【正文】 業(yè)性的輔助材料在冶金工業(yè)部門消耗最多約為總數(shù)的60～70%，建材系統(tǒng)包括水泥、陶瓷等工業(yè)部門消耗為8～20%，機(jī)械等其它工業(yè)部門消耗比例為總數(shù)的20%左右。耐火材料在那時(shí)就已經(jīng)制造并首先應(yīng)用于陶瓷業(yè)。新中國(guó)成產(chǎn)后，隨著治金工業(yè)的發(fā)展，我國(guó)耐火材料工業(yè)也發(fā)展很快。1957年我國(guó)獨(dú)創(chuàng)的鎂鋁磚在鞍山鋼鐵公司，大石橋鎂礦等大規(guī)模的生產(chǎn)，并在我國(guó)煉鋼工業(yè)中廣泛采用。我國(guó)耐火材料的生產(chǎn)技術(shù)已步入世界先進(jìn)行列，正全面實(shí)現(xiàn)全盤機(jī)械化，半自動(dòng)化，自動(dòng)化。因此產(chǎn)品質(zhì)量提高，品種增加；高級(jí)耐火材料，特別是不定形耐火材料和耐火纖維發(fā)展迅速，使用普遍；耐火材料生產(chǎn)技術(shù)和自動(dòng)化水平，以及勞動(dòng)生產(chǎn)率均得到了提高。為了充份掌握這些特性和制出新品種的制品，以及做到合理使用的制品，必須研究耐火制品的性質(zhì)。常用耐火材料一般測(cè)定Al2O3 、SiOFe2OCaO、MgO、TiONa2O、K2O等，并測(cè)定燒灼減量。二、礦物組成與結(jié)構(gòu)耐火材料制品（和原料）是礦物的組成體。對(duì)于使用過程中受爐渣侵蝕的磚塊進(jìn)行礦物鑒定，是進(jìn)行使用研究的重要手段，更能提供改進(jìn)質(zhì)量的方向。對(duì)鑒定產(chǎn)品的使用性能也有一定意義；故通常與常溫機(jī)械強(qiáng)度（耐壓極限強(qiáng)度）等項(xiàng)檢驗(yàn)，綜合用作批量鑒定產(chǎn)品最必需和通用的試驗(yàn)項(xiàng)目。對(duì)耐火制品顯得更為重要和更有實(shí)用意義的是氣孔率（氣孔體積占制品總體積的百分?jǐn)?shù)）。其中對(duì)耐火制品使用過程影響最大的是開口氣孔（包括貫氣孔），因其在使用過程中直接與外物（如熔渣）相接觸，它直接進(jìn)入其中并侵入內(nèi)部，加速制品的破壞。壓碎制品的總壓力（公斤）制品受壓面積（厘米2）耐壓強(qiáng)度=耐火制品常溫耐壓強(qiáng)度，取決于制品中各個(gè)顆粒本身的強(qiáng)度，顆粒間相互連結(jié)的牢固性、氣孔的數(shù)量和存在形式，以及加入結(jié)合劑所起的結(jié)合能力的大小等。第三節(jié) 高溫作業(yè)性能耐火材料的高溫作業(yè)性質(zhì)，是在高溫下測(cè)定的性質(zhì)，這些性質(zhì)，有的反應(yīng)出耐火材料在該溫度下的狀態(tài)（如耐火度，荷重軟化溫度），有的反應(yīng)出耐火材料在該溫度下對(duì)某種外來作用（如溶渣，氣體，溫度，溫度急變等）的反應(yīng)。對(duì)于耐火材料而言，耐火度代表的意義與熔點(diǎn)不同，熔點(diǎn)是指純物質(zhì)熔融成液相的平衡溫度，如氧化鋁的熔點(diǎn)為2050℃,氧化硅為1713℃,莫來石為1810℃……等，但一般耐火材料并非純物質(zhì)，而由多種不同礦物組成，并有許多雜質(zhì)，故無(wú)一定的熔點(diǎn)，只有其融熔溫度范圍。耐火度可作為評(píng)定耐火原料純度和制品質(zhì)量的指標(biāo)。式中百分比應(yīng)折算成，AI2O3+SiO2=100%作為基準(zhǔn)。