義：一、耐火材料的定義： 耐火材料耐火材料是用作高溫窯、爐等熱工設(shè)備，以是用作高溫窯、爐等熱工設(shè)備，以及高溫容器和部件的無機非金屬材料，耐火度不及高溫容器和部件的無機非金屬材料，耐火度不低于低于1580，并在高溫下能承受相應(yīng)的物理化學(xué)，并在高溫下能承受相應(yīng)的物理化學(xué)變化及機械作用。變化及機械作用。 二、耐火材料的分類：二、耐火材料的分類： 1、根據(jù)耐火材料、根據(jù)耐火材料化學(xué)礦物組成化學(xué)礦物組成分類見表分類見表1。（原材料的種類）（原材料的種類） 2、根據(jù)、根據(jù)耐火度耐火度可分為可分為: 普通耐

2、火制品：耐火度為普通耐火制品：耐火度為15801770 高級耐火制品：耐火度為高級耐火制品：耐火度為17702000 特級耐火制品：耐火度大于特級耐火制品：耐火度大于2000 3、按照、按照形狀和尺寸形狀和尺寸可分為：可分為： 標(biāo)準(zhǔn)型磚（標(biāo)準(zhǔn)型磚（230 114 65mm）、異型磚、）、異型磚、特異型磚、大異型磚，以及實驗室和工業(yè)用坩堝、特異型磚、大異型磚，以及實驗室和工業(yè)用坩堝、皿、管等特殊制品。皿、管等特殊制品。 4、 按按制造工藝方法制造工藝方法可分為：可分為： 泥漿澆注制品、可塑成型制品、半干壓型制品、泥漿澆注制品、可塑成型制品、半干壓型制品、由粉狀非可塑料搗固成型制品（干式料），由粉

3、狀非可塑料搗固成型制品（干式料）， 由熔由熔融料澆注的制品（熔鑄）。融料澆注的制品（熔鑄）。 5、按、按外觀外觀分類見表分類見表2。(耐火磚，不定形）耐火磚，不定形） 三三 耐火材料的發(fā)展耐火材料的發(fā)展 ：研究各種耐火材料的組成和主要特性以及耐火材料隨研究各種耐火材料的組成和主要特性以及耐火材料隨著溫度變化而引起的物理化學(xué)變化；著溫度變化而引起的物理化學(xué)變化；( (基礎(chǔ)理論基礎(chǔ)理論) )根據(jù)窯爐的具體工作條件尤其是某些關(guān)鍵部位的條件，根據(jù)窯爐的具體工作條件尤其是某些關(guān)鍵部位的條件，正確選用合適的耐火材科；正確選用合適的耐火材科；( (物盡其用物盡其用) )選擇合理的砌筑方案，加強爐體的維護，改

4、革窯爐結(jié)選擇合理的砌筑方案，加強爐體的維護，改革窯爐結(jié)構(gòu)，不斷提高窯爐使用壽命；構(gòu)，不斷提高窯爐使用壽命；( (學(xué)科交叉學(xué)科交叉) )發(fā)展不定形耐火材料、絕熱材料、特種材料、對環(huán)境發(fā)展不定形耐火材料、絕熱材料、特種材料、對環(huán)境無污染的材料。（無污染的材料。（能源環(huán)境能源環(huán)境） 第一章第一章 耐火材料的組成和性質(zhì)耐火材料的組成和性質(zhì) 耐火材料基本性質(zhì)可歸納為以下三方面耐火材料基本性質(zhì)可歸納為以下三方面： 1)1)耐火材料的使用性質(zhì)耐火材料的使用性質(zhì)。 耐火度、高溫耐壓強度、熱穩(wěn)定性、高溫體積穩(wěn)定性、抗耐火度、高溫耐壓強度、熱穩(wěn)定性、高溫體積穩(wěn)定性、抗渣性等。渣性等。 2)2)耐火材料的物理性質(zhì)耐

5、火材料的物理性質(zhì)。 氣孔率、真比重、體積密度、線膨脹率等。氣孔率、真比重、體積密度、線膨脹率等。 3)3)耐火材料的機械性質(zhì)耐火材料的機械性質(zhì)。 耐壓強度、彈性變形、塑性變形等。耐壓強度、彈性變形、塑性變形等。第一節(jié)第一節(jié) 耐火材料的化學(xué)礦物組成耐火材料的化學(xué)礦物組成 一、化學(xué)組成一、化學(xué)組成 耐火材料的化學(xué)組成按各成分含量和作用分為兩耐火材料的化學(xué)組成按各成分含量和作用分為兩部分，部分，主成分和副成分主成分和副成分。 1、主成分主成分 它是耐火制品中構(gòu)成耐火基體的成它是耐火制品中構(gòu)成耐火基體的成分，是耐火材料的特性基礎(chǔ)。它的性質(zhì)和數(shù)量直接分，是耐火材料的特性基礎(chǔ)。它的性質(zhì)和數(shù)量直接決定制品的

6、性質(zhì)。其主要成分可以是決定制品的性質(zhì)。其主要成分可以是氧化物氧化物，也可，也可以是以是元素元素或非氧化物的或非氧化物的化合物化合物。 按主成分的化學(xué)性質(zhì)又可分為三類。按主成分的化學(xué)性質(zhì)又可分為三類。 酸性耐火材料酸性耐火材料 中性耐火材料中性耐火材料 堿性耐火材料堿性耐火材料 2雜質(zhì)成分雜質(zhì)成分 在耐火材料在耐火材料(或原料或原料)中含有一定量的中含有一定量的雜質(zhì)。雜質(zhì)。 3 3添加成分添加成分 礦化劑、穩(wěn)定劑和燒結(jié)劑等。礦化劑、穩(wěn)定劑和燒結(jié)劑等。 灼減灼減：將干燥的材料在規(guī)定溫度條件下加熱時質(zhì)量：將干燥的材料在規(guī)定溫度條件下加熱時質(zhì)量減少百分率稱為灼減。減少百分率稱為灼減。 二、礦物組成二、

7、礦物組成 耐火制品是礦物組成體，制品的性質(zhì)是其耐火制品是礦物組成體，制品的性質(zhì)是其組成組成礦物和微觀結(jié)構(gòu)礦物和微觀結(jié)構(gòu)的綜合反映。的綜合反映。 從以下三方面研究與考察：從以下三方面研究與考察：原料原料的加熱相變化；的加熱相變化；制造制造中配料間相互反應(yīng)產(chǎn)生的相變化；耐火材料在中配料間相互反應(yīng)產(chǎn)生的相變化；耐火材料在使用使用中的相變化。中的相變化。 耐火材料一般是多相組成體，其中的礦物相可分耐火材料一般是多相組成體，其中的礦物相可分為兩類，即為兩類，即結(jié)晶相和玻璃相結(jié)晶相和玻璃相。 主晶相主晶相指構(gòu)成制品結(jié)構(gòu)的主體且熔點較高的晶相。指構(gòu)成制品結(jié)構(gòu)的主體且熔點較高的晶相。 基質(zhì)基質(zhì)指耐火材料中大晶

8、體或骨料指耐火材料中大晶體或骨料間隙間隙中存在的物質(zhì)。中存在的物質(zhì)。 按其主晶相和基質(zhì)的成分可以分為兩類按其主晶相和基質(zhì)的成分可以分為兩類: : 一類一類是含有晶相和玻璃相的多成分耐火制品；是含有晶相和玻璃相的多成分耐火制品； 一類一類是僅含晶相的多成分的結(jié)晶體。是僅含晶相的多成分的結(jié)晶體。 圖圖11 耐火制品的耐火制品的 顯微組織結(jié)構(gòu)顯微組織結(jié)構(gòu) 第二節(jié)第二節(jié) 耐火材料的組織結(jié)構(gòu)耐火材料的組織結(jié)構(gòu) 耐火材料是由耐火材料是由固相固相（包括結(jié)晶相和玻璃相）和（包括結(jié)晶相和玻璃相）和氣氣孔孔兩部分構(gòu)成的非均質(zhì)體。兩部分構(gòu)成的非均質(zhì)體。 一、氣孔率、體積密度、真密度一、氣孔率、體積密度、真密度 1

