耐火材料課件教學(xué)內(nèi)容

1、耐火材料課件p本課程熱能專(zhuān)業(yè)設(shè)置的一門(mén)選修課程選修課程。p本課程主要內(nèi)容本課程主要內(nèi)容：p耐火材料基礎(chǔ)知識(shí)：包括定義、性能、分類(lèi)及生產(chǎn)工藝等以及一些常用耐火材料的性質(zhì)；p耐火材料與節(jié)能降耗。 o耐火材料是高溫技術(shù)的基礎(chǔ)材料耐火材料是高溫技術(shù)的基礎(chǔ)材料，是重要的，是重要的筑爐材料。筑爐材料。耐耐火材料在冶金、硅酸鹽、化工、動(dòng)力、石油、機(jī)械制造工火材料在冶金、硅酸鹽、化工、動(dòng)力、石油、機(jī)械制造工業(yè)等甚至尖端科技領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。業(yè)等甚至尖端科技領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。o正確合理選用耐火材料是窯爐正常運(yùn)轉(zhuǎn)的重要保證。正確合理選用耐火材料是窯爐正常運(yùn)轉(zhuǎn)的重要保證。 耐火材料不僅要求在高溫下不損壞，而且應(yīng)該隔

2、熱，同時(shí)還耐火材料不僅要求在高溫下不損壞，而且應(yīng)該隔熱，同時(shí)還要具有不同的特殊性能要具有不同的特殊性能:強(qiáng)度、熱穩(wěn)定性、耐侵蝕、抗磨損，強(qiáng)度、熱穩(wěn)定性、耐侵蝕、抗磨損， （保溫、傳熱、熱交換、發(fā)熱體）（保溫、傳熱、熱交換、發(fā)熱體） 。o耐火材料對(duì)節(jié)約能源有非常重要的意義。耐火材料對(duì)節(jié)約能源有非常重要的意義。合理選用耐火材合理選用耐火材料，不僅可以提高熱處理過(guò)程中的熱效率，還可以減少能料，不僅可以提高熱處理過(guò)程中的熱效率，還可以減少能源的消耗。源的消耗。o耐火工業(yè)被稱(chēng)為冶金及其他高溫工業(yè)的支撐工業(yè)和先行工耐火工業(yè)被稱(chēng)為冶金及其他高溫工業(yè)的支撐工業(yè)和先行工業(yè)。業(yè)。第一節(jié)第一節(jié) 耐火材料的定義及分類(lèi)

3、耐火材料的定義及分類(lèi) 金屬金屬材料材料 非金屬非金屬 一一 耐火材料的定義耐火材料的定義 耐火材料是耐火度不低于1580的無(wú)機(jī)非金屬無(wú)機(jī)非金屬材料材料，用作高溫窯爐等熱工設(shè)備的結(jié)構(gòu)材料，以及工業(yè)用高溫容器和部件的材料，并能承受相應(yīng)的物理化學(xué)變化物理化學(xué)變化及機(jī)械作用機(jī)械作用。無(wú)機(jī)材料水泥、玻璃、陶瓷、耐火材料無(wú)機(jī)材料水泥、玻璃、陶瓷、耐火材料有機(jī)材料有機(jī)材料二二 耐火材料的分類(lèi)耐火材料的分類(lèi)1 按照耐火度分：按照耐火度分：2 按照形狀和尺寸分為：定形耐火制品和不定形耐火材料按照形狀和尺寸分為：定形耐火制品和不定形耐火材料o定形耐火材料標(biāo)準(zhǔn)型磚、異形磚、特異形磚、以及實(shí)驗(yàn)室和工業(yè)用坩鍋等特殊制品

4、。o不定形耐火材料耐火澆注料、噴補(bǔ)料、可塑料、搗打料等。3 按照按照成型工藝成型工藝分為：泥漿澆注制品、可塑成形制品、半干壓成型制分為：泥漿澆注制品、可塑成形制品、半干壓成型制品、熔融澆注制品、以及用巖石直接切割制品。品、熔融澆注制品、以及用巖石直接切割制品。4 按照化學(xué)礦物組成分為：酸性、中性、堿性耐火材料按照化學(xué)礦物組成分為：酸性、中性、堿性耐火材料o酸性耐火材料硅質(zhì)制品（硅磚）o中性耐火材料硅酸鋁質(zhì)制品（半硅磚，粘土磚、高鋁磚等）,碳質(zhì)制品o堿性耐火材料含有MgO和CaO的耐火材料。鎂質(zhì)和白云石質(zhì)（強(qiáng)堿性）5 按照按照燒制工藝燒制工藝分為：不燒磚、燒制磚、熔鑄耐火制分為：不燒磚、燒制磚、

5、熔鑄耐火制品、耐火混凝土等品、耐火混凝土等 第二節(jié)第二節(jié) 耐火材料的生產(chǎn)工藝耐火材料的生產(chǎn)工藝 o常規(guī)工藝：原料的選擇常規(guī)工藝：原料的選擇、破碎破碎、粉碎粉碎、細(xì)磨細(xì)磨、篩分篩分、配配料料、混料混料、成型成型、干燥干燥、燒成燒成等幾個(gè)基本工序。等幾個(gè)基本工序。一一 原料的選取和制備原料的選取和制備（1）選礦）選礦（2）干燥與煅燒）干燥與煅燒（3）破碎與篩分）破碎與篩分二二 配料配料o是指按照制品的類(lèi)型和性能要求，將準(zhǔn)備好的原料按照是指按照制品的類(lèi)型和性能要求，將準(zhǔn)備好的原料按照設(shè)計(jì)好的設(shè)計(jì)好的配方配方按比例配合起來(lái)。配料的基本原則是能獲按比例配合起來(lái)。配料的基本原則是能獲得成型后的密實(shí)坯體和制

6、品的致密度，從而保證制品的得成型后的密實(shí)坯體和制品的致密度，從而保證制品的性能。性能。配方包括按規(guī)定比例配合的各種原料量配方包括按規(guī)定比例配合的各種原料量。三三 混練混練o混練過(guò)程是將各種配好的物料和結(jié)合劑經(jīng)過(guò)混合設(shè)備的混練過(guò)程是將各種配好的物料和結(jié)合劑經(jīng)過(guò)混合設(shè)備的混合作用達(dá)到物料的均勻分布?；旌献饔眠_(dá)到物料的均勻分布。o常用的混合設(shè)備有雙軸攪拌機(jī)、混沙機(jī)、和濕碾機(jī)。另外混合時(shí)還必須按照一定的加料順序加料順序進(jìn)行，否則達(dá)不到均勻混合的目的。四四 成型成型o混練后的耐火坯料借助于外力和模型，使得顆粒和粉料混練后的耐火坯料借助于外力和模型，使得顆粒和粉料重新分布，排出部分空氣而得到具有一定尺寸、

7、形狀和重新分布，排出部分空氣而得到具有一定尺寸、形狀和強(qiáng)度的坯體或制品的過(guò)程強(qiáng)度的坯體或制品的過(guò)程。o成型的方式有半干法成型、澆注成型、振動(dòng)成型、熱壓成型、電熔鑄法、等靜壓法等。 五五 干燥干燥o通常，經(jīng)過(guò)成型后的磚坯含水率都在3.5%以上，強(qiáng)度比較低，必須經(jīng)過(guò)干燥，降低水分含量，提高強(qiáng)度，以便運(yùn)輸裝窯和燒成。常用的干燥設(shè)備有隧道干燥器。六六 裝窯裝窯七七 燒成（生坯燒成（生坯制品）制品） 隧道窯o燒結(jié)：物料經(jīng)高溫作用，變成具有一定強(qiáng)度和燒結(jié)：物料經(jīng)高溫作用，變成具有一定強(qiáng)度和氣孔率很低，甚至無(wú)氣孔的致密石狀物的工藝氣孔率很低，甚至無(wú)氣孔的致密石狀物的工藝過(guò)程。過(guò)程。耐火材料的其它生產(chǎn)工藝o耐

8、火材料與玻璃工藝相接近的熔鑄法與玻璃工藝相接近的熔鑄法與混凝土制備類(lèi)似的耐火澆注料與混凝土制備類(lèi)似的耐火澆注料與搪瓷工藝類(lèi)似的噴涂料及高溫涂層材料與搪瓷工藝類(lèi)似的噴涂料及高溫涂層材料與紡織品類(lèi)似的耐火纖維制品與紡織品類(lèi)似的耐火纖維制品第三節(jié)第三節(jié) 耐火材料的組成及性能耐火材料的組成及性能 o本節(jié)主要介紹耐火材料的本節(jié)主要介紹耐火材料的化學(xué)礦物組成化學(xué)礦物組成、結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)性能性能、力學(xué)性能力學(xué)性能、熱學(xué)性能熱學(xué)性能和和使用性能使用性能等基礎(chǔ)等基礎(chǔ)知識(shí)。知識(shí)。高密度高純硅磚的理化指標(biāo)高密度高純硅磚的理化指標(biāo)一一 耐火材料的化學(xué)、礦物組成耐火材料的化學(xué)、礦物組成o耐火材料一般是由多種不同的化學(xué)成分和礦