它是評(píng)定耐火材料質(zhì)量的一個(gè)重要指標(biāo)，更是選用確定耐火材料最高使用溫度的重要數(shù)據(jù)。幾種常見耐火制品的荷重軟化開始溫度見表（12）表12 幾種常見耐火材料的荷重軟化開始溫度磚種荷重軟化開始溫度（℃硅磚粘土磚高鋁磚半硅磚鎂磚鎂鋁磚1620～16401300～14001420～15001250～14001470～15501520～1580三、其它高溫性能重?zé)€變化V2V1重?zé)€變化是耐火制品加熱到高溫后，長(zhǎng)度的不可逆的減小或增大。相反過大的重?zé)蛎浺矔?huì)破壞砌體的幾何形狀，甚至崩塌。熱穩(wěn)定性是鑒定耐火材料質(zhì)量的重要指標(biāo)之一，耐火材料在使用時(shí)常碰到溫度波動(dòng)的情況。影響耐火制品熱穩(wěn)定性的因素是制品熱膨脹性，導(dǎo)熱性，彈性模量，制品的組織結(jié)構(gòu)及形狀、大小等。爐渣的侵蝕作用是十分復(fù)雜的，不僅有化學(xué)反應(yīng)，而且有機(jī)械磨損和物理化學(xué)作用，是耐火材料在使用過程中損毀的重要原因。影響耐火材料抗渣性的主要因素是耐火材料、熔渣的組成和性質(zhì)，耐火材料的使用溫度以及制品的組織結(jié)構(gòu)等。熱膨脹的重要性在于爐子結(jié)構(gòu)內(nèi)總是要留有適當(dāng)?shù)呐蛎浛p。耐火材料的熱膨脹性主要取決于制品的化學(xué)－礦物組成。外形尺寸的正確則是獲得較小砌縫的首要條件。制品的尺寸愈大；形狀愈復(fù)雜，保證制品外形尺寸的準(zhǔn)確性就愈困難。不同種類的耐火材料所采用的生產(chǎn)方法也各有特點(diǎn)，但它們的生產(chǎn)工序和加工方法基本是一致的，而且影響質(zhì)量因素也大致相同，所以學(xué)習(xí)耐火材料生產(chǎn)過程中的共同性的工藝過程，有助于了解各種不同耐火材料的工藝特點(diǎn)。絕大部分耐火材料所用骨料，在制磚前首先要經(jīng)過煅燒，這是因?yàn)樵V石在高溫下將會(huì)發(fā)生分解，而使直接制成的磚坯在加工熱過程中變得松散和剝裂以至成為廢品。檢選工作目前我國(guó)都是用人工檢選，這種方法勞動(dòng)強(qiáng)度大，檢選效率低，不能滿足現(xiàn)代化大生產(chǎn)的需要。另外，單一尺寸顆粒組成的泥料不能獲得致密堆積，必須按大、中、小顆粒級(jí)配才能獲得致密的坯體。影響耐火原料粉碎的因素，主要是原料本身的強(qiáng)度、硬度、塑性和水份等，同時(shí)也與破粉碎設(shè)備的特性有關(guān)。該流程生產(chǎn)能力大，顆粒容易控制；但流程復(fù)雜，需要更多的附屬設(shè)備。四、篩分耐火原料經(jīng)粉碎后，一般是大中小顆粒連續(xù)混在一起。篩分關(guān)鍵在于篩子層數(shù)和合理篩網(wǎng)孔徑，它取決于顆粒組成和粒度配合的要求。一、顆粒配比磚料的顆粒配比對(duì)坯體的致密程度有著重大的影響，只有符合緊密堆積顆粒配比，才有可能獲得最致密的成型坯體。因此在實(shí)際生產(chǎn)中，無(wú)論是原料的粉碎或泥料的制備，在生產(chǎn)操作和工藝檢查上，對(duì)大多數(shù)制品的粉料或泥料，只控制粗顆粒篩分（如1～3毫米）和細(xì)顆粒篩分（ 毫米）兩部分的數(shù)量。但在生產(chǎn)一些質(zhì)量要求較高或有特殊用途的制品時(shí)，一般不直接取用篩分后只滿足臨界粒度要求的全部篩下料；而必須將粉料進(jìn)行顆粒分級(jí)，然后以一定的比例進(jìn)行配合。