9、1氣孔率氣孔率 ：閉口氣孔：閉口氣孔 、開口氣孔、開口氣孔 、貫通氣孔、貫通氣孔 圖圖12 耐火制耐火制品中氣孔類型品中氣孔類型 1封閉氣孔封閉氣孔 ； 2開口氣孔；開口氣孔； 3貫通氣孔貫通氣孔 制品的氣孔率，常用開口氣孔率制品的氣孔率，常用開口氣孔率( (顯氣孔率顯氣孔率) )表示。表示。 真氣孔率（總氣孔率）真氣孔率（總氣孔率） 開口氣孔率（顯氣孔率）開口氣孔率（顯氣孔率） V0、V1、V2分別表示總體積、分別表示總體積、 開口氣孔和閉口氣孔體積開口氣孔和閉口氣孔體積cm3 2 2、吸水率吸水率 它是制品中全部開口氣孔吸滿的水的質(zhì)它是制品中全部開口氣孔吸滿的水的質(zhì) 量與其干燥質(zhì)量之比，以

10、百分率表示。量與其干燥質(zhì)量之比，以百分率表示。 G G：干燥試樣質(zhì)量，：干燥試樣質(zhì)量，g g；G G1 1：試樣開口氣孔中吸滿的水的質(zhì)量，：試樣開口氣孔中吸滿的水的質(zhì)量，g g；W W：吸水率。：吸水率。 %100021VVVA%10001VVB%1001GGW 3、體積密度體積密度 表示干燥制品的質(zhì)量與其總體積之比，表示干燥制品的質(zhì)量與其總體積之比，即制品單位體積即制品單位體積(表觀體積表觀體積)的的質(zhì)量，用質(zhì)量，用g gcmcm3 3表示。表示。 4 4、真密度真密度 是指不包括氣孔在內(nèi)的單位體積耐火材是指不包括氣孔在內(nèi)的單位體積耐火材料的質(zhì)量，可用下式表示。料的質(zhì)量，可用下式表示。 0V

11、Gd體3210/cmgVVVGd）（真 二、二、透氣度透氣度 耐火材料的透氣度是在耐火材料的透氣度是在一一定時間定時間內(nèi)，由一定壓力內(nèi)，由一定壓力的氣體，透過一定斷面和厚度的試樣的數(shù)量來表示。的氣體，透過一定斷面和厚度的試樣的數(shù)量來表示。 透氣度是表示氣體通過耐火制品難易程度的特性值。透氣度是表示氣體通過耐火制品難易程度的特性值。 透氣度系數(shù)通常用干燥的空氣在常溫下測定。氣體透氣度系數(shù)通常用干燥的空氣在常溫下測定。氣體的透過量與氣體粘度成反比，氣體粘度隨溫度升高而的透過量與氣體粘度成反比，氣體粘度隨溫度升高而增大。氣體透過量與孔道半徑的四次方成正比。增大。氣體透過量與孔道半徑的四次方成正比。t

12、APPQdK)(21第三節(jié)第三節(jié) 耐火材料的熱學(xué)性質(zhì)和導(dǎo)電性耐火材料的熱學(xué)性質(zhì)和導(dǎo)電性 一、一、熱膨脹熱膨脹 耐火材料的熱膨脹是指其體積或長度隨著溫度升高而耐火材料的熱膨脹是指其體積或長度隨著溫度升高而增大的物理性質(zhì)。增大的物理性質(zhì)。 一般用線膨脹率表示。一般用線膨脹率表示。 線膨脹率線膨脹率=原因：原子的非詣性振動增大了物體中原子的間距從而使原因：原子的非詣性振動增大了物體中原子的間距從而使體積膨脹。體積膨脹。10000LLLT材料的熱膨脹系數(shù)隨溫度變化，故其值為某個溫度區(qū)間內(nèi)。材料的熱膨脹系數(shù)隨溫度變化，故其值為某個溫度區(qū)間內(nèi)。材料的熱膨脹與其材料的熱膨脹與其晶體結(jié)構(gòu)晶體結(jié)構(gòu)和和鍵強度鍵強

13、度密切相關(guān)：鍵強高的密切相關(guān)：鍵強高的熱膨脹系數(shù)低；結(jié)構(gòu)緊密的熱膨脹系數(shù)高；各相異性的不熱膨脹系數(shù)低；結(jié)構(gòu)緊密的熱膨脹系數(shù)高；各相異性的不同方向熱膨脹系數(shù)不同。同方向熱膨脹系數(shù)不同。耐火材料的熱膨脹系數(shù)取決于它的化學(xué)礦物組成，當(dāng)存在耐火材料的熱膨脹系數(shù)取決于它的化學(xué)礦物組成，當(dāng)存在多晶轉(zhuǎn)化時，在相變點有突變。多晶轉(zhuǎn)化時，在相變點有突變。二、二、熱導(dǎo)率熱導(dǎo)率 熱導(dǎo)率是表征耐火材料導(dǎo)熱性的一個物理指標(biāo)，是指熱導(dǎo)率是表征耐火材料導(dǎo)熱性的一個物理指標(biāo)，是指單位溫度梯度下，單位時間內(nèi)通過單位垂直面積的熱量。單位溫度梯度下，單位時間內(nèi)通過單位垂直面積的熱量。dxdTq特點特點：材料的化學(xué)組分越復(fù)雜，雜質(zhì)含

14、量越多，添加成：材料的化學(xué)組分越復(fù)雜，雜質(zhì)含量越多，添加成分形成的固溶體越多，熱導(dǎo)率降低；晶體結(jié)構(gòu)越復(fù)雜的分形成的固溶體越多，熱導(dǎo)率降低；晶體結(jié)構(gòu)越復(fù)雜的材料，熱導(dǎo)率越?。灰话憔w具有負的熱導(dǎo)率溫度系數(shù)；材料，熱導(dǎo)率越??；一般晶體具有負的熱導(dǎo)率溫度系數(shù)；玻璃質(zhì)和非晶物質(zhì)有正的熱導(dǎo)率溫度系數(shù)。玻璃質(zhì)和非晶物質(zhì)有正的熱導(dǎo)率溫度系數(shù)。 三、三、熱容熱容 通常用常壓下加熱通常用常壓下加熱1kg物質(zhì)使之升溫物質(zhì)使之升溫1 所需的熱量所需的熱量（以（以kJ計）來表示，稱為熱容，也稱比熱容。計）來表示，稱為熱容，也稱比熱容。 耐火材料的熱容影響爐體的加熱、冷卻速度。耐火材料的熱容影響爐體的加熱、冷卻速度。

15、四、四、溫度傳導(dǎo)性溫度傳導(dǎo)性 溫度傳導(dǎo)性是表示物體加熱時的溫度傳導(dǎo)性是表示物體加熱時的溫度傳導(dǎo)速度溫度傳導(dǎo)速度，它決，它決定耐火材料急冷急熱時內(nèi)部溫度梯度的大小。定耐火材料急冷急熱時內(nèi)部溫度梯度的大小。溫度傳導(dǎo)性用導(dǎo)溫系數(shù)（溫度傳導(dǎo)性用導(dǎo)溫系數(shù)（ ）表示：）表示： -熱導(dǎo)率；熱導(dǎo)率；-體積密度；體積密度；c-等壓熱容等壓熱容 五、五、導(dǎo)電性導(dǎo)電性 耐火材料在常溫下是電的不良導(dǎo)體。耐火材料在常溫下是電的不良導(dǎo)體。 耐火材料導(dǎo)電性的強弱，通常用電阻率來表示。耐火材料導(dǎo)電性的強弱，通常用電阻率來表示。cTBAe/ 第四節(jié)第四節(jié) 耐火材料的力學(xué)性質(zhì)耐火材料的力學(xué)性質(zhì) 一、常溫力學(xué)性質(zhì)一、常溫力學(xué)性質(zhì)

