第1章 耐火材料的組成與性質(zhì)-熱能

1、省部共建耐火材料與冶金國家重點實驗室作業(yè)題作業(yè)題（自選自選5個題目，上交作業(yè)時，請按學(xué)號次序排好個題目，上交作業(yè)時，請按學(xué)號次序排好）：）：1、耐火材料的定義，決定耐火材料性質(zhì)的三個基本因素。、耐火材料的定義，決定耐火材料性質(zhì)的三個基本因素。2、耐火材料在高溫下?lián)p毀的原因有哪些？、耐火材料在高溫下?lián)p毀的原因有哪些？2、耐火材料按化學(xué)屬性分類時分為哪三類，各包括哪些耐火材料？、耐火材料按化學(xué)屬性分類時分為哪三類，各包括哪些耐火材料？3、耐火材料的性質(zhì)主要包括哪些。、耐火材料的性質(zhì)主要包括哪些。4、耐火材料礦物組成分類，哪部分先被侵蝕？、耐火材料礦物組成分類，哪部分先被侵蝕？5、耐火材料骨料和基質(zhì)

2、有哪兩種結(jié)合形態(tài)，各有何特點？、耐火材料骨料和基質(zhì)有哪兩種結(jié)合形態(tài)，各有何特點？6、什么是氣孔率、顯氣孔率、閉氣孔率和吸水率？、什么是氣孔率、顯氣孔率、閉氣孔率和吸水率？7、什么是體積密度、真密度和真比重？、什么是體積密度、真密度和真比重？8、什么是熱膨脹，表示方法有哪些，有何實際意義？、什么是熱膨脹，表示方法有哪些，有何實際意義？9、什么是耐火材料的力學(xué)性能，包括哪些？、什么是耐火材料的力學(xué)性能，包括哪些？10、什么是耐壓強度、抗折強度、高溫蠕變性能、什么是耐壓強度、抗折強度、高溫蠕變性能11、什么是耐火度，其與熔點的區(qū)別是什么，影響耐火度的主要因素是什么？、什么是耐火度，其與熔點的區(qū)別是什

3、么，影響耐火度的主要因素是什么？12、什么是高溫荷重軟化溫度，影響它的因素有哪些，通常所說的荷重軟化點指什么？、什么是高溫荷重軟化溫度，影響它的因素有哪些，通常所說的荷重軟化點指什么？13、什么是高溫體積穩(wěn)定性，重?zé)€變化？、什么是高溫體積穩(wěn)定性，重?zé)€變化？14、一般材料的重?zé)际鞘湛s的，為什么在砌筑窯爐等熱工設(shè)備時還要留膨脹縫？、一般材料的重?zé)际鞘湛s的，為什么在砌筑窯爐等熱工設(shè)備時還要留膨脹縫？15、什么是熱震穩(wěn)定性，一般認(rèn)為材料具備什么性能時有較好的熱震穩(wěn)定性？、什么是熱震穩(wěn)定性，一般認(rèn)為材料具備什么性能時有較好的熱震穩(wěn)定性？16、什么是抗渣蝕性能，熔渣侵蝕機理有哪幾種方式？、什么是抗

4、渣蝕性能，熔渣侵蝕機理有哪幾種方式？ 省部共建耐火材料與冶金國家重點實驗室桑紹柏桑紹柏 段紅娟段紅娟武漢科技大學(xué)材料與冶金學(xué)院武漢科技大學(xué)材料與冶金學(xué)院省部共建耐火材料與冶金國家重點實驗室 耐火材料可用作高溫窯爐等熱工設(shè)備的結(jié)構(gòu)材料耐火材料可用作高溫窯爐等熱工設(shè)備的結(jié)構(gòu)材料以及工業(yè)用的高溫容器和部件，能承受在其中進行的以及工業(yè)用的高溫容器和部件，能承受在其中進行的各種物理化學(xué)變化及機械作用；是冶金、玻璃、水泥、各種物理化學(xué)變化及機械作用；是冶金、玻璃、水泥、陶瓷、機械熱加工、石油化工、動力和國防工業(yè)等高陶瓷、機械熱加工、石油化工、動力和國防工業(yè)等高溫工業(yè)所必須的重要基礎(chǔ)材料。溫工業(yè)所必須的重要