后者較精確，一般誤差不超過2%，目前大多數(shù)耐火材料生產(chǎn)均采用重量配料法。另外，在確定磚料材質(zhì)配方時(shí)，主要考慮制品的質(zhì)量要求，保證制品達(dá)到規(guī)定的性能指標(biāo)，經(jīng)混練后磚料具有必要的成型性能，同時(shí)還要注意合理利用原料資源，降低成本。因此，用濕碾機(jī)混練的磚料較致密均勻。質(zhì)量好的磚料中，細(xì)粉均勻包附在顆粒表面，泥料密實(shí)成型性能好，水份分布均勻，水份不但存在顆粒表面，而且還滲入顆粒料的孔隙中。磚料需要經(jīng)過睏料過程，然后供成型使用。如今，隨著耐火材料的生產(chǎn)技術(shù)發(fā)展和原料質(zhì)量的提高，多數(shù)廠已省去了睏料工序（個(gè)別品種除外），從而簡(jiǎn)化了生產(chǎn)工藝。坯體的密度程度主要取決于泥料的性質(zhì)、壓機(jī)壓力、壓制程序、增壓速度和加壓時(shí)間等幾個(gè)條件。等坯體具有一定強(qiáng)度時(shí)脫模，涼干修坯，這種方法適用于生產(chǎn)薄壁中制品，如生產(chǎn)熱電偶套管，高溫爐管及坩堝和熔融石英質(zhì)浸入或長(zhǎng)水口制品等均用此法。（3）半干成型（或干壓成型）指用含水量在3～7%左右的泥料制備坯體的方法。它的泥料含水量較半干成型法要高些，可達(dá)10～12%這種方法適合于形狀復(fù)雜和批量小的制品生產(chǎn)。二、半干成型的壓制過程半干成型磚坯的過程是一個(gè)在外力作用下顆粒密集和空氣排出形成致密坯體的過程。第二階段：坯體被壓縮到一定密度后，當(dāng)壓力增加時(shí)，物料開始發(fā)生脆性及彈性變形，顆粒的棱角被壓掉及顆粒受壓而變形，使坯體繼續(xù)被壓縮。磚坯的上述壓制特性說明：坯體自然堆積密度愈大，愈易壓致密。在壓制時(shí)，發(fā)現(xiàn)沿加壓方向顏色深淺不同，上部顏色深，下部則較淺。隨著遠(yuǎn)離受壓面壓力逐漸減少，同時(shí)在垂直于加壓方向的受壓面上，由于泥料顆粒與模型間的外磨擦力較顆粒間的內(nèi)磨擦力大，因而同一平面上各點(diǎn)的壓強(qiáng)也各不相同。四、彈性后效與層裂所謂彈性后效是指當(dāng)磚坯已壓緊到一定致密程度時(shí)，所施加的壓力除去，內(nèi)部產(chǎn)生的彈性力使坯體發(fā)生膨脹的現(xiàn)象，這種現(xiàn)象是由于泥料內(nèi)含有空氣和水份，在成型加壓時(shí)它們發(fā)生壓縮和遷移，而在去壓后，又發(fā)生再遷移和膨脹，而引起坯體的體積膨脹，當(dāng)坯體的強(qiáng)度抵擋了這種體積膨脹時(shí)，磚坯內(nèi)部就會(huì)產(chǎn)生平行于受壓面的平行裂紋——層裂。據(jù)上述原因，在成型操作中必須掌握先輕后重、分段加壓的操作方法，使泥料內(nèi)的空氣充分排出，如果采用液壓機(jī)時(shí)初期加壓速度不能過快，在磚模的設(shè)計(jì)上，應(yīng)注意考慮一定的錐度，以使排氣和取磚，減少層裂的產(chǎn)生。水份在磚料中起著結(jié)合和潤(rùn)滑作用，但并不意味著水份越多就越好。六、成型設(shè)備及模具尺寸的確定國(guó)內(nèi)耐火材料生產(chǎn)中廣泛采用的成型設(shè)備是摩擦壓磚機(jī)、杠桿壓磚機(jī)、液壓機(jī)、回轉(zhuǎn)壓磚機(jī)、震動(dòng)成型機(jī)等，近年來為提高制品的密度，許多廠家采用了自動(dòng)化操作的高壓力液壓機(jī)，不僅成型質(zhì)量提高，而且改善了勞動(dòng)環(huán)境。模板表面光潔度好，平整，硬度高。