9、耐火材料一般是由多種不同的化學(xué)成分和礦物組成構(gòu)成的物組成構(gòu)成的非均質(zhì)體非均質(zhì)體。它的各種性質(zhì)不僅。它的各種性質(zhì)不僅取決于它的取決于它的化學(xué)成分化學(xué)成分，而且更依賴(lài)于其中的，而且更依賴(lài)于其中的物相組成物相組成、分布及各相的特性分布及各相的特性，即取決于制，即取決于制品的化學(xué)、礦物組成。品的化學(xué)、礦物組成。 （一）（一） 耐火材料的化學(xué)組成耐火材料的化學(xué)組成o按照耐火材料的化學(xué)組成將其中的成分分為主成分主成分、雜質(zhì)成分雜質(zhì)成分和添加劑添加劑。1 主成分主成分o主成分通常是耐火材料中一種或幾種高熔點(diǎn)的耐火氧化物或非氧主成分通常是耐火材料中一種或幾種高熔點(diǎn)的耐火氧化物或非氧化物。它是耐火制品的主體，直

10、接決定耐火制品性能。它的性質(zhì)化物。它是耐火制品的主體，直接決定耐火制品性能。它的性質(zhì)和數(shù)量對(duì)耐火材料的性能起決定作用。和數(shù)量對(duì)耐火材料的性能起決定作用。o耐火材料按照其主成分有可分為三類(lèi)：耐火材料按照其主成分有可分為三類(lèi)：o酸性耐火材料酸性耐火材料：硅質(zhì)，半硅質(zhì)，粘土質(zhì)；：硅質(zhì)，半硅質(zhì)，粘土質(zhì)；中性耐火材料中性耐火材料：高鋁質(zhì)、：高鋁質(zhì)、碳質(zhì)、鉻質(zhì)（中性偏堿）；碳質(zhì)、鉻質(zhì)（中性偏堿）；堿性耐火材料堿性耐火材料：含：含MgO，CaO等等鎂鎂質(zhì)和白云石質(zhì)，鎂鉻系和鎂橄欖石系及尖晶石系。質(zhì)和白云石質(zhì)，鎂鉻系和鎂橄欖石系及尖晶石系。o按照主成分對(duì)耐火材料進(jìn)行劃分的意義在于：按照主成分對(duì)耐火材料進(jìn)行劃分

11、的意義在于：可以了解耐火材料可以了解耐火材料的化學(xué)性質(zhì)，判斷在使用過(guò)程中它們之間以及耐火材料與接觸物的化學(xué)性質(zhì)，判斷在使用過(guò)程中它們之間以及耐火材料與接觸物之間有無(wú)化學(xué)作用。之間有無(wú)化學(xué)作用。2 雜質(zhì)成分雜質(zhì)成分o雜質(zhì)成分則是指由于原料純度有限而被帶入或生產(chǎn)過(guò)程中混入的對(duì)耐火制品性能具有不良影響的部分。高溫下有溶劑作用。3 添加劑添加劑o加入量很少，甚至是極微；o彌補(bǔ)主成分在使用性能、生產(chǎn)性能或作業(yè)性能等某方面的不足而使用的，o通常有 結(jié)合劑、礦化劑、穩(wěn)定劑、燒結(jié)劑、減水劑、抗水化劑、結(jié)合劑、礦化劑、穩(wěn)定劑、燒結(jié)劑、減水劑、抗水化劑、抗氧化劑、促凝劑和膨脹劑等抗氧化劑、促凝劑和膨脹劑等。能明顯

12、改善耐火制品的某種功能或特性，對(duì)該制品的主性能無(wú)嚴(yán)重影響。耐火材料的化學(xué)分析通常指分析耐火制品和原料的各種氧化物含量和耐火材料的化學(xué)分析通常指分析耐火制品和原料的各種氧化物含量和其它主要成分含量和灼燒量。其它主要成分含量和灼燒量。通過(guò)化學(xué)成分分析，按所含成分的通過(guò)化學(xué)成分分析，按所含成分的種類(lèi)和數(shù)量，可以判斷種類(lèi)和數(shù)量，可以判斷原料和制品的純度原料和制品的純度，制品的，制品的化學(xué)特性化學(xué)特性，并，并借助有關(guān)相圖大致借助有關(guān)相圖大致估計(jì)制品的礦物組成和耐火性能估計(jì)制品的礦物組成和耐火性能，可以作為選，可以作為選取原料、檢查和調(diào)整工藝過(guò)程、確定使用條件的依據(jù)。取原料、檢查和調(diào)整工藝過(guò)程、確定使用條

13、件的依據(jù)。（二）礦物組成（二）礦物組成o耐火材料的礦物組成一般分為主晶相和基質(zhì)兩大類(lèi)耐火材料的礦物組成一般分為主晶相和基質(zhì)兩大類(lèi)。o主晶相主晶相：是指構(gòu)成制品結(jié)構(gòu)的主體且熔點(diǎn)較高的晶相是指構(gòu)成制品結(jié)構(gòu)的主體且熔點(diǎn)較高的晶相。主晶相的性質(zhì)、數(shù)量和結(jié)合狀態(tài)直接決定著耐火材料的性能。除要選擇熔點(diǎn)較高的化合物或單質(zhì)外，還希望它們的晶體發(fā)育充分、完好，真正發(fā)揮主晶相的耐火性能。o基質(zhì)：基質(zhì)：是在耐火制品主晶相之間填充的結(jié)晶礦物或玻璃是在耐火制品主晶相之間填充的結(jié)晶礦物或玻璃相。相。其數(shù)量不大，但成分、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，作用明顯，往往對(duì)制品的某些性能有著決定性的影響。在使用的過(guò)程中，基質(zhì)往往首先破壞，調(diào)整和改變基

14、質(zhì)可以改善材料的使用性能。 二二 耐火材料的結(jié)構(gòu)性質(zhì)耐火材料的結(jié)構(gòu)性質(zhì)o包括包括氣孔率、吸水率、體積密度和透氣度氣孔率、吸水率、體積密度和透氣度等，是影響耐等，是影響耐火材料使用性能的重要因素。火材料使用性能的重要因素。1 氣孔率氣孔率耐火材料中的氣孔大致分為三類(lèi)：（耐火材料中的氣孔大致分為三類(lèi)：（1）閉口氣孔，封閉在制品中不與外界相）閉口氣孔，封閉在制品中不與外界相通；（通；（2）開(kāi)口氣孔，一端封閉，另一端與外界相通，能被流體填充；）開(kāi)口氣孔，一端封閉，另一端與外界相通，能被流體填充；（3）貫通氣孔，貫通制品的兩面，流體能通過(guò)。）貫通氣孔，貫通制品的兩面，流體能通過(guò)。氣孔率氣孔率強(qiáng)度強(qiáng)度熱導(dǎo)

15、率熱導(dǎo)率抗侵蝕性抗侵蝕性，提高燒成溫度，延長(zhǎng)保溫時(shí)間，提高燒成溫度，延長(zhǎng)保溫時(shí)間aP以顯氣孔率以顯氣孔率Pa即即開(kāi)口氣孔和貫通開(kāi)口氣孔和貫通氣孔的體積之和占制品總體積的氣孔的體積之和占制品總體積的百分率來(lái)表示氣孔率指標(biāo)。百分率來(lái)表示氣孔率指標(biāo)。aP2 吸水率吸水率o吸水率是制品中全部開(kāi)口氣孔所吸收的水的質(zhì)量與其干吸水率是制品中全部開(kāi)口氣孔所吸收的水的質(zhì)量與其干燥試樣的質(zhì)量之比燥試樣的質(zhì)量之比。o它實(shí)質(zhì)上反映了耐火材料中開(kāi)口氣孔的數(shù)量。吸水率測(cè)定方法簡(jiǎn)便，在耐火材料生產(chǎn)實(shí)際中常常用來(lái)鑒定原料煅燒的質(zhì)量。 3 體積密度體積密度o體積密度是指耐火材料的干燥質(zhì)量與其總體積之比體積密度是指耐火材料的干燥

16、質(zhì)量與其總體積之比 單位為單位為g cm-3。o原料體密，磚坯體密，制品體密o體積密度直觀地反應(yīng)了耐火制品的致密程度，它是耐火原料、致密體積密度直觀地反應(yīng)了耐火制品的致密程度，它是耐火原料、致密耐火制品質(zhì)量水平的重要衡量指標(biāo)。體積密度越高，對(duì)耐火材料的耐火制品質(zhì)量水平的重要衡量指標(biāo)。體積密度越高，對(duì)耐火材料的強(qiáng)度、抗侵蝕性、耐磨性、荷重軟化溫度越有利強(qiáng)度、抗侵蝕性、耐磨性、荷重軟化溫度越有利 。VdG0體4.透氣度o氣體透過(guò)耐火制品的難易程度。o對(duì)透氣制品，既要有足夠的強(qiáng)度，又要有良好的透氣性。如：轉(zhuǎn)爐底部透氣磚。 三三 耐火材料的力學(xué)性質(zhì)耐火材料的力學(xué)性質(zhì)o耐火材料的力學(xué)性質(zhì)耐火材料的力學(xué)性