5、基礎(chǔ)材料。省部共建耐火材料與冶金國家重點實驗室 本課程介紹常用耐火材料的基本性能，應(yīng)用范圍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。以及易懂的生產(chǎn)工藝與原料知識。 這門課程是從事耐火材料生產(chǎn)、研究、應(yīng)用和貿(mào)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。易的人員的必修之課，其重要性不言而喻。省部共建耐火材料與冶金國家重點實驗室緒緒 論論一、耐火材料的定義一、耐火材料的定義 傳統(tǒng)的定義：耐火度不小于傳統(tǒng)的定義：耐火度不小于15801580的無機非金屬材料；的無機非金屬材料； ISO ISO的定義：化學(xué)與物理性質(zhì)允許其在高溫環(huán)境下使用的

6、非的定義：化學(xué)與物理性質(zhì)允許其在高溫環(huán)境下使用的非金屬（并不排除含有一定比例的金屬）材料與產(chǎn)品。金屬（并不排除含有一定比例的金屬）材料與產(chǎn)品。省部共建耐火材料與冶金國家重點實驗室二、耐火材料的分類二、耐火材料的分類 耐火材料品種繁多、用途各異，有必要對耐火材料耐火材料品種繁多、用途各異，有必要對耐火材料進行科學(xué)分類，以便于科學(xué)研究、合理選用和管理。耐火進行科學(xué)分類，以便于科學(xué)研究、合理選用和管理。耐火材料的分類方法很多，其中主要有化學(xué)屬性分類法、化學(xué)材料的分類方法很多，其中主要有化學(xué)屬性分類法、化學(xué)礦物組成分類法、生產(chǎn)工藝分類法、材料形態(tài)分類法等多礦物組成分類法、生產(chǎn)工藝分類法、材料形態(tài)分類法

7、等多種方法。種方法。省部共建耐火材料與冶金國家重點實驗室1 1、按供貨形態(tài)分類、按供貨形態(tài)分類 定型制品：燒成磚、不燒磚；定型制品：燒成磚、不燒磚； 不定形耐火材料（散狀料）：澆注料、搗打料等。不定形耐火材料（散狀料）：澆注料、搗打料等。標(biāo)普型：標(biāo)普型：230mm230mm113mm113mm65mm65mm； 不多于不多于4 4個量尺，（尺寸比）個量尺，（尺寸比）Max:Min4:1Max:Min4:1；異異 型：不多于型：不多于2 2個凹角，（尺寸比）個凹角，（尺寸比）Max:Min6:1Max:Min6:1； 或有一個或有一個50507070的銳角；的銳角；特異型：（尺寸比）特異型：（尺

8、寸比） Max:Min8:1Max:Min8:1； 或不多于或不多于4 4個凹角；或有一個個凹角；或有一個30305050的銳角。的銳角。省部共建耐火材料與冶金國家重點實驗室 按化學(xué)屬性分類對于了解耐火材料的化學(xué)性質(zhì)，判斷耐按化學(xué)屬性分類對于了解耐火材料的化學(xué)性質(zhì)，判斷耐火材料在實際使用過程中與接觸物之間的化學(xué)作用情況具有火材料在實際使用過程中與接觸物之間的化學(xué)作用情況具有重要意義。重要意義。2. 按化學(xué)性質(zhì)分類按化學(xué)性質(zhì)分類 耐火材料在使用過程中除承受高溫作用外，往往伴隨著耐火材料在使用過程中除承受高溫作用外，往往伴隨著熔渣（液態(tài)）及氣體等化學(xué)侵蝕。為了保證耐火材料在使用熔渣（液態(tài)）及氣體等

9、化學(xué)侵蝕。為了保證耐火材料在使用中有足夠的抵抗侵蝕介質(zhì)侵蝕能力，中有足夠的抵抗侵蝕介質(zhì)侵蝕能力，選用的耐火材料的化學(xué)選用的耐火材料的化學(xué)屬性應(yīng)與侵蝕介質(zhì)的化學(xué)屬性相同或接近。屬性應(yīng)與侵蝕介質(zhì)的化學(xué)屬性相同或接近。 耐火材料按化學(xué)屬性大致可分為酸性耐火材料、中性耐耐火材料按化學(xué)屬性大致可分為酸性耐火材料、中性耐火材料、堿性耐火材料?；鸩牧稀A性耐火材料。 省部共建耐火材料與冶金國家重點實驗室（1）酸性耐火材料）酸性耐火材料 通常是指其中含有相當(dāng)數(shù)量通常是指其中含有相當(dāng)數(shù)量二氧化硅二氧化硅的耐火材料。的耐火材料。 硅質(zhì)硅質(zhì)耐火材料中游離二氧化硅含量很高耐火材料中游離二氧化硅含量很高(大于大于93%