７、厚度超過１５０mm時(shí)，應(yīng)盡量考慮雙面加壓。然后送往燒成，其干燥目的是排除磚坯的水份、達(dá)到規(guī)定進(jìn)窯所要求的殘余水份含量，以避免由于磚坯進(jìn)窯水份高，在燒成升溫比較快時(shí)，水份急劇排出而造成磚坯的開裂。可塑成型和注澆成型由于坯體水份含量高兩個(gè)干燥階段都要經(jīng)過，而半干法成型和干法成型一般只有減速干燥階段。干燥工藝中，推車時(shí)間間隔為１５～４５分鐘左右。適用于干燥大型及特異型制品，熱源來自于預(yù)熱空氣。在窯爐帶有很長(zhǎng)的干燥段帶的情況下，有的產(chǎn)品可以取消干燥工序，這樣可以縮短生產(chǎn)周期，減少人力，物力及損耗，有利于環(huán)保除塵。在工藝上造成不合格半成品的主要原因是粉料、顆粒過粗，拌料不勻，做成坯體疏松和麻面。第五節(jié) 燒成我們稱磚坯進(jìn)行煅燒的熱處理過程為燒成。耐火制品的燒成過程包括三個(gè)過程：裝窯、焙燒和出窯。即每層磚要拉平，不使磚垛歪斜；每一列磚，每一垛磚都要穩(wěn)固；磚垛及隧道都要成一條直線。此外，窯墻、窯頂散熱較大，磚垛的外部比中心受熱要差，因而外通道的面積應(yīng)比內(nèi)通道大。通常情況下要制定裝窯圖裝窯，但如果裝窯操作不當(dāng)，也會(huì)使燒后的制品合格率降低，因此，在耐火材料生產(chǎn)中為了避免磚坯間因高溫?zé)蓵r(shí)粘結(jié)在一起，以及減少燒成制品的扭曲變形，～3毫米的填砂。耐火制品的燒成可用兩種加熱方式完成，即低溫長(zhǎng)時(shí)間燒成和高溫短時(shí)間燒成。并同時(shí)包含著坯體發(fā)生理化反應(yīng)及收縮或膨脹的進(jìn)行。耐火制品的整個(gè)燒成過程中的要求，取決于制品內(nèi)部進(jìn)行的物理——化學(xué)變化過程中所產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力大小和所需要的溫度、時(shí)間。三、出窯出窯是制品的冷卻和取出階段，此階段是出現(xiàn)制品缺邊掉角等外觀質(zhì)量缺陷的主要環(huán)節(jié)，會(huì)造成成品合格率的降低。第六節(jié) 成品檢驗(yàn)及堆放方法一、成品檢驗(yàn)成品檢驗(yàn)的目的在于檢選合格的產(chǎn)品和控制生產(chǎn)，改進(jìn)操作，一般分外觀檢驗(yàn)和理化測(cè)定。扭曲扭曲是耐火制品不按圖紙要求而出現(xiàn)的彎曲變形。當(dāng)在測(cè)量制品缺棱深度時(shí)，沿制品兩邊夾角的等分線方向，測(cè)量缺棱的最深處。檢驗(yàn)渣蝕時(shí)，是在有渣蝕的制品上用鋼尺測(cè)量渣蝕的厚度和面積，若超出規(guī)定要求，則判為廢品。生燒品（欠燒制品）生燒品是采用同一工藝生產(chǎn)的制品，燒成后外觀顏色與正常生產(chǎn)的制品有顯著不同，尺寸收縮不足，斷面打開，顆粒顯著不斷開的制品。二、成品堆放成品經(jīng)檢驗(yàn)后，應(yīng)按制品種類（粘土質(zhì)、高鋁質(zhì)，硅質(zhì)及鎂質(zhì)等），用途（高爐磚，流鋼磚，焦?fàn)t磚等），磚號(hào)和等級(jí)分別進(jìn)行堆放。直角形及單重小于12公斤的磚，按楔形磚的堆放方法碼放。不論在什么樣方法的磚垛上須設(shè)有明顯標(biāo)志或在磚垛頂部樹立一塊磚作標(biāo)記。此外，空氣中粉塵濃度越高；粉塵粒度越細(xì)，其危害性也越大。另外，耐火材料生產(chǎn)機(jī)械化程度的提高和實(shí)現(xiàn)某些工序（特別是粉碎，混練工序）的搖控操作等，都對(duì)防塵起了重要作用。