16、1、常溫耐壓強度常溫耐壓強度 它是指常溫下耐火材料在單位面它是指常溫下耐火材料在單位面積上所能承受的最大壓力。積上所能承受的最大壓力。 Pa用于表征制品的燒結(jié)情況，檢測時，注意試樣的大小和加用于表征制品的燒結(jié)情況，檢測時，注意試樣的大小和加壓方向。壓方向。 AP強度常溫耐壓 2、抗拉、抗折和扭轉(zhuǎn)強度抗拉、抗折和扭轉(zhuǎn)強度 耐火材料在使用時，除受壓應(yīng)力外，還受拉應(yīng)力、耐火材料在使用時，除受壓應(yīng)力外，還受拉應(yīng)力、彎曲應(yīng)力和剪應(yīng)力的作用。彎曲應(yīng)力和剪應(yīng)力的作用。一般，抗折強度是耐壓強度的一般，抗折強度是耐壓強度的1/21/21/31/3 抗拉抗拉強度是耐壓強度的強度是耐壓強度的5/95/91/101/

17、10 3 3、耐磨性耐磨性 耐火材料抵抗堅硬物料或氣體耐火材料抵抗堅硬物料或氣體( (如含如含有固體顆粒的有固體顆粒的) )磨損作用磨損作用( (研磨、摩擦、沖擊力作用研磨、摩擦、沖擊力作用)的的能力。能力。通常，在常溫下以一定通常，在常溫下以一定研磨條件下和研磨時間下制品研磨條件下和研磨時間下制品的質(zhì)量損失或體積損失來表示的質(zhì)量損失或體積損失來表示耐磨性耐磨性。 二、高溫力學(xué)性質(zhì)二、高溫力學(xué)性質(zhì) 1、高溫耐壓強度高溫耐壓強度 是材料在高溫下單位截面所是材料在高溫下單位截面所能承受的極限壓力。能承受的極限壓力。 2、高溫抗折強度高溫抗折強度 是材料在高溫下單位截面所是材料在高溫下單位截面所能承

18、受的極限彎曲應(yīng)力。能承受的極限彎曲應(yīng)力。 3、高溫扭轉(zhuǎn)強度高溫扭轉(zhuǎn)強度 高溫扭轉(zhuǎn)強度是材料的高溫力學(xué)性質(zhì)之一。高溫扭轉(zhuǎn)強度是材料的高溫力學(xué)性質(zhì)之一。它表征材料在高溫下抵抗它表征材料在高溫下抵抗剪應(yīng)力剪應(yīng)力的能力。的能力。 測定時將試樣一端固定，另一端施以力矩作測定時將試樣一端固定，另一端施以力矩作用，試樣發(fā)生扭轉(zhuǎn)變形。當(dāng)試樣被扭轉(zhuǎn)時，試樣用，試樣發(fā)生扭轉(zhuǎn)變形。當(dāng)試樣被扭轉(zhuǎn)時，試樣內(nèi)各橫截面上產(chǎn)生剪切應(yīng)力，當(dāng)應(yīng)力超過一定限內(nèi)各橫截面上產(chǎn)生剪切應(yīng)力，當(dāng)應(yīng)力超過一定限度時，試樣發(fā)生斷裂。在高溫下試樣被扭斷時的度時，試樣發(fā)生斷裂。在高溫下試樣被扭斷時的極限剪切應(yīng)力，稱為高溫扭轉(zhuǎn)強度。極限剪切應(yīng)力，稱為

19、高溫扭轉(zhuǎn)強度。4、高溫蠕變性高溫蠕變性 材料在恒定的材料在恒定的高溫、恒定的外高溫、恒定的外力作用下所發(fā)生力作用下所發(fā)生的緩慢變形，稱的緩慢變形，稱高溫蠕變高溫蠕變。高溫蠕變的表示高溫蠕變的表示方法一般為變形方法一般為變形量量()與時間與時間(h)的關(guān)系曲線，通的關(guān)系曲線，通常稱為蠕變曲線。常稱為蠕變曲線。圖圖13 典型高溫蠕變曲線典型高溫蠕變曲線5 5、彈性模量彈性模量 材料在其彈性限度內(nèi)受外力作用產(chǎn)材料在其彈性限度內(nèi)受外力作用產(chǎn)生變形，當(dāng)外力除去后，仍恢復(fù)到原來的形狀，此生變形，當(dāng)外力除去后，仍恢復(fù)到原來的形狀，此時應(yīng)力和應(yīng)變的比例稱為彈性模量。它表示材料的時應(yīng)力和應(yīng)變的比例稱為彈性模量。

20、它表示材料的抵抗變形抵抗變形的能力的能力：llE如果制品的其它性質(zhì)相同，彈性模量與制品的熱震穩(wěn)如果制品的其它性質(zhì)相同，彈性模量與制品的熱震穩(wěn)定性成反比。如果是同一系統(tǒng)的制品，彈性模量與抗定性成反比。如果是同一系統(tǒng)的制品，彈性模量與抗折強度、耐壓強度、耐磨性大體上成正比。折強度、耐壓強度、耐磨性大體上成正比。 第五節(jié)第五節(jié) 耐火材料的高溫使用性質(zhì)耐火材料的高溫使用性質(zhì) 一、一、耐火度耐火度 耐火材料在無荷重時抵抗高溫作用而不熔化的性質(zhì)稱耐火材料在無荷重時抵抗高溫作用而不熔化的性質(zhì)稱為為耐火度耐火度。( (與熔點不同）與熔點不同） 圖圖14 三角錐彎倒情況三角錐彎倒情況熔點熔點是純物質(zhì)的結(jié)晶相與其

21、液體處于平衡狀態(tài)下的溫度；是純物質(zhì)的結(jié)晶相與其液體處于平衡狀態(tài)下的溫度；耐火度耐火度是多相固體混合物在開始熔融溫度與熔融終了溫度是多相固體混合物在開始熔融溫度與熔融終了溫度范圍內(nèi)液相和固相同時共存。范圍內(nèi)液相和固相同時共存。試錐彎倒是其中液相的生成及固相在液相中的溶解所致。試錐彎倒是其中液相的生成及固相在液相中的溶解所致。因素：固相與液相的數(shù)量比（液相因素：固相與液相的數(shù)量比（液相7080%）、液相粘度）、液相粘度（10 50Pas)和材料的分散度。具有強熔劑作用的雜質(zhì)和材料的分散度。具有強熔劑作用的雜質(zhì)成分，會嚴(yán)重降低制品的耐火度。（提高原料純度）成分，會嚴(yán)重降低制品的耐火度。（提高原料純度

22、）考慮荷重和外物的熔劑作用，并非耐火度越高磚越好?？紤]荷重和外物的熔劑作用，并非耐火度越高磚越好。二、高溫荷重變形溫度二、高溫荷重變形溫度 耐火材料在耐火材料在高溫和荷重高溫和荷重同時作用時的抵抗能力，同時作用時的抵抗能力，也表示耐火材料呈現(xiàn)明顯塑性變形的軟化范圍。在也表示耐火材料呈現(xiàn)明顯塑性變形的軟化范圍。在一定程度上表明制品在與其使用情況相仿條件下的一定程度上表明制品在與其使用情況相仿條件下的結(jié)構(gòu)強度。結(jié)構(gòu)強度。 耐火材料高溫荷重變形溫度的測定方法是固定耐火材料高溫荷重變形溫度的測定方法是固定試樣承受的壓力試樣承受的壓力(0.2MPa)(0.2MPa)，不斷升高溫度，測定試，不斷升高溫度，