10、)，是，是酸性最強的耐火材料；酸性最強的耐火材料； 粘土質(zhì)粘土質(zhì)耐火材料中游離二氧化硅含量較少，是弱酸性的；耐火材料中游離二氧化硅含量較少，是弱酸性的； 半硅質(zhì)半硅質(zhì)耐火材料居于期間。也有將鋯英石質(zhì)耐火材料歸耐火材料居于期間。也有將鋯英石質(zhì)耐火材料歸入酸性耐火材料的，因為此類材料中含有較高的入酸性耐火材料的，因為此類材料中含有較高的SiO2或在高或在高溫狀態(tài)下能形成溫狀態(tài)下能形成SiO2。省部共建耐火材料與冶金國家重點實驗室（2）中性耐火材料）中性耐火材料 中性耐火材料按嚴(yán)格意義講是指中性耐火材料按嚴(yán)格意義講是指碳質(zhì)碳質(zhì)耐火材料。但通常耐火材料。但通常也將以三價氧化物為主體的高鋁質(zhì)、剛玉質(zhì)、鋯

11、剛玉質(zhì)、鉻也將以三價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（兩性氧化物如質(zhì)耐火材料歸入中性耐火材料（兩性氧化物如Al2O3、Cr2O3等）。等）。 此類耐火材料在高溫狀況下對酸、堿性介質(zhì)的化學(xué)侵蝕此類耐火材料在高溫狀況下對酸、堿性介質(zhì)的化學(xué)侵蝕都具有一定的穩(wěn)定性，尤其對弱酸、弱堿的侵蝕具有較好的都具有一定的穩(wěn)定性，尤其對弱酸、弱堿的侵蝕具有較好的抵抗能力。抵抗能力。省部共建耐火材料與冶金國家重點實驗室（3）堿性耐火材料）堿性耐火材料 一般是指以一般是指以MgO、CaO或以或以MgOCaO為主要成分的耐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

12、制火材料（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）。品及其不定形材料）。 這類耐火材料的耐火度都比較高，對堿性介質(zhì)的化學(xué)侵這類耐火材料的耐火度都比較高，對堿性介質(zhì)的化學(xué)侵蝕具有較強的抵抗能力。蝕具有較強的抵抗能力。 省部共建耐火材料與冶金國家重點實驗室3. 按化學(xué)礦物組成分類按化學(xué)礦物組成分類 此種分類法能夠很直接地表征各種耐火材料的基本組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，具有成和特性，在生產(chǎn)、使用、科研上是常見的分類法，具有較強的實際應(yīng)用意義。較強的實際應(yīng)用意義。 省部共建耐火材料與冶金國家重點實驗室（1）硅質(zhì)耐

13、火材料）硅質(zhì)耐火材料 含含SiO2在小于在小于93%但大于但大于85%的材料通常稱為硅質(zhì)耐火的材料通常稱為硅質(zhì)耐火材料材料，主要包括硅磚及熔融石英制品。，主要包括硅磚及熔融石英制品。含含SiO2在大于在大于93%的的材料成為硅石耐火材料。硅磚以硅石為主要原料生產(chǎn)，其材料成為硅石耐火材料。硅磚以硅石為主要原料生產(chǎn)，其SiO2含量一般不低于含量一般不低于93%，主要礦物組成為磷石英和方石英，主要礦物組成為磷石英和方石英。 （2）鎂質(zhì)耐火材料）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，相，MgO含量大于含量大于80%的堿性耐火材

14、料。的堿性耐火材料。 鎂質(zhì)制品：鎂質(zhì)制品： MgO含量含量87%，主要礦物為方鎂石。，主要礦物為方鎂石。 省部共建耐火材料與冶金國家重點實驗室（3）白云石質(zhì)耐火材料）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。云石質(zhì)耐火材料。主要化學(xué)成分為：主要化學(xué)成分為：30-42%的的MgO和和40-60%的的CaO，二者之和一般應(yīng)大于，二者之和一般應(yīng)大于90%。其主要礦物成分。其主要礦物成分為方鎂石和方鈣石（氧化鈣）。為方鎂石和方鈣石（氧化鈣）。 （4）碳復(fù)合耐火材料）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

15、與相應(yīng)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。的耐火氧化物復(fù)合生產(chǎn)的耐火材料。 省部共建耐火材料與冶金國家重點實驗室 （5）含鋯耐火材料）含鋯耐火材料 含鋯耐火材料是指以氧化鋯（含鋯耐火材料是指以氧化鋯（ZrO2）、鋯英石等含鋯）、鋯英石等含鋯材料為原料生產(chǎn)的耐火材料。含鋯耐火材料制品通常包括材料為原料生產(chǎn)的耐火材料。含鋯耐火材料制品通常包括鋯英石制品、鋯莫來石制品、鋯剛玉制品等。鋯英石制品、鋯莫來石制品、鋯剛玉制品等。省部共建耐火材料與冶金國家重點實驗室（6）特種耐火材料）特種耐火材料 特種耐火材料又可分為如下品種：特種耐火材料又可分為如下品種： 碳質(zhì)制品