17、質(zhì)是指制品在多種條件作用下的強(qiáng)度等力學(xué)性能指標(biāo)。該指標(biāo)表征制品抵抗外力作用而不被破壞的能力。1 耐壓強(qiáng)度耐壓強(qiáng)度2 抗折強(qiáng)度抗折強(qiáng)度3 耐磨性耐磨性1 耐壓強(qiáng)度耐壓強(qiáng)度 耐壓強(qiáng)度是指耐火材料在一定的溫度下單位面積所能承受耐壓強(qiáng)度是指耐火材料在一定的溫度下單位面積所能承受的壓力。的壓力。(Mpa)耐火材料的耐壓強(qiáng)度分為常溫耐壓強(qiáng)度和高溫耐壓強(qiáng)度常溫耐壓強(qiáng)度和高溫耐壓強(qiáng)度。它是衡量耐火材料質(zhì)量的重要性能指標(biāo)之一，間接地反映出制品的組織結(jié)構(gòu)，如致密度、均勻性和燒結(jié)性等。2 抗折強(qiáng)度抗折強(qiáng)度抗折強(qiáng)度是指耐火材料能承受的最大彎曲應(yīng)力的能力，又稱(chēng)抗折強(qiáng)度是指耐火材料能承受的最大彎曲應(yīng)力的能力，又稱(chēng)抗彎強(qiáng)度

18、?？箯潖?qiáng)度。(Mpa)耐火材料的抗折強(qiáng)度亦分為常溫抗折強(qiáng)度和高溫抗折強(qiáng)度。常溫抗折強(qiáng)度和高溫抗折強(qiáng)度。高溫抗折強(qiáng)度高的制品，在高溫條件下，對(duì)于物料的沖擊、磨損、液態(tài)渣的沖刷等，均具有較好的抵抗能力。3 耐磨性耐磨性耐磨性是指耐火材料抵抗堅(jiān)硬的物體或氣流的摩擦、磨損、耐磨性是指耐火材料抵抗堅(jiān)硬的物體或氣流的摩擦、磨損、沖刷的能力。沖刷的能力。耐火材料的耐磨性取決于其礦物組成、組織結(jié)構(gòu)和顆粒結(jié)合的牢固性以及材料本身的密度、強(qiáng)度等。四四 耐火材料的高溫使用性能耐火材料的高溫使用性能o耐火材料的使用性能是指耐火材料在高溫下使耐火材料的使用性能是指耐火材料在高溫下使用時(shí)所具有的性能。包括用時(shí)所具有的性能

19、。包括耐火度、荷重軟化溫耐火度、荷重軟化溫度、高溫蠕變性、體積穩(wěn)定性、抗熱震性、抗度、高溫蠕變性、體積穩(wěn)定性、抗熱震性、抗侵蝕性侵蝕性等等。四四 耐火材料的高溫使用性能耐火材料的高溫使用性能o耐火材料的使用性能是指耐火材料在高溫下使用時(shí)所具有的性能。是與其使用壽命相關(guān)的性質(zhì)。p 耐火度p 荷重軟化溫度p 高溫蠕變性p 高溫體積穩(wěn)定性p 抗侵蝕性p 抗熱震性1 耐火度耐火度指耐火材料在無(wú)荷重時(shí)抵抗高溫作用而不熔融和軟化的性質(zhì)。單位 測(cè)定方法：試錐法 常用耐火材料的耐火度o耐火度不是耐火材料的熔點(diǎn)耐火度不是耐火材料的熔點(diǎn)o制品的化學(xué)礦物組成直接決定其耐火度，提高原料純度制品的化學(xué)礦物組成直接決定其

20、耐火度，提高原料純度提高耐火度提高耐火度o問(wèn)題：耐火度是否就是耐火材料的最高使用溫度？問(wèn)題：耐火度是否就是耐火材料的最高使用溫度？2 荷重軟化溫度（荷軟點(diǎn)）耐火材料對(duì)高溫和荷重同時(shí)作用的抵抗能力，也表示耐火材料呈現(xiàn)明顯塑性變形的軟化范圍。o測(cè)定方法：給耐火材料施以恒定壓負(fù)荷，并加熱，測(cè)定其發(fā)生明顯變形時(shí)的溫度點(diǎn)即為荷軟點(diǎn)。o荷軟點(diǎn) : TH: 0.6變形溫度點(diǎn) TK :40變形溫度點(diǎn)o荷重軟化溫度范圍： TKTH 荷軟點(diǎn)的測(cè)定是為了判斷材料的使用條件、荷重能力幾種耐火制品的荷軟點(diǎn) 磚 種0.6開(kāi)始變形溫度 （ TH）40變形溫度點(diǎn)（ TK）荷軟范圍TKTH 一級(jí)粘土磚（耐火度1730 ） 14

21、00 1600200三級(jí)粘土磚（耐火度1580 ） 1250 1500250莫來(lái)石磚（耐火度1770 ） 1600 1800200 硅 磚（耐火度1730 ） 1650 167020鎂 磚（耐火度2000 ） 1550 158030問(wèn)題問(wèn)題：耐火材料荷重軟化溫度范圍的寬窄說(shuō)明什么？耐火材料荷重軟化溫度范圍的寬窄說(shuō)明什么？結(jié)晶相、晶體構(gòu)造和性狀結(jié)晶相、晶體構(gòu)造和性狀晶相與液相的數(shù)量及液相粘度晶相與液相的數(shù)量及液相粘度比較：粘土磚、硅磚、鎂磚比較：粘土磚、硅磚、鎂磚工藝因素工藝因素影響荷軟點(diǎn)的因素 提高荷軟點(diǎn)措施提高荷軟點(diǎn)措施 提高原料純度提高原料純度 改善結(jié)合相成分改善結(jié)合相成分直接結(jié)合的主晶相

22、直接結(jié)合的主晶相陶瓷結(jié)合孤島狀主晶相陶瓷結(jié)合孤島狀主晶相 磚 種開(kāi)始變形溫度 （ TH）40變形溫度點(diǎn)（ TK）TKTH 一級(jí)粘土磚（耐火度1730 ） 1400 1600200三級(jí)粘土磚（耐火度1580 ） 1250 1500250莫來(lái)石磚（耐火度1770 ） 1600 1800200 硅磚（耐火度1730 ） 1650 167020鎂 磚（耐火度2000 ） 1550 1580303高溫蠕變性高溫蠕變性當(dāng)耐火材料在高溫下長(zhǎng)時(shí)間承受某一較小的荷重時(shí)，產(chǎn)生當(dāng)耐火材料在高溫下長(zhǎng)時(shí)間承受某一較小的荷重時(shí)，產(chǎn)生塑性變形，變形量會(huì)隨時(shí)間的延長(zhǎng)而逐漸增加，甚至?xí)苄宰冃危冃瘟繒?huì)隨時(shí)間的延長(zhǎng)而逐漸增加，

23、甚至?xí)鼓突鸩牧掀茐?，這種現(xiàn)象叫使耐火材料破壞，這種現(xiàn)象叫蠕變?nèi)渥?。測(cè)定蠕變的意義在于可以了解制品發(fā)生蠕變的最低溫度，預(yù)測(cè)耐火制品在實(shí)際使用過(guò)程中承受負(fù)荷的變化，評(píng)價(jià)制品的使用性能。4 抗渣性抗渣性抗渣性是指耐火材料在高溫下抵抗?fàn)t渣的侵蝕和沖刷作用抗渣性是指耐火材料在高溫下抵抗?fàn)t渣的侵蝕和沖刷作用的能力。的能力。o冶金渣、燃料灰分、飛塵、熱煙氣等。冶金渣、燃料灰分、飛塵、熱煙氣等。o直接溶解、反應(yīng)溶解、侵入變質(zhì)溶解。直接溶解、反應(yīng)溶解、侵入變質(zhì)溶解。o抗渣性是耐火材料重要的使用性能，抗渣性是耐火材料重要的使用性能，對(duì)于改善耐火材料的生產(chǎn)工藝、指導(dǎo)其對(duì)于改善耐火材料的生產(chǎn)工藝、指導(dǎo)其正確使用具有

