【正文】 在發(fā)達(dá)國(guó)家：耐火材料的生產(chǎn)產(chǎn)量下降，平均價(jià)格在上升，如表 1： 美 國(guó) 日 本 產(chǎn)量 （萬(wàn)噸） 平均價(jià)格（元 /噸） 產(chǎn)量 （萬(wàn)噸） 平均價(jià)格 （萬(wàn)日元 /噸） 1980年 480 370 270 10 2022年 350 650 133 15 下降 27% 上漲 % 下降 51% 上漲 50% 表 1美國(guó)與日本耐火材料的生產(chǎn)情況 2022/5/24 材料科學(xué)與工程學(xué)院 29 我國(guó)耐火材料的發(fā)展?fàn)顩r 在我國(guó)， 解放前 耐火材料的年產(chǎn)量?jī)H為 ，產(chǎn)品單一，只能生產(chǎn) 粘土磚和硅磚 ，生產(chǎn)簡(jiǎn)陋，多為手工作坊式。具體應(yīng)用范圍：鋼鐵工業(yè)占 70%，水泥與石灰工業(yè)占 7%，陶瓷工業(yè)占 6%，玻璃工業(yè)占3～ 4%，石化工業(yè)占 4%，有色金屬工業(yè)占2～ 3%，其他 6%。 耐火材料自從 19世紀(jì)開始隨著鋼鐵工業(yè)、有色金屬工業(yè)、水泥與石灰工業(yè)、玻璃工業(yè)及化工工業(yè)的發(fā)展而發(fā)展。 2022/5/24 材料科學(xué)與工程學(xué)院 26 五、耐火材料的歷史與發(fā)展 郭沫若曾說(shuō)過(guò) “自從舊石器時(shí)代以來(lái)陶瓷出現(xiàn) 5000年歷史，中國(guó)文明史即為陶瓷發(fā)展史”。 3．耐火材料的壽命與使用條件關(guān)系密切。 按燒制方法分 2022/5/24 材料科學(xué)與工程學(xué)院 24 特致密制品，顯氣孔率低于 3%； 高致密制品，顯氣孔率為 3%～ 10%； 致密制品，顯氣孔率為 10%～ 16%； 燒結(jié)制品，顯氣孔率為 16%～ 20%； 普通制品，顯氣孔率為 20%～ 30%； 輕質(zhì)制品，顯氣孔率為 45%～ 85%； 超級(jí)輕質(zhì)制品，顯氣孔率高于 85%。 不燒磚： 不經(jīng)過(guò)高溫?zé)桑瑑H經(jīng)過(guò)干燥或 熱處理得到的定性耐火制品。 不定性耐火材料 ，也稱散狀耐火材料，在現(xiàn)場(chǎng)按照具體要求施工成一定形狀的耐火材料。 的銳角。 2022/5/24 材料科學(xué)與工程學(xué)院 21 根據(jù)耐火度的高低 普通耐火材料： 1580～ 1770℃ 高級(jí)耐火材料： 1770～ 2022 ℃ 特級(jí)耐火材料： 2022℃ 依據(jù)形狀及尺寸的不同 標(biāo)普型： 230mm 113mm 65mm；不多于 4個(gè) 量 尺，（尺寸比） Max:Min4:1； 異 型： 不多于 2個(gè)凹角，（尺寸比） Max:Min6:1；或有一個(gè) 50～ 70176。CaO為主要成分的耐火材料（鎂質(zhì)、石灰質(zhì)、鎂鉻質(zhì)、鎂硅質(zhì)、白云石質(zhì)耐火制品及其不定形材料）。 此類耐火材料在高溫狀況下對(duì)酸 、 堿性介質(zhì)的化學(xué)侵蝕都具有一定的穩(wěn)定性 ， 尤其對(duì)弱酸 、 弱堿的侵蝕具有較好的抵抗能力 。 