16、：包括碳磚和石墨制品；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、氧化鈣純氧化物制品：包括氧化鋁制品、氧化鋯制品、氧化鈣制品等；制品等； 非氧化物制品：包括碳化硅、碳化硼、氮化硅、氮化硼、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、塞倫硼化鋯、硼化鈦、塞倫(Sialon）、阿倫）、阿倫(Alon)制品等。制品等。 省部共建耐火材料與冶金國家重點實驗室按生產(chǎn)工藝，可分為燒成制品、熔鑄制品和不燒制品按生產(chǎn)工藝，可分為燒成制品、熔鑄制品和不燒制品. 4. 其他分類方法其他分類方法省部共建耐火材料與冶金國家重點實驗室 5000年前出現(xiàn)了陶器；年前出現(xiàn)

17、了陶器； 2000年前有了瓷器；年前有了瓷器； 后來，天然的原料開始使用，如硅線石磚；后來，天然的原料開始使用，如硅線石磚； 1637年，石墨粘土坩鍋投入使用。年，石墨粘土坩鍋投入使用。 隨著鋼鐵冶煉技術(shù)的發(fā)展，耐火材料不斷功能化，隨著鋼鐵冶煉技術(shù)的發(fā)展，耐火材料不斷功能化，技術(shù)水平不斷提升。技術(shù)水平不斷提升。三、耐火材料的發(fā)展三、耐火材料的發(fā)展 歷史悠久歷史悠久省部共建耐火材料與冶金國家重點實驗室四四. .中國耐火材料工業(yè)的發(fā)展與現(xiàn)狀中國耐火材料工業(yè)的發(fā)展與現(xiàn)狀 解放前僅有少量的耐火材料工廠，生產(chǎn)能力和產(chǎn)品質(zhì)解放前僅有少量的耐火材料工廠，生產(chǎn)能力和產(chǎn)品質(zhì)量低，嚴(yán)重依賴進口；量低，嚴(yán)重依賴進口

18、； 計劃經(jīng)濟時代中國耐火材料由計劃經(jīng)濟時代中國耐火材料由33家重點企業(yè)生產(chǎn)，家重點企業(yè)生產(chǎn)，實現(xiàn)部分自給；實現(xiàn)部分自給； 改革開放以后，隨著鋼鐵工業(yè)的迅速發(fā)展，耐火材料改革開放以后，隨著鋼鐵工業(yè)的迅速發(fā)展，耐火材料行業(yè)快速發(fā)展起來；行業(yè)快速發(fā)展起來；2006年統(tǒng)計，全國年統(tǒng)計，全國 有有1505家耐火材料家耐火材料生產(chǎn)企業(yè)；耐火材料生產(chǎn)品種齊全，產(chǎn)量世界第一，部分生產(chǎn)企業(yè)；耐火材料生產(chǎn)品種齊全，產(chǎn)量世界第一，部分產(chǎn)品出口。產(chǎn)品出口。省部共建耐火材料與冶金國家重點實驗室省部共建耐火材料與冶金國家重點實驗室q鋼鐵工業(yè)的競爭日趨激烈，耐火材料生產(chǎn)廠家面臨更大鋼鐵工業(yè)的競爭日趨激烈，耐火材料生產(chǎn)廠家面

19、臨更大的成本壓力；的成本壓力；q潔凈鋼的生產(chǎn)對耐火材料提出了更高的要求，除了要求潔凈鋼的生產(chǎn)對耐火材料提出了更高的要求，除了要求長壽以外，還要求對鋼水無污染；長壽以外，還要求對鋼水無污染；q中國耐火材料企業(yè)的研發(fā)力量有待加強。不能僅僅作為中國耐火材料企業(yè)的研發(fā)力量有待加強。不能僅僅作為一個加工基地；一個加工基地；q應(yīng)注意可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。如：礦山的管理、耐火材料的應(yīng)注意可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。如：礦山的管理、耐火材料的回收利用、環(huán)境友好耐火材料的使用。回收利用、環(huán)境友好耐火材料的使用。存在的問題和今后的發(fā)展方向存在的問題和今后的發(fā)展方向省部共建耐火材料與冶金國家重點實驗室 定義和概念；定義和概念； 不同