24、重要意義。正確使用具有重要意義。5 高溫體積穩(wěn)定性高溫體積穩(wěn)定性耐火材料在高溫下長(zhǎng)期使用耐火材料在高溫下長(zhǎng)期使用時(shí)，其外形體積保持穩(wěn)定不發(fā)生變化的性質(zhì)。時(shí)，其外形體積保持穩(wěn)定不發(fā)生變化的性質(zhì)。 殘余收縮或膨脹殘余收縮或膨脹檢測(cè)方法檢測(cè)方法:重?zé)€變化。重?zé)€變化。 重?zé)責(zé)w穩(wěn)定性體穩(wěn)定性爐頂磚爐頂磚6 抗熱震性抗熱震性抗熱震性是指耐火制品抵抗溫度迅速變化而不破抗熱震性是指耐火制品抵抗溫度迅速變化而不破壞的能力。壞的能力。熱震破壞：熱沖擊斷裂和熱震損傷。熱震破壞：熱沖擊斷裂和熱震損傷。以抗熱震次數(shù)來(lái)表示。以抗熱震次數(shù)來(lái)表示。o由于耐火材料在受熱狀態(tài)下使用，承擔(dān)由于耐火材料在受熱狀態(tài)下使用，承擔(dān)

25、抵抗熱量抵抗熱量、隔絕熱量隔絕熱量、傳傳遞熱量遞熱量的功能。因此耐火材料的熱學(xué)性質(zhì)也是其性質(zhì)的重要方面。的功能。因此耐火材料的熱學(xué)性質(zhì)也是其性質(zhì)的重要方面。耐火材料的熱學(xué)性質(zhì)主要包括熱容、熱膨脹性和導(dǎo)熱性。耐火材料的熱學(xué)性質(zhì)主要包括熱容、熱膨脹性和導(dǎo)熱性。1 熱容熱容o加熱加熱1Kg物質(zhì)使之溫度升高物質(zhì)使之溫度升高1時(shí)所吸收的熱量時(shí)所吸收的熱量。熱風(fēng)爐蓄熱室。熱風(fēng)爐蓄熱室用磚。用磚。2 熱膨脹性熱膨脹性o耐火材料的體積或長(zhǎng)度隨溫度升高而增大的特性。耐火材料的體積或長(zhǎng)度隨溫度升高而增大的特性。o耐材的使用、窯爐設(shè)計(jì)和砌筑意義耐材的使用、窯爐設(shè)計(jì)和砌筑意義-3 導(dǎo)熱性導(dǎo)熱性o耐火材料在加熱時(shí)的溫度

26、傳遞速度。耐火材料在加熱時(shí)的溫度傳遞速度。o是窯爐設(shè)計(jì)不可缺少的指標(biāo)是窯爐設(shè)計(jì)不可缺少的指標(biāo)保溫耐火材料、隔焰加熱材料，保溫耐火材料、隔焰加熱材料，換熱材料。換熱材料。o碳質(zhì)耐火材料導(dǎo)熱性好，輕質(zhì)多孔材料導(dǎo)熱性差。碳質(zhì)耐火材料導(dǎo)熱性好，輕質(zhì)多孔材料導(dǎo)熱性差。五五 耐火材料的熱學(xué)性質(zhì)耐火材料的熱學(xué)性質(zhì)第二章第二章 常用耐火材料常用耐火材料o按照化學(xué)礦物組成分為：酸性、中性、堿性酸性、中性、堿性耐火材料耐火材料酸性耐火材料酸性耐火材料硅質(zhì)制品（硅磚）中性耐火材料中性耐火材料硅酸鋁質(zhì)制品（半硅磚，粘土磚、高鋁磚等），碳質(zhì)制品堿性耐火材料堿性耐火材料含有MgO和CaO的耐火材料。鎂質(zhì)和白云石質(zhì)（強(qiáng)堿性

27、）第節(jié)第節(jié) 硅質(zhì)耐火材料硅質(zhì)耐火材料o硅質(zhì)耐火材料是以硅質(zhì)耐火材料是以二氧化硅二氧化硅為主要成分的耐火為主要成分的耐火材料，包括硅磚、特種硅磚、石英玻璃及其制材料，包括硅磚、特種硅磚、石英玻璃及其制品。品。o對(duì)酸性爐渣抵抗能力強(qiáng)，但受堿性渣強(qiáng)烈侵蝕，對(duì)酸性爐渣抵抗能力強(qiáng)，但受堿性渣強(qiáng)烈侵蝕，易被易被Al2O3、K2O、Na2O等氧化物作用而破等氧化物作用而破壞，對(duì)壞，對(duì)CaO、FeO、Fe2O3等氧化物有良好的等氧化物有良好的抵抗性。目前仍然是焦?fàn)t、玻璃熔窯、高爐熱抵抗性。目前仍然是焦?fàn)t、玻璃熔窯、高爐熱風(fēng)爐、硅磚倒焰窯和隧道窯、有色冶煉和酸性風(fēng)爐、硅磚倒焰窯和隧道窯、有色冶煉和酸性煉鋼爐及其

28、它一些熱工設(shè)備的良好筑爐材料。煉鋼爐及其它一些熱工設(shè)備的良好筑爐材料。硅磚的主要原料：硅磚的主要原料：o石英巖石英巖(硅石硅石)， 要求其二氧化硅的含量在要求其二氧化硅的含量在95%以上，最好在以上，最好在97%以以上，將硅石塊破碎、粉碎成上，將硅石塊破碎、粉碎成直徑不等直徑不等的顆粒，篩分后的顆粒，篩分后就可以直接作為原料使用。就可以直接作為原料使用。o石灰乳、鐵磷、紙漿廢液為結(jié)合劑和礦化劑石灰乳、鐵磷、紙漿廢液為結(jié)合劑和礦化劑，在高溫，在高溫下燒成。下燒成。 1 硅磚的生產(chǎn)硅磚的生產(chǎn)硅磚的性能與硅磚的性能與SiO2的晶型轉(zhuǎn)變有密切關(guān)系的晶型轉(zhuǎn)變有密切關(guān)系o礦化劑的作用礦化劑的作用:是加速石

29、英在燒成時(shí)轉(zhuǎn)變?yōu)榈捅戎氐淖兪羌铀偈⒃跓蓵r(shí)轉(zhuǎn)變?yōu)榈捅戎氐淖凅w體(鱗石英和方石英鱗石英和方石英)而不顯著降低其耐火度，它還能而不顯著降低其耐火度，它還能防防止止磚磚坯坯燒成時(shí)出發(fā)生急劇膨脹而產(chǎn)生的松散和開(kāi)裂。燒成時(shí)出發(fā)生急劇膨脹而產(chǎn)生的松散和開(kāi)裂。硅磚的性能與硅磚的性能與SiO2的晶型轉(zhuǎn)變有密切關(guān)系的晶型轉(zhuǎn)變有密切關(guān)系o其中其中鱗石英鱗石英具有矛頭狀雙晶結(jié)構(gòu)，使得磚具有較高的荷重軟化點(diǎn)及機(jī)械具有矛頭狀雙晶結(jié)構(gòu)，使得磚具有較高的荷重軟化點(diǎn)及機(jī)械強(qiáng)度。強(qiáng)度。o而當(dāng)硅磚中殘余石英存在時(shí)，由于使用時(shí)它會(huì)繼續(xù)發(fā)生晶形轉(zhuǎn)變，體積而當(dāng)硅磚中殘余石英存在時(shí)，由于使用時(shí)它會(huì)繼續(xù)發(fā)生晶形轉(zhuǎn)變，體積膨脹較大，易引起

30、磚體結(jié)構(gòu)的松散。膨脹較大，易引起磚體結(jié)構(gòu)的松散。o在硅磚生產(chǎn)中石英的轉(zhuǎn)變程度用密度衡量，硅磚的密度一般應(yīng)小于在硅磚生產(chǎn)中石英的轉(zhuǎn)變程度用密度衡量，硅磚的密度一般應(yīng)小于2.38g/cm32 硅磚的性質(zhì)硅磚的性質(zhì)o耐火度耐火度16901730。SiO2含量含量 ，耐火度，耐火度 ； 雜質(zhì)雜質(zhì) ，硅磚的耐火硅磚的耐火度度 。o荷重軟化溫度荷重軟化溫度 16201670，與其耐火度相近。，與其耐火度相近。o高溫體積穩(wěn)定性高溫體積穩(wěn)定性在加熱過(guò)程中，伴有體積膨脹。在加熱過(guò)程中，伴有體積膨脹。o耐熱震性耐熱震性在在850 下水冷僅為次，這是硅磚的一大弱點(diǎn)。下水冷僅為次，這是硅磚的一大弱點(diǎn)。o抗渣性抗渣性對(duì)

31、酸性及弱酸性爐渣和含腐蝕性爐氣的侵蝕有很強(qiáng)的抵抗能力。對(duì)酸性及弱酸性爐渣和含腐蝕性爐氣的侵蝕有很強(qiáng)的抵抗能力。焦?fàn)t用硅磚o高密度高導(dǎo)熱性硅磚：高密度高導(dǎo)熱性硅磚：通過(guò)采取純凈的硅石原料，調(diào)整顆通過(guò)采取純凈的硅石原料，調(diào)整顆粒組成，選擇適宜的礦化劑和高壓成型等工藝措施，氣孔粒組成，選擇適宜的礦化劑和高壓成型等工藝措施，氣孔率低于率低于16的硅磚。（的硅磚。（23%）o高密度高導(dǎo)熱性硅磚高密度高導(dǎo)熱性硅磚 ：添加劑如SiC，Si3N4和金屬硅等添加劑可增加密度，添加CuO、Cu2O、TiO2 、Fe2O3等金屬氧化物可以有效地提高硅磚的熱導(dǎo)率， 3 特種硅磚特種硅磚 4熔融石英制品熔融石英制品 o