23、測定試樣在發(fā)生一定變形量和坍塌時的溫度，稱為樣在發(fā)生一定變形量和坍塌時的溫度，稱為高溫荷高溫荷重變形溫度重變形溫度。各種耐火材料的荷重變形曲線，其中各種耐火材料的荷重變形曲線，其中1-高鋁磚，高鋁磚，2-硅磚，硅磚，3-鎂磚，鎂磚，4-粘土磚粘土磚 ，5-半硅磚，半硅磚，6-粘土磚粘土磚磚種磚種開始變形溫開始變形溫度度（TH）4%變形溫度變形溫度40%變形溫變形溫度度（TK）TK-TH硅磚（耐火度硅磚（耐火度1730）1650167020一級粘土磚一級粘土磚（40%Al2O3）耐火度耐火度1730140014701600200莫來石磚莫來石磚（70%Al2O3）160016601800200鎂

24、磚（耐火度鎂磚（耐火度2000）1550158030幾種耐火制品的幾種耐火制品的0.2MPa荷重變形溫度荷重變形溫度三、高溫體積穩(wěn)定性三、高溫體積穩(wěn)定性 耐火材料在高溫下長期使用時，其外形體積保持耐火材料在高溫下長期使用時，其外形體積保持穩(wěn)定不發(fā)生變化穩(wěn)定不發(fā)生變化(收縮或膨脹收縮或膨脹)的性能稱為高溫體積的性能稱為高溫體積穩(wěn)定性。穩(wěn)定性。 重?zé)龝r的體積變化可用體積百分率或線變化百分重?zé)龝r的體積變化可用體積百分率或線變化百分率表示：率表示：100001LLLLc100001VVVVc原因：原因：1、燒成制品，燒成過程中，物理化學(xué)變化未、燒成制品，燒成過程中，物理化學(xué)變化未達到該溫度下的平衡狀態(tài)

25、，燒成不充分，使用達到該溫度下的平衡狀態(tài)，燒成不充分，使用中受高溫，繼續(xù)反應(yīng)；中受高溫，繼續(xù)反應(yīng)；2、不燒制品，燒烤溫度低，時間短，在使用、不燒制品，燒烤溫度低，時間短，在使用中持續(xù)反應(yīng)。中持續(xù)反應(yīng)。重?zé)w積變化的測定方法：將試樣在高于使用溫度重?zé)w積變化的測定方法：將試樣在高于使用溫度以上以上(根據(jù)制品的要求和使用條件來定根據(jù)制品的要求和使用條件來定)，保溫，保溫23小時，然后測其體積變化，以百分率表示。各種耐小時，然后測其體積變化，以百分率表示。各種耐火制品允許的重?zé)w積變化取決于制品的使用條件火制品允許的重?zé)w積變化取決于制品的使用條件和要求，一般不超過和要求，一般不超過0510。 多數(shù)

26、耐火材料在重?zé)龝r產(chǎn)生收縮，少數(shù)制品產(chǎn)生多數(shù)耐火材料在重?zé)龝r產(chǎn)生收縮，少數(shù)制品產(chǎn)生膨脹。膨脹。 四、熱震穩(wěn)定性四、熱震穩(wěn)定性耐火材料抵抗溫度的急劇變化而不破壞的性能稱為耐火材料抵抗溫度的急劇變化而不破壞的性能稱為熱震穩(wěn)定性熱震穩(wěn)定性。也稱為抗熱震性或溫度急變抵抗性。也稱為抗熱震性或溫度急變抵抗性。材料的熱震破壞可分為兩大類：材料的熱震破壞可分為兩大類：一是瞬時斷裂，稱為熱沖擊斷裂；一是瞬時斷裂，稱為熱沖擊斷裂；二是在熱沖擊循環(huán)作用下，先出現(xiàn)開裂、剝落，然二是在熱沖擊循環(huán)作用下，先出現(xiàn)開裂、剝落，然后碎裂和變質(zhì)，終至整體損壞，稱為熱震損傷。后碎裂和變質(zhì)，終至整體損壞，稱為熱震損傷。 熱應(yīng)力產(chǎn)生原因

27、熱應(yīng)力產(chǎn)生原因：1、機械約束；、機械約束；2、均質(zhì)材料中出現(xiàn)溫度梯度；、均質(zhì)材料中出現(xiàn)溫度梯度；3、非均質(zhì)固體中各相之間的熱膨脹系數(shù)的差別；、非均質(zhì)固體中各相之間的熱膨脹系數(shù)的差別；4、單相多晶體中熱膨脹系數(shù)各向異性。、單相多晶體中熱膨脹系數(shù)各向異性。 五、抗渣性五、抗渣性 耐火材料在高溫下抵抗熔渣侵蝕作用而不破壞的耐火材料在高溫下抵抗熔渣侵蝕作用而不破壞的能力稱為能力稱為抗渣性抗渣性。 熔渣：冶金爐渣、燃料灰分、飛塵、各種材料熔渣：冶金爐渣、燃料灰分、飛塵、各種材料（包括固態(tài)、液態(tài)材料，如燒結(jié)水泥塊、煅燒石灰、（包括固態(tài)、液態(tài)材料，如燒結(jié)水泥塊、煅燒石灰、鐵屑、熔融金屬、玻璃液等）和氣態(tài)物質(zhì)

28、（煤氣、一鐵屑、熔融金屬、玻璃液等）和氣態(tài)物質(zhì)（煤氣、一氧化碳、氟、硫、鋅、堿蒸氣）等氧化碳、氟、硫、鋅、堿蒸氣）等。 上述熔渣物質(zhì)在高溫下多形成上述熔渣物質(zhì)在高溫下多形成液態(tài)液態(tài)物質(zhì)直接與耐物質(zhì)直接與耐火材料接觸，有些固體物質(zhì)甚至氣體，在高溫下與耐火材料接觸，有些固體物質(zhì)甚至氣體，在高溫下與耐火材料接觸之后，最終也會形成液相?；鸩牧辖佑|之后，最終也會形成液相。 熔液侵蝕過程主要是耐火材料在熔渣中的熔液侵蝕過程主要是耐火材料在熔渣中的溶解溶解過程和熔渣過程和熔渣向耐火材料內(nèi)部的向耐火材料內(nèi)部的侵入侵入(滲透滲透)過程。過程。耐火材料向熔渣中溶解的過程可分為：耐火材料向熔渣中溶解的過程可分為：

29、(1)單純?nèi)芙鈫渭內(nèi)芙?耐火材料與熔渣不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的物理溶解耐火材料與熔渣不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的物理溶解作用。作用。 (2)反應(yīng)溶解反應(yīng)溶解 耐火材料與熔渣在其界面處發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，耐火材料與熔渣在其界面處發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，使耐火材料的工作面部分轉(zhuǎn)變?yōu)榈腿畚锸鼓突鸩牧系墓ぷ髅娌糠洲D(zhuǎn)變?yōu)榈腿畚?反應(yīng)產(chǎn)物反應(yīng)產(chǎn)物)而溶于渣而溶于渣中，中，同時改變了熔渣和制品的化學(xué)組成同時改變了熔渣和制品的化學(xué)組成。(3)侵入變質(zhì)溶解侵入變質(zhì)溶解 高溫溶液或熔渣通過氣孔侵入耐火材料高溫溶液或熔渣通過氣孔侵入耐火材料內(nèi)部深處，或通過耐火材料的液相擴散和向耐火材料的固內(nèi)部深處，或通過耐火材料的液相擴散和向耐火材料的固相中擴散，使