20、耐火材料制品的組成、性能和相關(guān)檢測方法；不同耐火材料制品的組成、性能和相關(guān)檢測方法； 不同品種的耐火材料生產(chǎn)的工藝要點和流程；不同品種的耐火材料生產(chǎn)的工藝要點和流程； 相關(guān)的物理化學(xué)原理；相關(guān)的物理化學(xué)原理； 耐火材料損毀機理及提高耐火材料質(zhì)量的途徑。耐火材料損毀機理及提高耐火材料質(zhì)量的途徑。學(xué)習(xí)這門課程要了解和掌握的主要內(nèi)容：學(xué)習(xí)這門課程要了解和掌握的主要內(nèi)容：省部共建耐火材料與冶金國家重點實驗室 這門課程要求嚴(yán)格喲！這門課程要求嚴(yán)格喲！ 平時成績平時成績30 出勤、作業(yè)、測試出勤、作業(yè)、測試 期末考試成績期末考試成績70 省部共建耐火材料與冶金國家重點實驗室第一章第一章 耐火材料的組成與性

21、質(zhì)耐火材料的組成與性質(zhì)省部共建耐火材料與冶金國家重點實驗室1.1 前言前言 耐火材料是構(gòu)筑熱工設(shè)備的高溫結(jié)構(gòu)材料，面臨：耐火材料是構(gòu)筑熱工設(shè)備的高溫結(jié)構(gòu)材料，面臨： 承受高溫作用承受高溫作用；機械應(yīng)力機械應(yīng)力；熱應(yīng)力熱應(yīng)力；高溫氣體高溫氣體、熔體以及熔體以及固體介質(zhì)的侵蝕、沖刷、磨損固體介質(zhì)的侵蝕、沖刷、磨損。 耐火材料的質(zhì)量取決于其性質(zhì)，為了保證熱工設(shè)備的正耐火材料的質(zhì)量取決于其性質(zhì)，為了保證熱工設(shè)備的正常運行，所選用的耐火材料必須具備能夠滿足和適應(yīng)各種使用常運行，所選用的耐火材料必須具備能夠滿足和適應(yīng)各種使用環(huán)境和操作條件。環(huán)境和操作條件。省部共建耐火材料與冶金國家重點實驗室 耐火材料的性

22、質(zhì)耐火材料的性質(zhì) 耐火材料的性質(zhì)主要包括化學(xué)耐火材料的性質(zhì)主要包括化學(xué)-礦物組成、組織結(jié)構(gòu)、礦物組成、組織結(jié)構(gòu)、力學(xué)性質(zhì)、熱學(xué)性質(zhì)及高溫使用性質(zhì)等。力學(xué)性質(zhì)、熱學(xué)性質(zhì)及高溫使用性質(zhì)等。 根據(jù)這些性質(zhì)可以預(yù)測耐火材料在高溫環(huán)境下的使用情根據(jù)這些性質(zhì)可以預(yù)測耐火材料在高溫環(huán)境下的使用情況。耐火材料所具有的各種性質(zhì)是熱工設(shè)備選擇結(jié)構(gòu)材料況。耐火材料所具有的各種性質(zhì)是熱工設(shè)備選擇結(jié)構(gòu)材料的重要依據(jù)。的重要依據(jù)。 省部共建耐火材料與冶金國家重點實驗室 耐火材料的耐火材料的化學(xué)成分化學(xué)成分、礦物組成礦物組成及及微觀結(jié)構(gòu)微觀結(jié)構(gòu)決決定了耐火材料的性質(zhì)。定了耐火材料的性質(zhì)。省部共建耐火材料與冶金國家重點實驗室

23、1.2 耐火材料的化學(xué)耐火材料的化學(xué)-礦物組成礦物組成 （1）化學(xué)組成）化學(xué)組成 化學(xué)組成是耐火材料最基本的特性，是決定耐火材料的化學(xué)組成是耐火材料最基本的特性，是決定耐火材料的物相組成以及很多重要性質(zhì)如抗渣侵蝕性能、耐高溫性能、物相組成以及很多重要性質(zhì)如抗渣侵蝕性能、耐高溫性能、力學(xué)性能等的重要基礎(chǔ)。通常將耐火材料的化學(xué)組成按各個力學(xué)性能等的重要基礎(chǔ)。通常將耐火材料的化學(xué)組成按各個成分含量的多少及作用分為以下幾類：成分含量的多少及作用分為以下幾類： 省部共建耐火材料與冶金國家重點實驗室 主成分主成分 是指在耐火材料中對材料的性質(zhì)起決定作用并是指在耐火材料中對材料的性質(zhì)起決定作用并構(gòu)成耐火基體