32、熔融石英玻璃制品熔融石英玻璃制品：以以SiO2為單一組分的玻璃相，為單一組分的玻璃相，為非晶質(zhì)結(jié)構(gòu)。用硅石或硅化物為原料，經(jīng)高溫熔化或?yàn)榉蔷з|(zhì)結(jié)構(gòu)。用硅石或硅化物為原料，經(jīng)高溫熔化或氣相沉積而成。氣相沉積而成。1.透明石英玻璃透明石英玻璃不含或少含氣泡等散射質(zhì)點(diǎn)的石英玻璃。安全使用溫度是不含或少含氣泡等散射質(zhì)點(diǎn)的石英玻璃。安全使用溫度是1100。 2.不透明石英玻璃不透明石英玻璃 含有大量微小氣泡等散射質(zhì)點(diǎn)的石英玻璃。其隔熱性含有大量微小氣泡等散射質(zhì)點(diǎn)的石英玻璃。其隔熱性能優(yōu)于透明石英玻璃，但其他性能不如透明石英玻璃。能優(yōu)于透明石英玻璃，但其他性能不如透明石英玻璃。主要性能：化學(xué)穩(wěn)定性好、耐高

33、溫、熱膨脹系數(shù)小、耐熱震主要性能：化學(xué)穩(wěn)定性好、耐高溫、熱膨脹系數(shù)小、耐熱震性很高并具有良好的電絕緣性，能透過(guò)紅外線、紫外線。性很高并具有良好的電絕緣性，能透過(guò)紅外線、紫外線。o熔融石英陶瓷制品（再燒結(jié)制品）熔融石英陶瓷制品（再燒結(jié)制品）第二節(jié)第二節(jié) 硅酸鋁質(zhì)耐火材料硅酸鋁質(zhì)耐火材料 Al2O3-SiO2系統(tǒng)耐火材料除含有兩種主要化學(xué)成分Al2O3和SiO2外，往往還含有56種雜質(zhì)氧化物，常見(jiàn)的為T(mén)iO2、Fe2O3、CaO、MgO、R2O等。這些雜質(zhì)氧化物均起熔劑熔劑作用，降低熔液的生成溫度及其粘度，增大液相的生成量，降低了耐火度、荷軟、抗渣性等使用性能。 一一 粘土質(zhì)耐火材料粘土質(zhì)耐火材料

34、oA12O3含量在含量在3048的鋁硅系耐火材料。的鋁硅系耐火材料。o是耐火材料工業(yè)的最早的產(chǎn)品，也是迄今為止在各種工是耐火材料工業(yè)的最早的產(chǎn)品，也是迄今為止在各種工業(yè)窯爐上使用最廣泛的耐火材料。約占耐火材料總產(chǎn)量業(yè)窯爐上使用最廣泛的耐火材料。約占耐火材料總產(chǎn)量的的5060，是硅酸鋁質(zhì)耐火材料中占用重要地位的是硅酸鋁質(zhì)耐火材料中占用重要地位的一個(gè)品種。一個(gè)品種。1 粘土質(zhì)耐火材料的原料粘土質(zhì)耐火材料的原料 軟質(zhì)粘土軟質(zhì)粘土 生產(chǎn)過(guò)程中通常以細(xì)生產(chǎn)過(guò)程中通常以細(xì)粉的形式加入，起到粉的形式加入，起到結(jié)合劑和燒結(jié)劑的作結(jié)合劑和燒結(jié)劑的作用。蘇州土和廣西泥用。蘇州土和廣西泥是我國(guó)優(yōu)質(zhì)軟質(zhì)粘土是我國(guó)優(yōu)質(zhì)

35、軟質(zhì)粘土的代表。的代表。 硬質(zhì)粘土硬質(zhì)粘土 通常以顆粒和細(xì)粉的通常以顆粒和細(xì)粉的形式加入，前者起到形式加入，前者起到配料骨架的作用，后配料骨架的作用，后者參與基體中高溫反者參與基體中高溫反應(yīng)，形成莫來(lái)石等高應(yīng)，形成莫來(lái)石等高溫形礦物。溫形礦物。結(jié)合劑結(jié)合劑水和紙漿廢液水和紙漿廢液2 粘土質(zhì)耐火材料的生產(chǎn)工藝要點(diǎn)粘土質(zhì)耐火材料的生產(chǎn)工藝要點(diǎn)125013503 粘土質(zhì)耐火材料的品種、性質(zhì)、應(yīng)用粘土質(zhì)耐火材料的品種、性質(zhì)、應(yīng)用（1）耐火度耐火度 波動(dòng)在15801770，一般情況下，隨著Al2O3含量的增加而提高，隨雜質(zhì)含量的增加，尤其是隨Fe2O3和堿金屬含量的增加而顯著降低。（2）荷重軟化溫度荷重

36、軟化溫度主要取決于制品中的Al2O3含量和雜質(zhì)的種類(lèi)和數(shù)量。開(kāi)始于12501400，遠(yuǎn)比硅磚低。（3）高溫體積穩(wěn)定性）高溫體積穩(wěn)定性長(zhǎng)期在高溫下使用，會(huì)產(chǎn)生殘余收縮。（4）耐熱震性）耐熱震性較好。普通粘土磚1100 水冷循環(huán)達(dá)10次以上。（5）抗渣性）抗渣性抵抗弱酸性爐渣侵蝕的能力強(qiáng)，對(duì)酸性和堿性爐渣的抵抗能力較差化學(xué)組成A12O3在3048，其主要礦物組成為莫來(lái)石A3S2 2550、玻璃相玻璃相(2560)以及少量的方石英和石英方石英和石英。品種及應(yīng)用品種及應(yīng)用o普通粘土磚o低蠕變、低氣孔粘土磚o大型粘土磚o粘土澆注料粘土質(zhì)耐火材料制品原料來(lái)源豐富，制造工藝簡(jiǎn)單，產(chǎn)量很大，廣泛用于各種工業(yè)窯

37、爐和工業(yè)鍋爐上。如隧道窯，隧道窯，加熱爐和熱處理爐等的全部或大部分爐體，排煙系統(tǒng)內(nèi)加熱爐和熱處理爐等的全部或大部分爐體，排煙系統(tǒng)內(nèi)襯襯用耐火材料，其中鋼鐵冶金系統(tǒng)是粘土質(zhì)耐火材料制品的大用戶(hù)，用于盛鋼桶，熱風(fēng)爐、高爐、焦?fàn)t等盛鋼桶，熱風(fēng)爐、高爐、焦?fàn)t等使用溫度在1350以下的高溫部位。通常按照Al2O3含量的高低，一般將高鋁質(zhì)耐火材料分為三級(jí)：二二 高鋁質(zhì)耐火材料高鋁質(zhì)耐火材料o在鋁硅系耐火材料中，當(dāng)Al2O3含量大在48%以上時(shí)的耐火制品，統(tǒng)稱(chēng)為高鋁質(zhì)耐火制品。1 高鋁質(zhì)耐火材料的原料高鋁質(zhì)耐火材料的原料o高鋁礬土熟料高鋁礬土熟料o是由高鋁礬土礦煅燒后是由高鋁礬土礦煅燒后Al2O3含量大于含

38、量大于48%、Fe2O3含量較低的鋁土礦。含量較低的鋁土礦。 鋁土礦是一種由水鋁石和高嶺石(Al2O3.2SiO2.2H2O)組成的細(xì)分散膠體混合物。我國(guó)有豐富的鋁礬土資源，約25億噸，居世界前列，與幾內(nèi)亞、澳大利亞、巴西同屬世界上礬土資源四大國(guó)。 主要分布在山西陽(yáng)泉、山東、河北、河南鞏縣、貴州、四川、廣西、湖南等地。2 高鋁制品的生產(chǎn)工藝要點(diǎn)高鋁制品的生產(chǎn)工藝要點(diǎn)高鋁礬土熟料揀選破碎篩分除鐵30.5mm0.50.088mm0.088mm結(jié)合粘土配料混練及成型燒成（燒成（1450）3 高鋁制品的品種、性能及應(yīng)用o普通高鋁磚 一等、二等、三等o改性高鋁磚：高荷軟高鋁磚、微膨脹高鋁磚、低蠕變高鋁磚