30、制品的組織結(jié)構(gòu)發(fā)生質(zhì)變而溶解。相中擴散，使制品的組織結(jié)構(gòu)發(fā)生質(zhì)變而溶解。從生產(chǎn)工藝角度出發(fā)，有效地提高耐火材料的抗渣從生產(chǎn)工藝角度出發(fā)，有效地提高耐火材料的抗渣性，應(yīng)從下列兩個主要途徑著手：性，應(yīng)從下列兩個主要途徑著手： (1)保證和提高原料的純度，改善制品的保證和提高原料的純度，改善制品的化學(xué)礦物化學(xué)礦物組成。組成。 (2)選擇適宜的生產(chǎn)方法，獲得具有選擇適宜的生產(chǎn)方法，獲得具有致密而均勻致密而均勻的的組織結(jié)構(gòu)的制品。組織結(jié)構(gòu)的制品。 耐火材料抗渣性的測定方法常用坩堝法、回轉(zhuǎn)渣耐火材料抗渣性的測定方法常用坩堝法、回轉(zhuǎn)渣蝕法等。蝕法等。TMPm4 .44六、耐真空性六、耐真空性通常在常溫下耐火

31、材料的蒸氣壓都很低，可以認為是通常在常溫下耐火材料的蒸氣壓都很低，可以認為是極穩(wěn)定而不易揮發(fā)的。但在極穩(wěn)定而不易揮發(fā)的。但在高溫減壓高溫減壓下工作（如真空下工作（如真空熔煉爐或鋼水脫氣處理等）時，會因其揮發(fā)減量而造熔煉爐或鋼水脫氣處理等）時，會因其揮發(fā)減量而造成損耗，加速其損壞。成損耗，加速其損壞。耐火材料的揮發(fā)速度如下式：耐火材料的揮發(fā)速度如下式：揮發(fā)速度與耐火材料的蒸氣壓成正比，氣相的分子量越揮發(fā)速度與耐火材料的蒸氣壓成正比，氣相的分子量越大揮發(fā)量也愈大。大揮發(fā)量也愈大。形狀的正確性和尺寸的準(zhǔn)確性對于窯爐砌筑體的形狀的正確性和尺寸的準(zhǔn)確性對于窯爐砌筑體的嚴(yán)密性嚴(yán)密性具有直接的影響，而砌筑體

32、的嚴(yán)密性在很具有直接的影響，而砌筑體的嚴(yán)密性在很大程度上決定著砌筑體的使用壽命。大程度上決定著砌筑體的使用壽命。磚縫在砌筑體中是最薄弱的和最易損壞的部分，磚縫在砌筑體中是最薄弱的和最易損壞的部分，同磚相比較，磚縫的密度和強度要小得多，因此同磚相比較，磚縫的密度和強度要小得多，因此它更容易溶解于渣中，從而削弱整個內(nèi)襯的抗渣它更容易溶解于渣中，從而削弱整個內(nèi)襯的抗渣性和熱震穩(wěn)定性。性和熱震穩(wěn)定性。思考題思考題 1、什么叫耐火材料、什么叫耐火材料?耐火材料有哪些基本性質(zhì)耐火材料有哪些基本性質(zhì)? 2、耐火材料的組織結(jié)構(gòu)包括哪些內(nèi)容？、耐火材料的組織結(jié)構(gòu)包括哪些內(nèi)容？ 3、什么叫耐火度、什么叫耐火度?影

33、響耐火度的因素有哪些影響耐火度的因素有哪些? 4、什么叫高溫體積穩(wěn)定性？、什么叫高溫體積穩(wěn)定性？ 5、什么叫熱震穩(wěn)定性、什么叫熱震穩(wěn)定性?產(chǎn)生熱應(yīng)力的原因有哪些產(chǎn)生熱應(yīng)力的原因有哪些? 6、什么叫抗渣性？影響制品抗渣性的因素有哪些、什么叫抗渣性？影響制品抗渣性的因素有哪些? 7、耐火材料的高溫使用性質(zhì)有哪些、耐火材料的高溫使用性質(zhì)有哪些? 8、氣孔率、體積密度、吸水率、真比重、透氣度、氣孔率、體積密度、吸水率、真比重、透氣度? 9、簡述耐火材料今后的發(fā)展趨勢、簡述耐火材料今后的發(fā)展趨勢?第二章第二章 耐火材料生產(chǎn)基本工藝原理耐火材料生產(chǎn)基本工藝原理耐火原料的選擇準(zhǔn)則耐火原料的選擇準(zhǔn)則一、耐火性

34、能準(zhǔn)則：原材料的一、耐火性能準(zhǔn)則：原材料的熔點熔點稍高于耐火度。稍高于耐火度。二、技術(shù)經(jīng)濟準(zhǔn)則：用哪種原料生產(chǎn)耐火材料，需二、技術(shù)經(jīng)濟準(zhǔn)則：用哪種原料生產(chǎn)耐火材料，需 滿滿足足技術(shù)經(jīng)濟技術(shù)經(jīng)濟條件。條件。用戶要求用戶要求使用條件使用條件設(shè)計配方設(shè)計配方化學(xué)礦物組成化學(xué)礦物組成原料種類原料種類數(shù)量數(shù)量第一節(jié)第一節(jié) 耐火原料的加工耐火原料的加工耐火原料的加工主要包括以下幾方面：耐火原料的加工主要包括以下幾方面：選礦與提純選礦與提純 原料的煅燒原料的煅燒 原料的破粉碎原料的破粉碎 機械化學(xué)和超細粉機械化學(xué)和超細粉 助磨劑助磨劑一、選礦與提純一、選礦與提純 選礦選礦：利用多種礦物的物理和化學(xué)性質(zhì)的差別

35、，將礦物集：利用多種礦物的物理和化學(xué)性質(zhì)的差別，將礦物集合體的原礦粉碎，并分離出多種礦物。合體的原礦粉碎，并分離出多種礦物。提純提純：利用一系列化學(xué)及物理化學(xué)反應(yīng)，礦物富集的過程。：利用一系列化學(xué)及物理化學(xué)反應(yīng)，礦物富集的過程。選礦方法：機械法、物理選礦方法：機械法、物理- -化學(xué)法、純化學(xué)法、電氣法等。化學(xué)法、純化學(xué)法、電氣法等。二、原料的煅燒二、原料的煅燒 原料煅燒時產(chǎn)生一系列物理化學(xué)反應(yīng)，能改善原料煅燒時產(chǎn)生一系列物理化學(xué)反應(yīng)，能改善制品的成分及其組織結(jié)構(gòu)，保證制品的制品的成分及其組織結(jié)構(gòu)，保證制品的體積穩(wěn)定體積穩(wěn)定及及其其外形尺寸外形尺寸的準(zhǔn)確性，提高制品性能。的準(zhǔn)確性，提高制品性能。

36、 原料煅燒目的：原料煅燒目的：(1)(1)去除原料中易揮發(fā)的雜質(zhì)和夾雜物；去除原料中易揮發(fā)的雜質(zhì)和夾雜物；(2)(2)使原料的顆粒致密化及結(jié)晶長大；使原料的顆粒致密化及結(jié)晶長大；(3)(3)促使完成同質(zhì)異晶的晶型轉(zhuǎn)化。促使完成同質(zhì)異晶的晶型轉(zhuǎn)化。根據(jù)原料特點和工藝要求分為：根據(jù)原料特點和工藝要求分為：活化燒結(jié)活化燒結(jié)輕燒活化輕燒活化二步煅燒二步煅燒死燒死燒三、原料的破粉碎三、原料的破粉碎破粉碎是克服物料表面質(zhì)點的表面張力和克服物料內(nèi)破粉碎是克服物料表面質(zhì)點的表面張力和克服物料內(nèi)部質(zhì)點間的庫侖引力的過程。部質(zhì)點間的庫侖引力的過程。破粉碎方式大致可分四種：擠壓、沖擊、磨碎和劈裂。破粉碎方式大致可分