24、的成分構(gòu)成耐火基體的成分。 耐火材料按其主成分的化學(xué)性質(zhì)可分為耐火材料按其主成分的化學(xué)性質(zhì)可分為酸性耐火材料、酸性耐火材料、中性耐火材料和堿性耐火材料中性耐火材料和堿性耐火材料。 雜質(zhì)成分雜質(zhì)成分 耐火材料中由原料及加工過程中帶入的耐火材料中由原料及加工過程中帶入的非主要非主要成分的化學(xué)物質(zhì)成分的化學(xué)物質(zhì)（氧化物、化合物等）稱為雜質(zhì)。（氧化物、化合物等）稱為雜質(zhì)。 雜質(zhì)的存在往往能與主要成分在高溫下發(fā)生反應(yīng)，生成雜質(zhì)的存在往往能與主要成分在高溫下發(fā)生反應(yīng)，生成低熔性物質(zhì)或形成大量的液相，從而降低耐火材料基體的耐低熔性物質(zhì)或形成大量的液相，從而降低耐火材料基體的耐火性能?；鹦阅堋Ｊ〔抗步突鸩牧?/p>

25、與冶金國家重點實驗室 添加成分添加成分 耐火材料的化學(xué)組成中除主要成分和雜質(zhì)成耐火材料的化學(xué)組成中除主要成分和雜質(zhì)成分外有時為了制作工藝的需要或改善某些性能往往分外有時為了制作工藝的需要或改善某些性能往往人為地加人為地加入少量的添加成分入少量的添加成分，引入添加成分的物質(zhì)稱為添加劑。按照，引入添加成分的物質(zhì)稱為添加劑。按照添加劑的目的和作用不同可分為礦化劑、穩(wěn)定劑、促燒劑等。添加劑的目的和作用不同可分為礦化劑、穩(wěn)定劑、促燒劑等。 省部共建耐火材料與冶金國家重點實驗室（2）礦物組成）礦物組成 耐火材料一般說來是一個多相組成體，其礦物組成取耐火材料一般說來是一個多相組成體，其礦物組成取決于耐火材料

26、的化學(xué)組成和生產(chǎn)工藝條件。決于耐火材料的化學(xué)組成和生產(chǎn)工藝條件。礦物組成可分礦物組成可分為兩大類：結(jié)晶相與玻璃相，其中結(jié)晶相又分為主晶相和為兩大類：結(jié)晶相與玻璃相，其中結(jié)晶相又分為主晶相和次晶相。次晶相。 主晶相主晶相是指構(gòu)成耐火制品結(jié)構(gòu)的主體而且熔點較高的結(jié)是指構(gòu)成耐火制品結(jié)構(gòu)的主體而且熔點較高的結(jié)晶相。主晶相的性質(zhì)、數(shù)量、結(jié)合狀態(tài)直接決定著耐火制晶相。主晶相的性質(zhì)、數(shù)量、結(jié)合狀態(tài)直接決定著耐火制品的性質(zhì)。品的性質(zhì)。省部共建耐火材料與冶金國家重點實驗室 次晶相次晶相又稱第二固相，是在高溫下與主晶相共存的第又稱第二固相，是在高溫下與主晶相共存的第二晶相。二晶相。 如鎂鉻磚中與方鎂石并存的鉻尖晶

27、石，鎂鋁磚中的鎂如鎂鉻磚中與方鎂石并存的鉻尖晶石，鎂鋁磚中的鎂鋁尖晶石，鎂鈣磚中的硅酸二鈣，鎂硅磚中的鎂橄欖石等。鋁尖晶石，鎂鈣磚中的硅酸二鈣，鎂硅磚中的鎂橄欖石等。次晶相也是熔點較高的晶體，它的存在可以提高耐火制品次晶相也是熔點較高的晶體，它的存在可以提高耐火制品中固相間的直接結(jié)合，同時可以改善制品的某些特定的性中固相間的直接結(jié)合，同時可以改善制品的某些特定的性能。如：高溫結(jié)構(gòu)強度以及抗熔渣滲透、侵蝕的能力。能。如：高溫結(jié)構(gòu)強度以及抗熔渣滲透、侵蝕的能力。 省部共建耐火材料與冶金國家重點實驗室1.3 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)晶相與玻璃相）