39、等o其它高鋁磚：硅線石磚、蘭晶石磚、莫來(lái)石磚及制品o耐火度耐火度 耐火度隨Al2O3含量的增加而提高。一般不低于17501790；對(duì)于Al2O3含量大于95的剛玉制品，耐火度可達(dá)19002000.o耐熱震性耐熱震性 介于粘土質(zhì)耐火制品和硅質(zhì)制品之間，850下水冷循環(huán)僅35次，主要是由于剛玉的熱膨脹性較莫來(lái)石高，而且無(wú)晶型轉(zhuǎn)變之故。 o抗渣性抗渣性 由于Al2O3為兩性氧化物，既能抵抗酸性渣的侵蝕，也能抵抗堿性爐渣的作用，但抗堿性渣的能力不及鎂質(zhì)耐火材料，卻優(yōu)于粘土質(zhì)材料，并隨莫來(lái)石含量的增加而增強(qiáng)。o其它品種：其它品種： 硅線石族制品：藍(lán)晶石磚，硅線石磚、紅柱石硅線石族制品：藍(lán)晶石磚，硅線石磚

40、、紅柱石 荷重軟化溫度能提高100150 莫來(lái)石制品莫來(lái)石制品:燒結(jié)制品，電熔制品燒結(jié)制品，電熔制品 3 高鋁制品的品種、性能及應(yīng)用o由于高鋁質(zhì)耐火材料制品的優(yōu)良性能，因而被廣泛應(yīng)用于高溫窯爐一些受爐氣、爐渣侵蝕，溫度高承受載荷的部位。例如高鋁風(fēng)口、熱風(fēng)爐爐頂、電爐爐頂?shù)炔课?。o硅線石族制品硅線石族制品具有較高的荷重軟化溫度、熱震穩(wěn)定性好、耐磨性和抗侵蝕性?xún)?yōu)良，因此適用于鋼鐵、化工、玻璃、陶瓷等行業(yè)，如用作煙道、燃燒室、爐門(mén)、爐柱、爐墻及滑板等。在高爐上，為確保內(nèi)襯結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性、密封性，避免堿性物的侵入和析出，或風(fēng)口漏風(fēng)，在出鐵口、風(fēng)口部位，選擇內(nèi)襯大塊型組合磚結(jié)構(gòu)的硅線石族耐火材料，延長(zhǎng)了使

41、用壽命。o莫來(lái)石制品莫來(lái)石制品的抗高溫蠕變、抗熱震性能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于包括特等高鋁磚在內(nèi)的其它普通高鋁磚 ，廣泛應(yīng)用于冶金工業(yè)的熱風(fēng)爐、加熱爐、鋼包，建材工業(yè)的玻璃窯焰頂、玻璃液流槽蓋、蓄熱室，機(jī)械工業(yè)的加熱爐，石化工業(yè)的炭黑反應(yīng)爐，耐火材料和陶瓷工業(yè)的高溫?zé)筛G及其推板、承燒板等窯具。三三 剛玉質(zhì)耐火材料剛玉質(zhì)耐火材料o剛玉質(zhì)耐火材料是指含Al2O390%以上，主晶相為-Al2O3（剛玉）的硅酸鋁系耐火材料，也稱(chēng)氧化鋁耐火材料。由于它具有耐高溫、硬度大、強(qiáng)度高、抗氧化、耐腐蝕、電絕緣、氣密性好等優(yōu)良性能，因此具有廣泛的用途。 1 剛玉耐火材料的原料氧化鋁氧化鋁所有熔點(diǎn)在2000以上的氧化物中，氧化

42、鋁是一種最普通、最容易獲得且較為便宜的氧化物。氧化鋁在自然界中的儲(chǔ)量豐富。天然結(jié)晶的氧化鋁在自然界中的儲(chǔ)量豐富。天然結(jié)晶的Al2O3被稱(chēng)為剛玉，如紅寶石、藍(lán)寶石即為含被稱(chēng)為剛玉，如紅寶石、藍(lán)寶石即為含Cr2O3或或TiO2雜質(zhì)的剛玉。大雜質(zhì)的剛玉。大部分氧化鋁是以氫氧化鋁的形式存在于鋁礬土和紅土中。部分氧化鋁是以氫氧化鋁的形式存在于鋁礬土和紅土中。（1）工業(yè)氧化鋁）工業(yè)氧化鋁工業(yè)氧化鋁是將鋁礬土原料經(jīng)過(guò)化學(xué)處理，除去硅、鐵、鈦等的氧化物而制工業(yè)氧化鋁是將鋁礬土原料經(jīng)過(guò)化學(xué)處理，除去硅、鐵、鈦等的氧化物而制得，是純度很高的氧化鋁原料，得，是純度很高的氧化鋁原料，Al2O3含量一般在含量一般在99

43、%以上。以上。（2）燒結(jié)氧化鋁）燒結(jié)氧化鋁（3）電熔氧化鋁）電熔氧化鋁2 2 生產(chǎn)工藝生產(chǎn)工藝有燒結(jié)法和熔鑄法兩種有燒結(jié)法和熔鑄法兩種o燒結(jié)剛玉制品必須在高溫下燒成。燒成溫度界16501800之間，有時(shí)達(dá)到1850。適當(dāng)提高燒成溫度，可以相應(yīng)地提高制品的強(qiáng)度和密度。o熔鑄剛玉磚是以工業(yè)氧化鋁及少量純堿和石英粉在電弧爐內(nèi)熔融，再經(jīng)鑄型、退火等工序，最后機(jī)械加工成所需的形狀、尺寸。3 3 其它品種其它品種o鋯剛玉磚AZS (白鐵磚）：Al2O3 50%70%，ZrO2 20%40%，其余為SiO2。主要用于玻璃熔窯。o鉻剛玉磚含Cr2O3的剛玉質(zhì)耐火制品。由于Cr2O3與Al2O3形成連續(xù)固溶體，

44、高溫性能優(yōu)于純剛玉磚。耐高溫、耐侵蝕，主要用作石化工業(yè)渣油氣化爐下部?jī)?nèi)襯材料，以及不怕玻璃著色的玻璃熔窯。 3 剛玉質(zhì)耐火材料及其性能 具有優(yōu)良的高溫性質(zhì)及機(jī)械強(qiáng)度等性能，廣泛應(yīng)用到了冶金、機(jī)械、化工、電子、航空具有優(yōu)良的高溫性質(zhì)及機(jī)械強(qiáng)度等性能，廣泛應(yīng)用到了冶金、機(jī)械、化工、電子、航空和國(guó)防等眾多工業(yè)領(lǐng)域。和國(guó)防等眾多工業(yè)領(lǐng)域。（1）由于有耐高溫、耐腐蝕、高強(qiáng)度等性能）由于有耐高溫、耐腐蝕、高強(qiáng)度等性能，故用作澆鋼滑動(dòng)水口，冶煉稀貴金屬、特種合金、高純金屬、玻璃拉絲、制作激光玻璃的坩堝及器皿坩堝及器皿；各種高溫爐窯，如耐火材料、陶瓷、煉鐵高爐的內(nèi)襯（墻和管）；內(nèi)襯（墻和管）；理化器皿、火花塞

45、、耐熱抗氧化涂層。SiO2小于小于0.5的低硅燒結(jié)剛玉磚是炭黑、硼化工、化的低硅燒結(jié)剛玉磚是炭黑、硼化工、化肥、合成氨反應(yīng)爐和氣化爐的專(zhuān)用爐襯。肥、合成氨反應(yīng)爐和氣化爐的專(zhuān)用爐襯。（2）由于有硬度大、耐磨性好、強(qiáng)度高的特點(diǎn)）由于有硬度大、耐磨性好、強(qiáng)度高的特點(diǎn)，在化工系統(tǒng)中，用作各種反應(yīng)器皿和管道，化工泵的部件；做機(jī)械零部件、各種模具；做刀具、磨具磨料、人體關(guān)節(jié)、密封磨環(huán)等。（3）由于有高溫絕緣性，）由于有高溫絕緣性，故被用做熱電偶的套絲管和保護(hù)管，原子反應(yīng)堆中故被用做熱電偶的套絲管和保護(hù)管，原子反應(yīng)堆中用的絕緣瓷，以及其他各種高溫絕緣部件，如鉑銠熱電偶即使達(dá)到用的絕緣瓷，以及其他各種高溫絕緣

46、部件，如鉑銠熱電偶即使達(dá)到1720也不透氣。在電子工業(yè)中被廣泛用于固體集成電路基板管座、外殼、瓷架、微也不透氣。在電子工業(yè)中被廣泛用于固體集成電路基板管座、外殼、瓷架、微波窗口、導(dǎo)彈雷達(dá)天線保護(hù)罩等。波窗口、導(dǎo)彈雷達(dá)天線保護(hù)罩等。 （4）剛玉保溫材料）剛玉保溫材料，如剛玉輕質(zhì)磚、剛玉空心球和纖維制品，廣泛應(yīng)用于各，如剛玉輕質(zhì)磚、剛玉空心球和纖維制品，廣泛應(yīng)用于各種高溫爐窯的爐墻及爐頂，既耐高溫又保溫。種高溫爐窯的爐墻及爐頂，既耐高溫又保溫。 第四節(jié)第四節(jié) 堿性耐火材料堿性耐火材料 o堿性耐火材料是指以氧化鎂（MgO）、氧化鈣（CaO）或氧化鎂+氧化鈣為主要成分的耐火材料。主要用于堿性煉鋼爐、有