37、四種：擠壓、沖擊、磨碎和劈裂。各種粉碎機械的作用，都是以上幾種方式的組合。各種粉碎機械的作用，都是以上幾種方式的組合。 四、機械化學(xué)和超細粉四、機械化學(xué)和超細粉 機械粉碎不僅是一個機械力學(xué)過程，而是一個對固體機械粉碎不僅是一個機械力學(xué)過程，而是一個對固體施以機械能之后，物料產(chǎn)生物理、化學(xué)變施以機械能之后，物料產(chǎn)生物理、化學(xué)變化的過程稱化的過程稱機械化學(xué)機械化學(xué)。例：例： 1 1、晶體結(jié)構(gòu)的變化、晶體結(jié)構(gòu)的變化 晶粒大小、晶格畸變、晶格缺陷、晶粒大小、晶格畸變、晶格缺陷、結(jié)晶結(jié)構(gòu)等變化。結(jié)晶結(jié)構(gòu)等變化。 2 2、表面活性的變化、表面活性的變化 表面能增加，比表面增大。表面能增加，比表面增大。 3

38、 3、固體表面形成氧化層、非晶層、固體表面形成氧化層、非晶層 例如例如Si0Si02 2細磨后，細磨后，生成可溶性表面層，促發(fā)矽肺病。生成可溶性表面層，促發(fā)矽肺病。 五、助磨劑五、助磨劑助磨劑在粉磨過程中，吸附在物料顆粒表面，使物料助磨劑在粉磨過程中，吸附在物料顆粒表面，使物料表面自由能和晶格畸變程度減小，促使顆粒軟化，另表面自由能和晶格畸變程度減小，促使顆粒軟化，另外，助磨劑的吸附可平衡顆粒表面上因粉碎而產(chǎn)生的外，助磨劑的吸附可平衡顆粒表面上因粉碎而產(chǎn)生的不飽和價鍵，防止顆粒重新聚結(jié)。不飽和價鍵，防止顆粒重新聚結(jié)。水是一種最簡單的助磨劑，適量水可助磨又可防塵。水是一種最簡單的助磨劑，適量水可

39、助磨又可防塵。第二節(jié)第二節(jié) 坯料的制備坯料的制備 耐火材料制品幾乎都是由粉料顆粒經(jīng)加工制備而成，耐火材料制品幾乎都是由粉料顆粒經(jīng)加工制備而成，所涉及的顆粒，通常是指毫米至微米級的顆粒。所涉及的顆粒，通常是指毫米至微米級的顆粒。 一、顆粒的幾何學(xué)性質(zhì)一、顆粒的幾何學(xué)性質(zhì) 1、粉體顆粒的構(gòu)造、粉體顆粒的構(gòu)造 一次顆粒一次顆粒 ；二次顆?；驁F聚體。二次顆?；驁F聚體。 廢舊制品重新利用廢舊制品重新利用 2 2、顆粒粒度、顆粒粒度 通常指粒徑和粒度分布。通常指粒徑和粒度分布。工程實際上沒有任何耐火粉料是由同一粒度顆粒組成，工程實際上沒有任何耐火粉料是由同一粒度顆粒組成，而是由不同粒度組成的多分散顆粒系統(tǒng)

40、。而是由不同粒度組成的多分散顆粒系統(tǒng)。 3、顆粒形狀、顆粒形狀 顆粒形狀直接影響粉體的性質(zhì)，如物顆粒形狀直接影響粉體的性質(zhì)，如物料的流動性，充填性，制品的體積密度，不定形耐火材料的流動性，充填性，制品的體積密度，不定形耐火材料料(如耐火泥漿、澆注料等如耐火泥漿、澆注料等)的施工性能。的施工性能。粉料流動與液體流動不同粉料流動與液體流動不同： (1)(1)粉料在靜態(tài)條件下能傳遞剪切應(yīng)力，靜態(tài)摩粉料在靜態(tài)條件下能傳遞剪切應(yīng)力，靜態(tài)摩擦角大于零。所以粉料可堆放，液體則不能；擦角大于零。所以粉料可堆放，液體則不能； (2)(2)在一般粉料上施加壓力后具有粘結(jié)強度，并在一般粉料上施加壓力后具有粘結(jié)強度，

41、并在負載下保持一定形狀。在負載下保持一定形狀。 (3)(3)粉料流動時，其剪切應(yīng)力與剪切速率無關(guān)，粉料流動時，其剪切應(yīng)力與剪切速率無關(guān)，而與作用在固體中的平均壓力有關(guān)；液體恰恰相反，而與作用在固體中的平均壓力有關(guān)；液體恰恰相反，剪切應(yīng)力與壓實力無關(guān)，而與剪切速率有關(guān)。剪切應(yīng)力與壓實力無關(guān)，而與剪切速率有關(guān)。 傳統(tǒng)的描述粉料的指標(biāo)傳統(tǒng)的描述粉料的指標(biāo)休止角休止角：未加負荷的粉：未加負荷的粉料堆積在水平面上，假設(shè)落在料堆頂上的料流料堆積在水平面上，假設(shè)落在料堆頂上的料流速度是可忽略不計的，則料堆與水平面的交角速度是可忽略不計的，則料堆與水平面的交角稱為休止角。（用于確定料堆的形狀）稱為休止角。（用

42、于確定料堆的形狀）注：貯料倉中的拱結(jié)構(gòu)注：貯料倉中的拱結(jié)構(gòu)六、坯料的顆粒組成六、坯料的顆粒組成理想的堆積理想的堆積：粗顆粒構(gòu)成框架，中間顆粒填充于大粗顆粒構(gòu)成框架，中間顆粒填充于大顆粒構(gòu)成的空隙間，與大顆粒相切，細粉填充于中顆粒構(gòu)成的空隙間，與大顆粒相切，細粉填充于中間顆粒構(gòu)成的空隙中。間顆粒構(gòu)成的空隙中。在耐火材料生產(chǎn)中，通常采取粗顆粒、中顆粒和細在耐火材料生產(chǎn)中，通常采取粗顆粒、中顆粒和細顆粒配合。顆粒配合。序號序號堆積方式堆積方式配位數(shù)配位數(shù)氣孔率氣孔率%1立方立方647.642六方型六方型839.553復(fù)六方型復(fù)六方型1030.204角錐型角錐型1225.755四面體型四面體型1225

43、.95單一顆粒的堆積方式與氣孔率單一顆粒的堆積方式與氣孔率多組分球體堆積特征多組分球體堆積特征球體組分球體組分球體體積球體體積%氣孔率氣孔率%氣孔率下降氣孔率下降%16238285.614.423.6394.65.49.04982.03.4599.20.81.2 1)采用單一的顆粒不能達到緊密堆積；采用多組分可采用單一的顆粒不能達到緊密堆積；采用多組分可達緊密堆積，而且組分顆粒尺寸相差越大越好，一般相達緊密堆積，而且組分顆粒尺寸相差越大越好，一般相差差45倍以上效果方顯著；倍以上效果方顯著； 2)較細顆粒的數(shù)量，應(yīng)足夠填充于緊密排列的顆粒構(gòu)較細顆粒的數(shù)量，應(yīng)足夠填充于緊密排列的顆粒構(gòu)成的間隙之

44、中。實際上，當(dāng)有兩種組分時，粗細顆粒的成的間隙之中。實際上，當(dāng)有兩種組分時，粗細顆粒的數(shù)量比為數(shù)量比為7：3（65：35），當(dāng)有三種組分時），當(dāng)有三種組分時7：1：2； 3)增加組分的數(shù)目可提高堆積密度，使它接近于最緊增加組分的數(shù)目可提高堆積密度，使它接近于最緊密堆積，但當(dāng)組分大于密堆積，但當(dāng)組分大于3時，實際意義不大。時，實際意義不大。 4)在可能條件下，應(yīng)適當(dāng)增大臨界顆粒尺寸，以使各在可能條件下，應(yīng)適當(dāng)增大臨界顆粒尺寸，以使各組分顆粒尺寸相差大些。組分顆粒尺寸相差大些。在連續(xù)顆粒系列中，設(shè)在連續(xù)顆粒系列中，設(shè)D是最大顆粒粒徑，是最大顆粒粒徑，d是任意大是任意大小顆粒的粒徑，小顆粒的粒徑，y

