【正文】 ? 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 1500～ 2300℃ 下充分燒結(jié)而得到的產(chǎn)物。是將白云石在 1700～ 1800℃ 下煅燒所得的產(chǎn)品。 第四節(jié) 堿性耐火材料 ? 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。 （ 2）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。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 其它品種 ? 鋯剛玉磚 AZS (白鐵磚）： Al2O3 50%~70%， ZrO2 20%~40%，其余為 SiO2。 （ 2）燒結(jié)氧化鋁 （ 3）電熔氧化鋁 2 生產(chǎn)工藝 有燒結(jié)法和熔鑄法兩種 ? 燒結(jié)剛玉 制品必須在高溫下燒成。 氧化鋁在自然界中的儲(chǔ)量豐富。 ? 莫來石制品 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。 ? 其它品種： 硅線石族制品：藍(lán)晶石磚，硅線石磚、紅柱石 荷重軟化溫度能提高100~150℃ 莫來石制品 :燒結(jié)制品，電熔制品 3 高鋁制品的品種、性能及應(yīng)用 ? 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。 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。 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)： 一等 Al2O375%， 二等 Al2O375%， 三等 Al2O375% 二 高鋁質(zhì)耐火材料 ? 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)稱為高鋁質(zhì)耐火制品。普通粘土磚 1100 ℃ 水冷循環(huán)達(dá) 10次以上。 （ 2） 荷重軟化溫度 主要取決于制品中的 Al2O3含量和雜質(zhì)的種類和數(shù)量。 1 粘土質(zhì)耐火材料的原料 軟質(zhì)粘土 生產(chǎn)過程中通常以細(xì)粉的形式加入，起到結(jié)合劑和燒結(jié)劑的作用。這些雜質(zhì)氧化物均起 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。 含有大量微小氣泡等散射質(zhì)點(diǎn)的石英玻璃。（ 23%） ? 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 4熔融石英制品 ? 熔融石英玻璃制品 ： 以 SiO2為單一組分的玻璃相，為非晶質(zhì)結(jié)構(gòu)。 ? 高溫體積穩(wěn)定性 在加熱過程中，伴有體積膨脹。 ? 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，易引起磚體結(jié)構(gòu)的松散。 硅磚的主要原料： ? 石英巖 (硅石 )， 要求其二氧化硅的含量在 95%以上，最好在 97%以上，將硅石塊破碎、粉碎成 直徑不等 的顆粒，篩分后就可以直接作為原料使用。 五 耐火材料的熱學(xué)性質(zhì) 第二章 常用耐火材料 ? 按照化學(xué)礦物組成分為： 酸性、中性、堿性耐火材料 ? 酸性耐火材料 — 硅質(zhì)制品（硅磚） ? 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 — 含有 MgO和 CaO的耐火材料。 2 熱膨脹性 ? 耐火材料的體積或長(zhǎng)度隨溫度升高而增大的特性。因此耐火材料的熱學(xué)性質(zhì)也是其性質(zhì)的重要方面。 重?zé)?↓ 體穩(wěn)定性 ↑ 爐頂磚 6 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壞的能力。 ? 直接溶解、反應(yīng)溶解、侵入變質(zhì)溶解。 ? 荷軟點(diǎn) : TH: ％變形溫度點(diǎn) TK :40％變形溫度點(diǎn) ? 荷重軟化溫度范圍： TK－ TH 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 ％開始變形溫度 ℃ （ TH） 40％變形溫度點(diǎn) ℃ （ TK） 荷軟范圍 TK－ TH ℃ 一級(jí)粘土磚 （耐火度 1730 ℃ ） 1400 1600 200 三級(jí)粘土磚 （耐火度 1580 ℃ ） 1250 1500 250 莫來石磚 （耐火度 1770 ℃ ） 1600 1800 200 硅 磚 （耐火度 1730 ℃ ） 1650 1670 20 鎂 磚 （耐火度 2023 ℃ ） 1550 1580 30 問題 ： 耐火材料荷重軟化溫度范圍的寬窄說明什么？ 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 比較：粘土磚、硅磚、鎂磚 工藝因素 影響荷軟點(diǎn)的因素 提高荷軟點(diǎn)措施 提高原料純度 改善結(jié)合相成分 直接結(jié)合的主晶相 陶瓷結(jié)合孤島狀主晶相 磚 種 開始變形溫度 ℃ （ TH） 40％變形溫度點(diǎn) ℃ （ TK） TK－ TH ℃ 一級(jí)粘土磚 （耐火度 1730 ℃ ） 1400 1600 200 三級(jí)粘土磚 （耐火度 1580 ℃ ） 1250 1500 250 莫來石磚 （耐火度 1770 ℃ ） 1600 1800 200 硅磚 （耐火度 1730 ℃ ） 1650 1670 20 鎂 磚 （耐火度 2023 ℃ ） 1550 1580 30 3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)鼓突鸩牧掀茐?，這種現(xiàn)象叫 蠕變 。是與其使用壽命相關(guān)的性質(zhì)。 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。 2 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，又稱抗彎強(qiáng)度。 該指標(biāo)表征制品抵抗外力作用而不被破壞的能力 。 Vd G0＝體 ? 氣體透過耐火制品的難易程度。吸水率測(cè)定方法簡(jiǎn)便，在耐火材料生產(chǎn)實(shí)際中常常用來鑒定原料煅燒的質(zhì)量。 