47、色金屬冶煉爐、玻璃和水泥工業(yè)用窯爐及其他熱工設(shè)備。oMgO質(zhì)、MgO-CaO質(zhì)、CaO質(zhì)、MgO-SiO2質(zhì)、MgO-ZrO2質(zhì)、MgO-尖晶石質(zhì)耐火制品一 堿性耐火原料堿性耐火原料包括天然和人工合成原料包括天然和人工合成原料o鎂質(zhì)耐火原料鎂質(zhì)耐火原料是以MgO為主成分和以方鎂石為主要礦物組成的原料。燒結(jié)鎂砂、輕燒鎂砂和電熔鎂砂燒結(jié)鎂砂、輕燒鎂砂和電熔鎂砂o燒結(jié)白云石耐火原料：燒結(jié)白云石耐火原料：又稱(chēng)死燒白云石、硬燒白云石、又稱(chēng)死燒白云石、硬燒白云石、白云石熟料。是將白云石在白云石熟料。是將白云石在17001800下煅燒所下煅燒所得的產(chǎn)品。得的產(chǎn)品。o鎂鋁尖晶石鎂鋁尖晶石 化學(xué)式為MgOAl2

48、O3，含MgO28.2%，Al2O371.8%。鎂鋁尖晶石具有良好的性能，但很少有天然礦藏，多為人工法合成。o鈣質(zhì)耐火原料鈣質(zhì)耐火原料 方解石與石灰石方解石與石灰石 o燒結(jié)鎂砂：燒結(jié)鎂砂：將菱鎂石、水鎂石和由海水或鹵水氫氧化鎂等原料在15002300下充分燒結(jié)而得到的產(chǎn)物。燒結(jié)鎂砂是生產(chǎn)鎂質(zhì)制品的重要原料。o電熔鎂砂：電熔鎂砂：由天然菱鎂礦、輕燒鎂砂或燒結(jié)鎂砂在電弧爐中經(jīng)2750以上的高溫熔融而成。電熔鎂砂的主晶相為方鎂石，因其從熔體中結(jié)晶出來(lái)，所以晶體粗大，晶體直接接觸程度高，結(jié)構(gòu)致密，高溫體積和化學(xué)穩(wěn)定性好，在大氣中抗水化性和抗渣性均優(yōu)于燒結(jié)鎂砂，在鎂質(zhì)和鎂碳質(zhì)耐火材料中正在取代燒結(jié)鎂砂。

49、1 鎂磚鎂磚o鎂質(zhì)耐火材料是MgO含量在80以上，以方鎂石為主晶相的堿性耐火材料。按生產(chǎn)工藝的不同，鎂磚可分為燒成鎂磚、不燒燒成鎂磚、不燒鎂磚和再結(jié)合鎂磚鎂磚和再結(jié)合鎂磚。o燒成鎂磚燒成鎂磚是利用天然鎂砂為原料，經(jīng)成型、干燥后，在 15001600而制成的。o不燒磚不燒磚，又稱(chēng)化學(xué)結(jié)合鎂磚，是利用化學(xué)結(jié)合劑（如水玻璃、紙漿廢液、鹵水、六偏磷酸鈉和聚磷酸鈉）結(jié)合而成的不燒制品。o再結(jié)合鎂磚再結(jié)合鎂磚是采用電熔鎂砂為原料，經(jīng)高壓成型和超高溫（1800）燒制而成的。 燒成鎂磚是生產(chǎn)量最大，使用最廣的一種鎂質(zhì)耐火材料。我國(guó)生產(chǎn)的鎂磚，質(zhì)優(yōu)價(jià)廉，在國(guó)際市場(chǎng)上具有很強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力。二各種堿性各種堿性耐火制品的

50、品種、性能與用途耐火制品的品種、性能與用途鎂磚系列普通鎂磚、優(yōu)質(zhì)鎂磚、電熔鎂磚o耐火度耐火度 方鎂石的熔點(diǎn)高達(dá)2800。所以鎂磚的耐火度也很高，一般可達(dá)2000以上。o荷重軟化溫度荷重軟化溫度 鎂磚的荷重軟化溫度比耐火度低得多，約為1500。o鎂磚的導(dǎo)熱性較好鎂磚的導(dǎo)熱性較好, ,導(dǎo)溫性差導(dǎo)溫性差o鎂磚的熱震穩(wěn)定性較差鎂磚的熱震穩(wěn)定性較差 水冷次數(shù)僅為23次。原因是熱膨脹系數(shù)大而導(dǎo)溫性較差，在溫度發(fā)生急變時(shí)易產(chǎn)生較大的熱應(yīng)力；o抗渣性與抗水化性抗渣性與抗水化性 鎂磚抗堿不抗酸 鐵酸鎂、鈣鎂橄欖石的生成 抗水化的能力低。因此，在任何情況下都要注意防水防潮。o鎂磚是典型的堿性耐火材料，抵抗堿性爐渣

51、鎂磚是典型的堿性耐火材料，抵抗堿性爐渣侵蝕的能力強(qiáng)。鎂磚因其高溫性能好、抗堿侵蝕的能力強(qiáng)。鎂磚因其高溫性能好、抗堿性渣能力強(qiáng)，因而被廣泛應(yīng)用于鋼鐵工業(yè)的性渣能力強(qiáng)，因而被廣泛應(yīng)用于鋼鐵工業(yè)的煉鋼爐襯、鐵合金爐、混鐵爐；有色冶金工煉鋼爐襯、鐵合金爐、混鐵爐；有色冶金工業(yè)爐，如煉銅、鉛、鋅、錫的爐襯；建材工業(yè)爐，如煉銅、鉛、鋅、錫的爐襯；建材工業(yè)的石灰窯；玻璃工業(yè)蓄熱室格子體和換熱業(yè)的石灰窯；玻璃工業(yè)蓄熱室格子體和換熱器；耐火材料工業(yè)的高溫煅燒窯、豎窯及隧器；耐火材料工業(yè)的高溫煅燒窯、豎窯及隧道窯等。道窯等。2 鎂鋁磚鎂鋁磚 鎂鉻磚鎂鉻磚配料中引入氧化鋁或高鋁礬土熟料或鉻鐵（Cr2O33237%,

52、FeO6065）高級(jí)耐火材料高級(jí)耐火材料o鎂鋁磚或鎂鋁磚或鎂鋁尖晶石磚鎂鋁尖晶石磚：（1）氣孔率低（）氣孔率低（9），體積密度大；），體積密度大；（2）荷重軟化溫度）荷重軟化溫度17001750 ；（3）抗渣性較強(qiáng)，抗硅酸鹽，含鐵熔渣滲透能力強(qiáng)，優(yōu)于鎂磚；）抗渣性較強(qiáng)，抗硅酸鹽，含鐵熔渣滲透能力強(qiáng)，優(yōu)于鎂磚；（4）耐熱震性）耐熱震性1300 水冷循環(huán)水冷循環(huán)613次。次。 用于大型水泥回轉(zhuǎn)窯，平板玻璃蓄熱室、電爐爐頂、爐外精煉、鋼用于大型水泥回轉(zhuǎn)窯，平板玻璃蓄熱室、電爐爐頂、爐外精煉、鋼包、大功率電弧煉鋼爐、轉(zhuǎn)爐及其它強(qiáng)化操作的熱工設(shè)備。包、大功率電弧煉鋼爐、轉(zhuǎn)爐及其它強(qiáng)化操作的熱工設(shè)備。o鎂

53、鉻磚制品：鎂鉻磚制品：耐火度較鎂磚低。一般只有耐火度較鎂磚低。一般只有18501960，但荷，但荷軟點(diǎn)、軟點(diǎn)、高溫體積穩(wěn)定、抗熱震穩(wěn)定性（高溫體積穩(wěn)定、抗熱震穩(wěn)定性（25次）均比鎂磚強(qiáng)，次）均比鎂磚強(qiáng)，鎂鉻鎂鉻磚對(duì)堿性、酸性爐渣侵蝕都有較強(qiáng)的抵抗能力。廣泛應(yīng)用于冶金、磚對(duì)堿性、酸性爐渣侵蝕都有較強(qiáng)的抵抗能力。廣泛應(yīng)用于冶金、化工、玻璃、水泥等行業(yè)。化工、玻璃、水泥等行業(yè)。3 鎂碳磚鎂碳磚 鎂炭質(zhì)耐火材料是上世紀(jì)七十年代興起的、為鎂炭質(zhì)耐火材料是上世紀(jì)七十年代興起的、為了提高煉鋼轉(zhuǎn)爐爐襯壽命和電爐某些特殊部了提高煉鋼轉(zhuǎn)爐爐襯壽命和電爐某些特殊部位用耐火材料的壽命，迅速發(fā)展和開(kāi)發(fā)的位用耐火材料的壽