按化學(xué)特性分 （ 1）酸性耐火材料 2022/5/24 材料科學(xué)與工程學(xué)院 19 （ 2） 中性耐火材料 中性耐火材料按嚴(yán)格意義講是指 碳質(zhì) 耐火材料 。 硅質(zhì) 耐火材料中游離二氧化硅含量很高 (大于94%)， 是酸性最強(qiáng)的耐火材料； 粘土質(zhì) 耐火材料中游離二氧化硅含量較少 ， 是弱酸性的； 半硅質(zhì) 耐火材料居于期間 。 2022/5/24 材料科學(xué)與工程學(xué)院 15 （ 6）特種耐火材料 特種耐火材料又可分為如下品種： 碳質(zhì)制品：包括碳磚和石墨制品； 純氧化物制品：包括氧化鋁制品、氧化鋯制 品、氧化鈣制品等； 非氧化物制品：包括碳化硅、碳化硼、氮化 硅、氮化硼、硼化鋯、硼化 鈦、塞倫 (Sialon）、阿倫 (Alon) 制品等。 （ 5） 含鋯耐火材料 含鋯耐火材料是指以氧化鋯 （ ZrO2） 、 鋯英石等含鋯材料為原料生產(chǎn)的耐火材料 。其主要礦物成分為方鎂石和方鈣石（氧化鈣）。 2022/5/24 材料科學(xué)與工程學(xué)院 13 （ 3） 白云石質(zhì)耐火材料 以天然白云石為主要原料生產(chǎn)的堿性耐火材料稱為白云石質(zhì)耐火材料。 2022/5/24 材料科學(xué)與工程學(xué)院 12 鎂橄欖石質(zhì)及鎂硅質(zhì)制品：此種鎂質(zhì)材料中除含有主成分 MgO外 ， 第二化學(xué)成分為 SiO2。 2022/5/24 材料科學(xué)與工程學(xué)院 11 （ 2） 鎂質(zhì)耐火材料 鎂質(zhì)耐火材料是指以鎂砂為主要原料 ， 以方鎂石為主晶相 ， MgO含量大于 80%的堿性耐火材料 。 2022/5/24 材料科學(xué)與工程學(xué)院 10 （ 1） 硅質(zhì)耐火材料 含 SiO2在 90%以上的材料通常稱為硅質(zhì)耐火材料 ，主要包括硅磚及熔融石英制品。 人工合成原料： 如工業(yè)氧化鋁、碳化硅、氮化硅、莫來(lái)石、合成堇青石 (M2A2S5)、鎂鋁尖晶石(MA)、 ZrO2等。 2022/5/24 材料科學(xué)與工程學(xué)院 6 緒 論 耐火材料 定義 耐火材料 的原料 耐火材料 的分類 耐火材料 的特點(diǎn) 寶鋼耐火材料 的應(yīng)用 耐火材料的 歷史與發(fā)展 2022/5/24 材料科學(xué)與工程學(xué)院 7 一、耐火材料的定義 傳統(tǒng)的定義：耐火度不小于 1580℃ 的 無(wú)機(jī)非金屬材料； ISO的定義：耐火度不小于 1500℃ 的 無(wú)機(jī)非金屬材料及制品。本課程介紹常用耐火材料的基本性能，應(yīng)用范圍以及易懂的生產(chǎn)工藝與原料知識(shí)。 2022/5/24 材料科學(xué)與工程學(xué)院 5 耐火材料是冶金、建材、化工、機(jī)械等工業(yè)高溫窯爐及物件的重要基礎(chǔ)材料。耐火材料的應(yīng)用除大量使用在鋼鐵工業(yè)外，還有有色冶金工業(yè)、輕工、建材、化工、軍工等。近年，潔凈鋼需求不斷增長(zhǎng)，爐外精煉技術(shù)大量采用，對(duì)耐火材料提出更高要求，耐火材料 不但要長(zhǎng)壽，還要不能污染鋼水，甚至能凈化鋼水 。 