1 氣孔率 耐火材料中的氣孔大致分為三類：（ 1）閉口氣孔，封閉在制品中不與外界相通；（ 2）開口氣孔，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。 ? 基質(zhì)： 是在耐火制品主晶相之間填充的結(jié)晶礦物或玻璃相。 （二）礦物組成 ? 耐火材料的礦物組成一般分為主晶相和基質(zhì)兩大類 。 3 添加劑 ? 加入量很少，甚至是極微； ? 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， ? 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、抗氧化劑、促凝劑和膨脹劑等 。 ? 耐火材料按照其主成分有可分為三類： ? 酸性耐火材料 ：硅質(zhì)，半硅質(zhì)，粘土質(zhì)； 中性耐火材料 ：高鋁質(zhì)、碳質(zhì)、鉻質(zhì)（中性偏堿）； 堿性耐火材料 ：含 MgO， CaO等 → 鎂質(zhì)和白云石質(zhì)，鎂鉻系和鎂橄欖石系及尖晶石系。 （一） 耐火材料的化學(xué)組成 ? 按照耐火材料的化學(xué)組成將其中的成分分為主成分 、 雜質(zhì)成分 和 添加劑 。 六 裝窯 七 燒成（生坯 → 制品） 隧道窯 ? 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，甚至無氣孔的致密石狀物的工藝過程。 四 成型 ? 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、形狀和強(qiáng)度的坯體或制品的過程 。 配方包括按規(guī)定比例配合的各種原料量 。 4 按照化學(xué)礦物組成分為：酸性、中性、堿性耐火材料 ? 酸性耐火材料 — 硅質(zhì)制品（硅磚） ? 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 — 含有 MgO和 CaO的耐火材料。 第一節(jié) 耐火材料的定義及分類 金屬 材料 非金屬 一 耐火材料的定義 耐火材料是耐火度不低于 1580℃ 的 無機(jī)非金屬材料 ，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 及 機(jī)械作用 。 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 :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） 。冶金耐火材料 授課教師：郭巍 202305 《耐火材料概論》 宋希文 化學(xué)工業(yè)出版社 2023 《 耐火材料工藝學(xué)》 王維邦 冶金工業(yè)出版社 2023 《耐火材料應(yīng)用》 韓行祿 冶金工業(yè)出版社 1986 《耐火材料學(xué)》 2023 李楠等 冶金工業(yè)出版社 選用教材 參考書目 平時(shí) 40％，考試成績(jī) 60％ 教學(xué)目的及內(nèi)容： ? 本課程冶金專業(yè)設(shè)置的一門 選修課程 。 ? 正確合理選用耐火材料是窯爐正常運(yùn)轉(zhuǎn)的重要保證。 ? 耐火工業(yè)被稱為冶金及其他高溫工業(yè)的支撐工業(yè)和先行工業(yè)。 3 按照 成型工藝 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。配料的基本原則是能獲得成型后的密實(shí)坯體和制品的致密度，從而保證制品的性能。另外混合時(shí)還必須按照一定的 加料順序 進(jìn)行，否則達(dá)不到均勻混合的目的。 常用的干燥設(shè)備有隧道干燥器 。它的各種性質(zhì)不僅取決于它的 化學(xué)成分 ，而且依賴于其中的 物相組成 、 分布及各相的特性 ，即取決于制品的化學(xué)、礦物組成。它的性質(zhì)和數(shù)量對(duì)耐火材料的性能起決定作用。高溫下有溶劑作用。 通過化學(xué)成分分析，按所含成分的種類和數(shù)量，可以判斷 原料和制品的純度 ，制品的 化學(xué)特性 ，并借助有關(guān)相圖大致 估計(jì)制品的礦物組成和耐火性能 ，可以作為選取原料、檢查和調(diào)整工藝過程、確定使用條件的依據(jù)。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。 二 耐火材料的結(jié)構(gòu)性質(zhì) ? 包括 氣孔率、吸水率、體積密度和透氣度 等，是影響耐火材料使用性能的重要因素。 ? 它實(shí)質(zhì)上反映了耐火材料中開口氣孔的數(shù)量。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 。 三 耐火材料的力學(xué)性質(zhì) ? 耐火材料的力學(xué)性質(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) 。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。 3 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、沖刷的能力。 四 耐火材料的高溫使用性能 ? 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。 ? 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)。 ? 冶金渣、燃料灰分、飛塵、熱煙氣等。 殘余收縮或膨脹 檢測(cè)方法 :重?zé)€變化。 ? 由于耐火材料在受熱狀態(tài)下使用，承擔(dān) 抵抗熱量 、 隔絕熱量 、 傳遞熱量 的功能。熱風(fēng)爐蓄熱室用磚。 ? 碳質(zhì)耐火材料導(dǎo)熱性好，輕質(zhì)多孔材料導(dǎo)熱性差。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、有色冶煉和酸性煉鋼爐及其它一些熱工設(shè)備的良好筑爐材料。 硅磚的性能與 SiO2的晶型轉(zhuǎn)變有密切關(guān)系 ? 其中 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)械強(qiáng)度。 ? 荷重軟化溫度 1620~1670℃ ，與其耐火度相近。 焦?fàn)t用硅磚 ? 高密度高導(dǎo)熱性硅磚： 通過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，氣孔率低于 16％的硅磚。安全使用溫度是1100℃ 。 ? 熔融石英陶瓷制品（再燒結(jié)制品） 第二節(jié) 硅酸鋁質(zhì)耐火材料 Al2O3Si