否則會(huì)影響制品的質(zhì)量。這也是減少空氣中含塵濃度的重要措施之一。它是通過含塵氣體在旋風(fēng)除塵器中作旋風(fēng)除塵器中作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)后，粉塵在離心力的作用下與氣體分離，其除塵效率達(dá)70～80%，是一種廣泛應(yīng)用的除塵器。其除塵效率高達(dá)99%以上，是現(xiàn)今比較理想的除塵設(shè)備。粘土制品是歷史最悠久、用途最廣的耐火材料，在常用耐火材料中所占比例最大。詳見國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)表31。表31 粘土質(zhì)耐火磚國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)牌號(hào)項(xiàng)目指 標(biāo)N1N2aN2bN3aN3bN4N5N6耐火度℃2kg/cm2荷重軟化溫度℃重?zé)€收縮14002h13502h氣孔率%耐壓強(qiáng)度kg/cm2175201400+2230017301350+242501730+26200171013202420017102615016901300242001670+261501580+28150第二節(jié) 粘土原料生產(chǎn)粘土質(zhì)耐火材料的主要原料是天然粘土質(zhì)礦物。這都是與其所含有的雜質(zhì)成份有關(guān)，因?yàn)殡s質(zhì)會(huì)對(duì)粘土起染色作用。半硬壓粘土通常呈灰色或白色，狀態(tài)多呈較致密的塊狀，其可塑性不如軟質(zhì)粘土。另外，粘土按其耐火度可分三種，耐火粘土：高于1580℃，難熔粘土:1350～1580℃，易熔粘土:低于1350℃。在耐火粘土中主要有以下雜質(zhì)礦物。硫化鐵和碳酸亞鐵是化合物的代表，其有害作用相似，它們?cè)谳^高溫度時(shí)形成熔洞和小氣泡；在低溫?zé)Y(jié)粘土以前（1200℃以下），它不與粘土起反應(yīng)，所以不易發(fā)覺。粘土中有時(shí)有較多量或集中狀態(tài)存在的這類化合物（主要是碳酸鈣），這能使燒后的粘土中含有游離氧化鈣的顆?；虍a(chǎn)生熔洞，我們通常指鈣、鎂、碳酸鹽和硫酸鹽的方解石，白云石，菱鎂礦、石膏等。有機(jī)物使粘土的灼燒減量增加，在碳質(zhì)粘土中，灼燒減量可由一般的10～13%增大到20～30%；有機(jī)物在粘土加熱時(shí)被燒掉，從而提高燒后粘土的氣孔率。三、耐火粘土的工藝性質(zhì)分散性粘土的結(jié)合性和燒結(jié)性主要取決于粘土中最細(xì)小顆粒組分（～）的含量。粘土可塑性強(qiáng)弱取決于粘土礦物的性質(zhì)，微粒的數(shù)量和大小等。（4）除去非塑性的其它物質(zhì)。粘土結(jié)合性的強(qiáng)弱，決定了磚料中瘠性材料的用量，粘土分散程度越高，一般結(jié)合性也愈強(qiáng)。因此，根據(jù)可塑性可以判斷結(jié)合性。大部分耐火粘土的加熱收縮開始于600～650℃，在900～1000℃以前收縮緩慢，在900～1000℃以上時(shí)收縮急劇增加，且在1250～1350℃時(shí)終止。燒結(jié)性能好的粘土可以燒成吸水率小于1～2%，～。粘土磚的生產(chǎn)方法按成型料水份的不同分為半干法（水份4～10%）、可塑法（水份10～20%）和注漿法（水份35～65%），目前可塑法和注漿法都已逐漸被淘汰，一般都采用半干法。一