2022/5/24 材料科學(xué)與工程學(xué)院 3 二、知識(shí)模塊順序及對(duì)應(yīng)的學(xué)時(shí) “耐火材料工藝學(xué)”主要涉及耐火材料的化學(xué)礦物組成及生產(chǎn)工藝與性能、顯微結(jié)構(gòu)及其損毀之間的關(guān)系。 2022/5/24 材料科學(xué)與工程學(xué)院 2 理論課與實(shí)踐課教學(xué)內(nèi)容 一、課程在本專業(yè)的定位與課程目標(biāo) “耐火材料工藝學(xué)”長(zhǎng)期以來(lái)一直是本專業(yè)本科學(xué)生必修的專業(yè)主干課程之一。要求學(xué)生通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)，掌握耐火材料的組成、結(jié)構(gòu)、制備、性能、應(yīng)用之間關(guān)系的基本規(guī)律，并接受耐火材料的制備、性能測(cè)試和結(jié)構(gòu)分析等基本技能的實(shí)踐訓(xùn)練，對(duì)國(guó)內(nèi)外耐火材料科學(xué)研究的前沿有一定的認(rèn)識(shí)，為將來(lái) 在本領(lǐng)域從事科學(xué)研究、技術(shù)開發(fā)、生產(chǎn)運(yùn)行、工程設(shè)計(jì)及經(jīng)營(yíng)管理等工作 打下良好的基礎(chǔ)。 Al2O3SiO2系耐火材料和堿性耐火材料是耐火材料中兩大主要部分，隨著冶煉技術(shù)的進(jìn)步，這部分耐火材料無(wú)論在產(chǎn)品結(jié)構(gòu)上，還是在產(chǎn)品性能上都發(fā)生了較大變化。因此，國(guó)內(nèi)外開展了對(duì)非氧化物、純氧化物材料及其復(fù)合材料和組織結(jié)構(gòu)等特種耐火材料方面的研究。因此，本課程教學(xué)在內(nèi)容和課時(shí)分配上安排如下： 2022/5/24 材料科學(xué)與工程學(xué)院 4 三、課程的重點(diǎn)、難點(diǎn)及解決辦法 課程的 重點(diǎn)主要為 定型耐火材料的性能、加工及碳復(fù)合耐火材料生產(chǎn)工藝及其相關(guān)性能的檢測(cè)教學(xué)實(shí)驗(yàn)，課程的 難點(diǎn)主要為 耐火材料組成、結(jié)構(gòu)、性能與應(yīng)用之間的關(guān)系。了解它們的性能及選用合適的耐火材料對(duì)于生產(chǎn)控制及降低成本有重要的意義。 這門課程是從事耐火材料生產(chǎn)、研究、應(yīng)用和貿(mào)易的人員的必修之課，其重要性不言而喻。 2022/5/24 材料科學(xué)與工程學(xué)院 8 二、耐火材料所用原料 天然礦石原料： 如耐火粘土、硅石、礬土、菱鎂礦、白云石、石墨、鋯英石、藍(lán)晶石、紅柱石、硅線石等。 2022/5/24 材料科學(xué)與工程學(xué)院 9 三、耐火材料的分類 按化學(xué)礦物組成分 此種分類法能夠很直接地表征各種耐火材料的基本組成和特性，在生產(chǎn)、使用、科研上是常見的分類法，具有較強(qiáng)的實(shí)際應(yīng)用意義。 硅磚以硅石為主要原料生產(chǎn)，其 SiO2含量一般不低于 93%，主要礦物組成為磷石英和方石英 。 