28、和（包括結(jié)晶相與玻璃相）和氣孔氣孔兩兩部分構(gòu)成的非均質(zhì)體。部分構(gòu)成的非均質(zhì)體。 耐火材料是由耐火材料是由顆粒（也稱顆粒（也稱“骨料骨料”）和和基質(zhì)基質(zhì)組成的非組成的非均質(zhì)體。均質(zhì)體。 它們之間的相對數(shù)量及其分布和結(jié)合形態(tài)構(gòu)成了耐火材它們之間的相對數(shù)量及其分布和結(jié)合形態(tài)構(gòu)成了耐火材料的顯微結(jié)構(gòu)。料的顯微結(jié)構(gòu)。省部共建耐火材料與冶金國家重點實驗室耐火材料的顯微結(jié)構(gòu)耐火材料的顯微結(jié)構(gòu) 11顆粒（骨料），顆粒（骨料），22基質(zhì)，基質(zhì)，33氣孔氣孔44晶粒，晶粒，55晶界，晶界，66裂紋裂紋省部共建耐火材料與冶金國家重點實驗室 基質(zhì)基質(zhì)，是存在于顆粒之間的各物相之總稱，也稱為結(jié)，是存在于顆粒之間的各物相

29、之總稱，也稱為結(jié)合相。基質(zhì)的組成和形態(tài)對耐火制品的高溫性質(zhì)和抗侵蝕合相。基質(zhì)的組成和形態(tài)對耐火制品的高溫性質(zhì)和抗侵蝕性能起著決定性的影響。性能起著決定性的影響。 基質(zhì)對于主晶相而言是制品的相對薄弱之處?；|(zhì)對于主晶相而言是制品的相對薄弱之處。 為了提高耐火制品的使用壽命，在生產(chǎn)實踐中，往往為了提高耐火制品的使用壽命，在生產(chǎn)實踐中，往往采取調(diào)整和改變制品的基質(zhì)組成的工藝措施，來改善和提采取調(diào)整和改變制品的基質(zhì)組成的工藝措施，來改善和提高耐火制品的性質(zhì)。高耐火制品的性質(zhì)。省部共建耐火材料與冶金國家重點實驗室圖圖1-1 1-1 硅酸鹽結(jié)合與直接結(jié)合顯微結(jié)構(gòu)示意圖硅酸鹽結(jié)合與直接結(jié)合顯微結(jié)構(gòu)示意圖 耐

30、火材料骨料與基質(zhì)的結(jié)合形態(tài)有兩種：即陶瓷結(jié)耐火材料骨料與基質(zhì)的結(jié)合形態(tài)有兩種：即陶瓷結(jié)合與直接結(jié)合。合與直接結(jié)合。省部共建耐火材料與冶金國家重點實驗室 陶瓷結(jié)合又稱為硅酸鹽結(jié)合，其結(jié)構(gòu)特征是耐火制品陶瓷結(jié)合又稱為硅酸鹽結(jié)合，其結(jié)構(gòu)特征是耐火制品主晶相（骨料）之間由低熔點的硅酸鹽非晶質(zhì)和晶質(zhì)聯(lián)結(jié)主晶相（骨料）之間由低熔點的硅酸鹽非晶質(zhì)和晶質(zhì)聯(lián)結(jié)在一起而形成結(jié)合在一起而形成結(jié)合，如普通鎂磚中硅酸鹽基質(zhì)與方鎂石之，如普通鎂磚中硅酸鹽基質(zhì)與方鎂石之間的結(jié)合。此類耐火制品在高溫使用時，低熔點的硅酸鹽間的結(jié)合。此類耐火制品在高溫使用時，低熔點的硅酸鹽首先在較低的溫度下成為液相（或玻璃相軟化），大大降首先在

31、較低的溫度下成為液相（或玻璃相軟化），大大降低了耐火制品的高溫性能。低了耐火制品的高溫性能。 省部共建耐火材料與冶金國家重點實驗室MgOABC MgO SiO2 CaO (wt%)A 24.83 39.09 36.08B 11.70 37.00 51.30C 11.54 36.29 52.17耐火材料中陶瓷結(jié)合示意圖耐火材料中陶瓷結(jié)合示意圖省部共建耐火材料與冶金國家重點實驗室 直接結(jié)合是指耐火制品中，高熔點的主晶相之間或主直接結(jié)合是指耐火制品中，高熔點的主晶相之間或主晶相與次晶相間直接接觸形成結(jié)晶網(wǎng)絡(luò)的一種結(jié)合晶相與次晶相間直接接觸形成結(jié)晶網(wǎng)絡(luò)的一種結(jié)合。 直接結(jié)合耐火制品一般具有較高的直接結(jié)