45、 是粒徑是粒徑d以下的含有量，若取配合料以下的含有量，若取配合料的總量為的總量為100%，則，則q值隨顆粒形狀等因素變化，一般為值隨顆粒形狀等因素變化，一般為0.30.5。例：例：D5mm, d=3mm時，時， y=81.5, 則則53： 18.5%；D=1mm, y=52.5, 3-1:29%; 1-0:17.5%(以以65：35算），算），則：則：53 18.5%；31 29%；10 17.5%qDdy100 七、配料七、配料 1 1、配料的組成、配料的組成 包括按規(guī)定比例配合的各種原料和包括按規(guī)定比例配合的各種原料和同一原料的各不同顆粒組成的粉料。同一原料的各不同顆粒組成的粉料。 (1)

46、(1) 配料的配料的化學(xué)組成化學(xué)組成必須能滿足制品的要求，并且應(yīng)必須能滿足制品的要求，并且應(yīng)比制品指標(biāo)要求高些。比制品指標(biāo)要求高些。 (2)(2) 在配料中應(yīng)含有在配料中應(yīng)含有結(jié)合成分結(jié)合成分，使坯料具有足夠的結(jié)，使坯料具有足夠的結(jié)合性。合性。 (3)(3)原料中含有原料中含有水分和灼減成分水分和灼減成分時，原料、配料和制品時，原料、配料和制品的化學(xué)組成之間應(yīng)進行換算。的化學(xué)組成之間應(yīng)進行換算。 注意：目前多采用重量配料法。注意：目前多采用重量配料法。 八、混練八、混練 使兩種以上不均勻物料的成分和顆粒均勻化，促進顆使兩種以上不均勻物料的成分和顆粒均勻化，促進顆粒接觸和塑化的操作過程稱粒接觸和

47、塑化的操作過程稱混練混練。 混練質(zhì)量好的坯料標(biāo)準(zhǔn)：混練質(zhì)量好的坯料標(biāo)準(zhǔn)：（1 1）各個成分是均勻分布的（包括不同原料的顆粒，）各個成分是均勻分布的（包括不同原料的顆粒，同一原料的不同大小的顆粒和水分等）；同一原料的不同大小的顆粒和水分等）；（2 2）坯料的結(jié)合性得到充分的發(fā)揮；）坯料的結(jié)合性得到充分的發(fā)揮；（3 3）空氣充分排除；）空氣充分排除；（4 4）再粉碎程度小。）再粉碎程度小。混合機理：混合機理：（1 1）對流混合（移動混合），顆粒成團的移動；）對流混合（移動混合），顆粒成團的移動；（2 2）擴散混合，顆粒分散到新出現(xiàn)的粉料面上；）擴散混合，顆粒分散到新出現(xiàn)的粉料面上；（3 3）剪切混

48、合，在物料）剪切混合，在物料團塊內(nèi)部團塊內(nèi)部顆粒之間相對的顆粒之間相對的緩慢移動，在物料中形成若干滑移面。緩慢移動，在物料中形成若干滑移面?；旌线^程：混合過程：I I快速混合階段快速混合階段；擴散混合階段擴散混合階段；后期混合階段后期混合階段。 四種力：液體四種力：液體架橋和毛細管架橋和毛細管引力；粘結(jié)劑引力；粘結(jié)劑附著力；范德附著力；范德華引力；機械華引力；機械捏合力。捏合力。混練時的加料順序：混練時的加料順序：通常先加入粗顆粒料，然后加水或泥漿、紙漿廢液，通常先加入粗顆粒料，然后加水或泥漿、紙漿廢液，混合混合12min后，再加細粉。后，再加細粉。若粗細顆粒同時加入，易出現(xiàn)細粉集中成小泥團及

49、若粗細顆粒同時加入，易出現(xiàn)細粉集中成小泥團及“白料白料”。坯料的塑化處理可采用坯料的塑化處理可采用困料困料（陳腐）（陳腐）困料中的水化反應(yīng)，有時能產(chǎn)生膠體物質(zhì)困料中的水化反應(yīng)，有時能產(chǎn)生膠體物質(zhì)例如例如含含CaOCaO偏高的鎂質(zhì)坯料在困料時發(fā)生下述化學(xué)反偏高的鎂質(zhì)坯料在困料時發(fā)生下述化學(xué)反應(yīng)應(yīng)： MgO+H2O Mg(OH)2 CaO十十H2O Ca(OH)2 生成物呈膠體性質(zhì)，提高坯料的結(jié)合性和可塑性，降生成物呈膠體性質(zhì)，提高坯料的結(jié)合性和可塑性，降低體積效應(yīng)的危害性。低體積效應(yīng)的危害性。 坯體可塑性在很大程度上取決于顆粒周圍的水坯體可塑性在很大程度上取決于顆粒周圍的水溶劑化膜的作用，因為它

50、起潤滑劑的作用，降溶劑化膜的作用，因為它起潤滑劑的作用，降低顆粒間的摩擦，促使其滑動。與此相反，顆低顆粒間的摩擦，促使其滑動。與此相反，顆粒周圍的空氣則使顆粒分離，降低其可塑性。粒周圍的空氣則使顆粒分離，降低其可塑性。第三節(jié)第三節(jié) 耐火材料成型工藝耐火材料成型工藝 耐火坯料借助于耐火坯料借助于外力和模型外力和模型，成為具有一定尺寸、形，成為具有一定尺寸、形狀和強度的坯體或制品的過程叫狀和強度的坯體或制品的過程叫成型成型。 按坯料含水量的多少，成型方法可分如下按坯料含水量的多少，成型方法可分如下三三種：種： 半干法半干法坯料水分坯料水分5 5左右；左右； 可塑法可塑法坯料水分坯料水分1515左右

51、；左右； 注漿法注漿法坯料水分坯料水分4040左右。左右。 一、半干法壓制的理論基礎(chǔ)一、半干法壓制的理論基礎(chǔ) 1 1、半干法壓制的物理實質(zhì)、半干法壓制的物理實質(zhì) 壓制過程中，借助壓制過程中，借助于壓力的作用坯料于壓力的作用坯料顆粒重新分布顆粒重新分布，在，在機械結(jié)合力機械結(jié)合力、靜靜電引力以及摩擦力電引力以及摩擦力的作用下，坯料顆粒緊密結(jié)合，發(fā)的作用下，坯料顆粒緊密結(jié)合，發(fā)生彈性和脆性形變，空氣排出，坯料顆粒結(jié)合成具有生彈性和脆性形變，空氣排出，坯料顆粒結(jié)合成具有一定尺寸及形狀和一定強度的制品。一定尺寸及形狀和一定強度的制品。 2、壓制的動力學(xué)過程、壓制的動力學(xué)過程 壓制的過程可用壓力壓制的過

52、程可用壓力-壓縮壓縮曲線表示。曲線表示。按按三段三段進行：進行：（1）顆粒重排；）顆粒重排；（2）彈性及脆性變形；）彈性及脆性變形；（3）極限壓力下致密。）極限壓力下致密。3、壓制壓力、壓制壓力使坯體獲得一定密度的壓力，由三部分組成：使坯體獲得一定密度的壓力，由三部分組成：（1）克服坯料顆粒間）克服坯料顆粒間內(nèi)摩擦力內(nèi)摩擦力的壓力；的壓力；（2）克服坯料顆粒與模壁間的）克服坯料顆粒與模壁間的外摩擦力外摩擦力； （3）由于坯料水分、顆粒組成及其在模內(nèi)填充的不）由于坯料水分、顆粒組成及其在模內(nèi)填充的不均勻性，使壓力的分布在某些部分呈現(xiàn)不均勻性，為均勻性，使壓力的分布在某些部分呈現(xiàn)不均勻性，為克服這