鎂質(zhì)制品： MgO含量 ≥87%， 主要礦物為方鎂石； 鎂鋁質(zhì)制品：含 MgO 75%， Al2O3含量一般為 78% ， 主要礦物成分為方鎂石和鎂鋁尖晶石（ MgAl2O4） ； 鎂鉻質(zhì)制品：含 MgO60% ， Cr2O3含量一般在20%以下 ， 主要礦物成分為方鎂石和鉻尖晶石 。 鎂橄欖石磚比鎂硅磚含有更多的 SiO2， 前者的主要礦物成分為鎂橄欖石 ， 其次為方鎂石；后者的主要礦物為方鎂石 ， 其次鎂橄欖石 ； 鎂鈣質(zhì)制品：此種鎂質(zhì)材料中含有一定量的 CaO,主要礦物成分除方鎂石外還含有一定量的硅酸二鈣 （ 2 CaO?SiO2） 。 主要化學(xué)成分為： 3042%的 MgO和 4060%的 CaO，二者之和一般應(yīng)大于 90%。 2022/5/24 材料科學(xué)與工程學(xué)院 14 （ 4） 碳復(fù)合耐火材料 碳復(fù)合耐火材料是指以不同形態(tài)的碳素材料與相應(yīng)的耐火氧化物復(fù)合生產(chǎn)的耐火材料。 含鋯耐火材料制品通常包括鋯英石制品 、 鋯莫來(lái)石制品 、鋯剛玉制品等 。 2022/5/24 材料科學(xué)與工程學(xué)院 16 分類 類別 主要化學(xué)成分 主要礦物成分 硅質(zhì)制品 硅磚 石英玻璃 SiO2 SiO2 磷石英、方石英 石英玻璃 硅酸鋁質(zhì)制品 半硅磚 粘土磚 高鋁磚 SiO Al2O3 SiO Al2O3 SiO Al2O3 莫來(lái)石、方石英 莫來(lái)石、方石英 莫來(lái)石、剛玉 鎂質(zhì)制品 鎂磚（方鎂石磚） 鎂鋁磚 鎂鉻磚 鎂橄欖石磚 鎂硅磚 鎂鈣磚 鎂白云石磚 鎂碳磚 MgO MgO、 Al2O3 MgO、 Cr2O3 MgO、 SiO2 MgO、 SiO2 MgO、 CaO MgO、 CaO MgO、 C 方鎂石 方鎂石、鎂鋁尖晶石 方鎂石、鎂鉻尖晶石 鎂橄欖石、方鎂石 方鎂石、鎂橄欖石 方鎂石、硅酸二鈣 方鎂石、氧化鈣 方鎂石、無(wú)定形碳 （或石墨） 2022/5/24 材料科學(xué)與工程學(xué)院 17 分類 類別 主要化學(xué)成分 主要礦物成分 白云石質(zhì)制品 白云石磚 CaO、 MgO 氧化鈣、方鎂石 鉻質(zhì)制品 鉻磚 鉻鎂磚 Cr2O Fe2O3 Cr2O MgO 鉻鐵礦 鎂鉻尖晶石、方鎂石 碳質(zhì)制品 碳磚 石墨制品 碳化硅制品 C C SiC 無(wú)定形碳（或石墨） 石墨 碳化硅 鋯質(zhì)制品 鋯英石磚 ZrO SiO2 鋯英石 特殊制品 純氧化物制品 Al2O ZrO MgO、CaO 剛玉、高溫型 ZrO 方鎂石、氧化鈣 碳化物、 氮化物、 硅化物、 硼化物、 金屬陶瓷等 2022/5/24 材料科學(xué)與工程學(xué)院 18 通常是指其中含有相當(dāng)數(shù)量 二氧化硅 的耐火材料 。 也有將鋯英石質(zhì)耐火材料和碳化硅質(zhì)耐火材料歸入酸性耐火材料的 ，因?yàn)榇祟惒牧现泻休^高的 SiO2或在高溫狀態(tài)下能形成 SiO2。但通常也將以三價(jià)氧化物為主體的高鋁質(zhì) 、 剛玉質(zhì) 、鋯剛玉質(zhì) 、 鉻質(zhì)耐火材料歸入中性耐火材料 （ 兩性氧化物如 Al2O Cr2O3等 ） 。 2022/5/24 材料科學(xué)與工程學(xué)院 20 （ 3） 堿性耐火材料 一般是指以 MgO、