54、命，迅速發(fā)展和開(kāi)發(fā)的含含碳質(zhì)碳質(zhì)耐火材料。迄今為止，鎂炭磚已成為氧耐火材料。迄今為止，鎂炭磚已成為氧氣煉鋼轉(zhuǎn)爐爐襯耐火材料的主體。我國(guó)從氣煉鋼轉(zhuǎn)爐爐襯耐火材料的主體。我國(guó)從1976年開(kāi)始研制，目前，制磚技術(shù)已趨于年開(kāi)始研制，目前，制磚技術(shù)已趨于成熟。成熟。鎂碳磚主要用于轉(zhuǎn)爐、電爐、精煉爐 鋁鎂碳磚主要用于條件苛刻的盛鋼桶內(nèi)襯，精煉包的熔池部位和包底部位 3 鎂碳磚：鎂碳磚：氧氣煉鋼轉(zhuǎn)爐爐襯耐火材料的主體氧氣煉鋼轉(zhuǎn)爐爐襯耐火材料的主體o制磚特點(diǎn)制磚特點(diǎn) 鎂炭磚有燒成油浸鎂炭磚和不燒鎂炭磚兩種制磚鎂炭磚有燒成油浸鎂炭磚和不燒鎂炭磚兩種制磚方法。前者制磚工藝比較復(fù)雜，很少采用，此處方法。前者制磚工藝

55、比較復(fù)雜，很少采用，此處只簡(jiǎn)要敘述只簡(jiǎn)要敘述不燒鎂炭磚不燒鎂炭磚的制磚工藝特點(diǎn)。的制磚工藝特點(diǎn)。制造鎂炭磚的原料是：制造鎂炭磚的原料是：優(yōu)質(zhì)燒結(jié)、電熔鎂砂；石墨；酚醛樹(shù)脂結(jié)合劑；抗氧化劑優(yōu)質(zhì)燒結(jié)、電熔鎂砂；石墨；酚醛樹(shù)脂結(jié)合劑；抗氧化劑 鎂砂鎂砂 欲制造出高質(zhì)量高強(qiáng)度的鎂炭磚，需選擇高純鎂欲制造出高質(zhì)量高強(qiáng)度的鎂炭磚，需選擇高純鎂砂砂(MgO)含量盡可能高，結(jié)晶發(fā)育良好。含量盡可能高，結(jié)晶發(fā)育良好。石墨石墨（1）耐高溫（）耐高溫（2）抗熱震性能（）抗熱震性能（3）化學(xué)穩(wěn)定性和）化學(xué)穩(wěn)定性和抗侵蝕能力抗侵蝕能力酚醛樹(shù)脂結(jié)合劑酚醛樹(shù)脂結(jié)合劑 與鎂砂和石墨有良好的親和性和粘性，與鎂砂和石墨有良好的親

56、和性和粘性，容易把鎂砂和石墨結(jié)合在一起，常溫下有流動(dòng)性易于在容易把鎂砂和石墨結(jié)合在一起，常溫下有流動(dòng)性易于在鎂砂和石墨中鋪開(kāi)，熱處理后能形成碳網(wǎng)絡(luò)，可顯著提鎂砂和石墨中鋪開(kāi)，熱處理后能形成碳網(wǎng)絡(luò)，可顯著提高制品的強(qiáng)度和耐侵蝕性。高制品的強(qiáng)度和耐侵蝕性。 抗氧化劑：抗氧化劑：Si、Al、Mg、SiC、B4C、B4N以以及及Al-Si、Al-Mg合金等合金等 。鎂炭磚的性質(zhì)和應(yīng)用鎂炭磚的性質(zhì)和應(yīng)用o鎂炭磚的組成材料為氧化鎂和炭，兩者都具有很高的熔點(diǎn)，鎂炭磚的組成材料為氧化鎂和炭，兩者都具有很高的熔點(diǎn)，成分互不固熔，因此鎂炭磚成分互不固熔，因此鎂炭磚有較高的耐火度有較高的耐火度。o 鎂炭磚是一種復(fù)合

57、結(jié)構(gòu)，其主要部分系采用對(duì)堿性渣抵鎂炭磚是一種復(fù)合結(jié)構(gòu)，其主要部分系采用對(duì)堿性渣抵抗抗 能力強(qiáng)的氧化鎂熟料和難于被爐渣潤(rùn)濕的碳，所以顯示出能力強(qiáng)的氧化鎂熟料和難于被爐渣潤(rùn)濕的碳，所以顯示出 優(yōu)良的抗侵蝕性，尤其是優(yōu)良的抗侵蝕性，尤其是抵抗熔渣滲透的能力強(qiáng)抵抗熔渣滲透的能力強(qiáng)。o由于炭形成網(wǎng)絡(luò)骨架，石墨具由于炭形成網(wǎng)絡(luò)骨架，石墨具有優(yōu)良的耐熱沖擊性能有優(yōu)良的耐熱沖擊性能。鎂。鎂炭磚的高溫導(dǎo)熱系數(shù)大、熱膨脹系數(shù)和彈性模量小，炭磚的高溫導(dǎo)熱系數(shù)大、熱膨脹系數(shù)和彈性模量小，高溫高溫強(qiáng)度比較大，荷重軟化溫度高，熱震穩(wěn)定性好強(qiáng)度比較大，荷重軟化溫度高，熱震穩(wěn)定性好。o鎂炭磚還有鎂炭磚還有較好的熱態(tài)抗蠕變性較

58、好的熱態(tài)抗蠕變性。鎂炭磚的應(yīng)用鎂炭磚的應(yīng)用o 根據(jù)轉(zhuǎn)爐各部位的工作條件，采用不同種類(lèi)的鎂炭磚，根據(jù)轉(zhuǎn)爐各部位的工作條件，采用不同種類(lèi)的鎂炭磚，同時(shí)采用綜合同時(shí)采用綜合爐襯爐襯，與冶煉操作緊密配合等手段，使?fàn)t，與冶煉操作緊密配合等手段，使?fàn)t襯均衡蝕損，提高爐襯壽命。實(shí)踐證明，鎂炭磚用作煉襯均衡蝕損，提高爐襯壽命。實(shí)踐證明，鎂炭磚用作煉鋼轉(zhuǎn)爐爐襯材料，效果非常好，鋼轉(zhuǎn)爐爐襯材料，效果非常好，低碳鎂碳磚很有發(fā)展前低碳鎂碳磚很有發(fā)展前途。途。o 鎂炭磚還用在鎂炭磚還用在出鋼口出鋼口，其壽命大大提高，用作復(fù)吹轉(zhuǎn)，其壽命大大提高，用作復(fù)吹轉(zhuǎn)爐的供氣磚及爐外精煉鋼包渣線部位、電爐熱點(diǎn)部位的爐的供氣磚及爐外精

59、煉鋼包渣線部位、電爐熱點(diǎn)部位的襯體，都顯示出特殊的優(yōu)越性，是傳統(tǒng)堿性耐火材料不襯體，都顯示出特殊的優(yōu)越性，是傳統(tǒng)堿性耐火材料不可比的?？杀鹊摹 鎂炭磚使用中受到損壞的主要原因鎂炭磚使用中受到損壞的主要原因仍是氧化脫炭。如仍是氧化脫炭。如何制造能滿(mǎn)足各種復(fù)雜工作條件的鎂炭磚，增強(qiáng)鎂炭磚何制造能滿(mǎn)足各種復(fù)雜工作條件的鎂炭磚，增強(qiáng)鎂炭磚的抗氧化能力和減緩氧化速度等，仍然是要繼續(xù)深入研的抗氧化能力和減緩氧化速度等，仍然是要繼續(xù)深入研究的課題。究的課題。o以以白云石、鎂砂、焦油瀝青、石墨白云石、鎂砂、焦油瀝青、石墨為主要原料，以為主要原料，以CaO（4060）和）和MgO（3040）為主要成分的堿性耐

60、）為主要成分的堿性耐火材料?；鸩牧?。o白云石是由碳酸鈣和碳酸鎂組成的復(fù)鹽，化學(xué)式為CaCO3MgCO3。oCaO具有較強(qiáng)的抗酸性渣的能力，具有較強(qiáng)的抗酸性渣的能力，CaO又具有獨(dú)特的化學(xué)穩(wěn)又具有獨(dú)特的化學(xué)穩(wěn)定性以及凈化鋼液的作用。定性以及凈化鋼液的作用。o鎂鈣磚抗渣蝕、耐剝落、對(duì)鎂鈣磚抗渣蝕、耐剝落、對(duì)FeO、低鈣硅比的爐渣有優(yōu)異的、低鈣硅比的爐渣有優(yōu)異的抗侵蝕性，對(duì)鈣硅比高的爐渣能形成堅(jiān)固的掛渣層，可以抑抗侵蝕性，對(duì)鈣硅比高的爐渣能形成堅(jiān)固的掛渣層，可以抑制和減緩磚的氧化。制和減緩磚的氧化。 u大量地應(yīng)用到不銹鋼和潔凈鋼等高級(jí)鋼種的精煉設(shè)備上，并大量地應(yīng)用到不銹鋼和潔凈鋼等高級(jí)鋼種的精煉設(shè)備