53、種克服這種壓力分布不均勻性壓力分布不均勻性，需要過剩壓力。，需要過剩壓力。 4、壓制時壓力的分布與層密度現(xiàn)象、壓制時壓力的分布與層密度現(xiàn)象 距受壓面近的地方密度大，而隨著離受壓面距離的距受壓面近的地方密度大，而隨著離受壓面距離的增加，氣孔率逐漸增大，密度下降，坯體的這種現(xiàn)象稱增加，氣孔率逐漸增大，密度下降，坯體的這種現(xiàn)象稱層密度。層密度。 坯體被壓制時，施加于坯體上的外力被方向相反、坯體被壓制時，施加于坯體上的外力被方向相反、大小相等的大小相等的內(nèi)部彈性力內(nèi)部彈性力所均衡。外力取消后，由于壓制所均衡。外力取消后，由于壓制過程中產(chǎn)生的彈性而引起坯體膨脹的作用稱過程中產(chǎn)生的彈性而引起坯體膨脹的作用

54、稱彈性后效彈性后效。 層裂：層裂： (1)(1)氣相氣相的影響。坯料中的氣體，能夠增加物料的的影響。坯料中的氣體，能夠增加物料的彈性變形和彈性后效彈性變形和彈性后效 。 (2)水分水分的影響。水的壓縮性小，具有彈性，在高壓的影響。水的壓縮性小，具有彈性，在高壓力下，水在顆粒的間隙進出。力下，水在顆粒的間隙進出。 (3)(3)加壓次數(shù)加壓次數(shù)對層裂的影響。在條件相同的情況下，對層裂的影響。在條件相同的情況下，間斷地卸荷比一次壓制密度高。間斷地卸荷比一次壓制密度高。 (4)(4)壓制時間及壓力壓制時間及壓力的影響。在條件相同的情況下，的影響。在條件相同的情況下，慢慢地增加壓力，即延長加壓慢慢地增加

55、壓力，即延長加壓時間，也能得到類似壓時間，也能得到類似壓縮程度很大的結(jié)果?？s程度很大的結(jié)果。 二、注漿成型法二、注漿成型法粉狀原料加入適當(dāng)?shù)慕饽z劑粉狀原料加入適當(dāng)?shù)慕饽z劑( (反絮凝劑反絮凝劑) )，調(diào)成泥漿，澆注，調(diào)成泥漿，澆注到吸水性模型到吸水性模型( (一般為石膏模一般為石膏模) )中吸去水分，形成坯體。中吸去水分，形成坯體。 要求要求：泥漿濃稠，易流動，有粘性，脫模時間短，脫模后：泥漿濃稠，易流動，有粘性，脫模時間短，脫模后強度大。強度大。 泥漿在實際生產(chǎn)中會出現(xiàn)以下泥漿在實際生產(chǎn)中會出現(xiàn)以下異?，F(xiàn)象異?，F(xiàn)象： (1)(1)泥漿凍結(jié)；泥漿凍結(jié)；(2)(2)泥漿的觸變；泥漿的觸變； (3

56、)(3)泥漿的沉降容大。泥漿的沉降容大。三、可塑成型法三、可塑成型法 可塑法所用坯料的水分，一般在可塑法所用坯料的水分，一般在1616以上。以上。 坯料坯料擠泥機擠泥機泥條泥條荒坯荒坯規(guī)定尺寸規(guī)定尺寸形狀坯體形狀坯體四、振動成型四、振動成型 物料在每分鐘物料在每分鐘3000次左右頻率的振動下，坯料質(zhì)次左右頻率的振動下，坯料質(zhì)點相互撞擊，點相互撞擊，動摩擦動摩擦代替了質(zhì)點間的代替了質(zhì)點間的靜摩擦靜摩擦，坯料，坯料變成具有流動性的顆粒。使變成具有流動性的顆粒。使顆粒能夠密集顆粒能夠密集并填充于并填充于模型的各個角落而將空氣排擠出去。模型的各個角落而將空氣排擠出去。五、熱壓成型五、熱壓成型在燒結(jié)過程

57、中，氣孔中的氣壓增大，抵消了作為推動力的在燒結(jié)過程中，氣孔中的氣壓增大，抵消了作為推動力的界面能的作用界面能的作用（制品難致密）（制品難致密）；另一方面，封閉的氣孔中，；另一方面，封閉的氣孔中，只能通過晶體內(nèi)部物質(zhì)擴散來充填，比界面擴散慢得多。只能通過晶體內(nèi)部物質(zhì)擴散來充填，比界面擴散慢得多。為使制品達到理想致密狀態(tài)，有兩種方法：為使制品達到理想致密狀態(tài)，有兩種方法：一采用真空燒結(jié)法，避免在氣孔中聚集氣體；一采用真空燒結(jié)法，避免在氣孔中聚集氣體；二燒結(jié)時施加壓力，以保證足夠的推動力二燒結(jié)時施加壓力，以保證足夠的推動力- -熱壓成型。熱壓成型。 六、熱壓注成型六、熱壓注成型( (熱壓注漿熱壓注漿

58、) )以有機結(jié)合劑作為分散介質(zhì)，以硅酸鹽礦物粉末為以有機結(jié)合劑作為分散介質(zhì)，以硅酸鹽礦物粉末為分散相，在一定溫度分散相，在一定溫度 (7085)下，配制成料漿，下，配制成料漿，然后在金屬模型中成型制品。然后在金屬模型中成型制品。( ( 蠟餅）蠟餅） 七、電熔注（鑄）法七、電熔注（鑄）法 將耐火原料在電弧爐中熔融，然后將熔體澆注將耐火原料在電弧爐中熔融，然后將熔體澆注到耐火鑄模內(nèi)鑄造成型。到耐火鑄模內(nèi)鑄造成型。 因為流體的流動性要好，一般澆注溫度須在因為流體的流動性要好，一般澆注溫度須在1900 2000。鑄造物在凝固過程中生成穩(wěn)定的。鑄造物在凝固過程中生成穩(wěn)定的晶相，同時形成晶相，同時形成細致

59、的結(jié)晶細致的結(jié)晶組織。組織。（退火）（退火） 電熔鋯剛玉磚電熔鋯剛玉磚 八、等靜壓成型八、等靜壓成型對液體對液體加壓，通過橡皮膜將其壓力均勻地傳給粉料的加壓，通過橡皮膜將其壓力均勻地傳給粉料的成型技術(shù)成型技術(shù)。 1 1、成型性、成型性 加壓無方向性，可以得到密度均勻的加壓無方向性，可以得到密度均勻的坯體，不會出現(xiàn)其它機械壓制時的層密度現(xiàn)象。坯體，不會出現(xiàn)其它機械壓制時的層密度現(xiàn)象。 2 2、燒結(jié)性、燒結(jié)性 由于坯體密度均勻，燒成時收縮無由于坯體密度均勻，燒成時收縮無方向性，故不致于因密度差產(chǎn)生應(yīng)力而出現(xiàn)燒成裂紋。方向性，故不致于因密度差產(chǎn)生應(yīng)力而出現(xiàn)燒成裂紋。對成型坯體的共同的要求：對成型坯體

60、的共同的要求： (1)具有符合設(shè)計要求的形狀、尺寸、精度；具有符合設(shè)計要求的形狀、尺寸、精度； (2)坯體結(jié)構(gòu)致密、均勻、不分層、不開裂；坯體結(jié)構(gòu)致密、均勻、不分層、不開裂； (3)坯體具有足夠的機械強度；坯體具有足夠的機械強度； (4)坯體符合預(yù)期的化學(xué)組成和物理化學(xué)性能要求。坯體符合預(yù)期的化學(xué)組成和物理化學(xué)性能要求。第四節(jié)第四節(jié) 耐火材料的干燥耐火材料的干燥 干燥：用蒸發(fā)的方法從坯體中排除所含水分的過程。干燥：用蒸發(fā)的方法從坯體中排除所含水分的過程。 目的：提高目的：提高坯體機械強度坯體機械強度，有利于，有利于裝窯操作裝窯操作并保證燒并保證燒成成初期初期能夠順利進行。能夠順利進行。 一、干