32、合耐火制品一般具有較高的高溫力學(xué)性能高溫力學(xué)性能，與，與材質(zhì)相近的硅酸鹽結(jié)合的耐火制品相比高溫強度可成倍提材質(zhì)相近的硅酸鹽結(jié)合的耐火制品相比高溫強度可成倍提高，其高，其抗渣蝕性能和體積穩(wěn)定性抗渣蝕性能和體積穩(wěn)定性也較高。也較高。 省部共建耐火材料與冶金國家重點實驗室一種致密氧化鋁材料一種致密氧化鋁材料省部共建耐火材料與冶金國家重點實驗室 耐火材料中氣孔體積與總體積之比稱為氣孔率。耐火耐火材料中氣孔體積與總體積之比稱為氣孔率。耐火材料中的氣孔可分為三類：開口氣孔（顯氣孔）、貫通氣孔、材料中的氣孔可分為三類：開口氣孔（顯氣孔）、貫通氣孔、封閉氣孔。若把開口氣孔與貫通氣孔合并為一類，則耐火材封閉氣孔

33、。若把開口氣孔與貫通氣孔合并為一類，則耐火材料的氣孔可分為開口氣孔和封閉氣孔兩類。料的氣孔可分為開口氣孔和封閉氣孔兩類。 1.4 耐火材料的常溫物理性質(zhì)耐火材料的常溫物理性質(zhì) （1）氣孔率）氣孔率 省部共建耐火材料與冶金國家重點實驗室耐火材料中氣孔的類型耐火材料中氣孔的類型省部共建耐火材料與冶金國家重點實驗室耐火材料中存在的氣孔耐火材料中存在的氣孔材料中氣孔產(chǎn)生的原因？材料中氣孔產(chǎn)生的原因？1）原料中的氣孔（原料沒有燒好）原料中的氣孔（原料沒有燒好）2）制品成型時，顆粒間的氣孔）制品成型時，顆粒間的氣孔省部共建耐火材料與冶金國家重點實驗室 由于顯氣孔率的測定較為容易，所以耐火材料氣孔率由于顯氣

34、孔率的測定較為容易，所以耐火材料氣孔率的指標(biāo)常以顯氣孔率來表示：的指標(biāo)常以顯氣孔率來表示：式中：式中：Pa為顯氣孔率為顯氣孔率 V1為制品中開口氣孔的體積為制品中開口氣孔的體積 V0為制品的總體積，即試樣外表面圍成的體積，亦為制品的總體積，即試樣外表面圍成的體積，亦稱表觀體積。稱表觀體積。 10100%aVPV省部共建耐火材料與冶金國家重點實驗室 （2）體積密度）體積密度 耐火制品單位表觀體積的質(zhì)量稱為體積密度，通常用耐火制品單位表觀體積的質(zhì)量稱為體積密度，通常用kg/m3或或g/cm3表示。對于同一種耐火制品而言，其體積密表示。對于同一種耐火制品而言，其體積密度與顯氣孔率呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，即制品

35、的體積密度大則顯氣度與顯氣孔率呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，即制品的體積密度大則顯氣孔率就低。孔率就低。 式中：式中：Db為體積密度（為體積密度（g/cm3） G為試樣質(zhì)量為試樣質(zhì)量 g Vb為試樣表觀體積為試樣表觀體積cm3bbVGD 省部共建耐火材料與冶金國家重點實驗室1.5 耐火材料的熱學(xué)性質(zhì)和導(dǎo)電性質(zhì)耐火材料的熱學(xué)性質(zhì)和導(dǎo)電性質(zhì) （1）熱膨脹）熱膨脹 耐火材料的體積或長度隨著溫度的升高而增大的物理耐火材料的體積或長度隨著溫度的升高而增大的物理性質(zhì)稱為熱膨脹。性質(zhì)稱為熱膨脹。 耐火材料的熱膨脹可以用線膨脹系數(shù)或體膨脹系數(shù)表示，耐火材料的熱膨脹可以用線膨脹系數(shù)或體膨脹系數(shù)表示，也可以用線膨脹百分率或體積膨

36、脹百分率表示。也可以用線膨脹百分率或體積膨脹百分率表示。省部共建耐火材料與冶金國家重點實驗室 體積膨脹系數(shù)：體積膨脹系數(shù)： -1 線膨脹系數(shù)：線膨脹系數(shù)： -1ptvv)(1ptll)(1 膨脹膨脹系數(shù)系數(shù)是指耐火材料由室溫加熱至試驗溫度的區(qū)間內(nèi)，是指耐火材料由室溫加熱至試驗溫度的區(qū)間內(nèi)，溫度每升高溫度每升高1，試樣體積或長度的，試樣體積或長度的相對變化率相對變化率。 意義：窯爐結(jié)構(gòu)設(shè)計的重要參數(shù)、預(yù)留膨脹縫的依據(jù)，意義：窯爐結(jié)構(gòu)設(shè)計的重要參數(shù)、預(yù)留膨脹縫的依據(jù)，可間接判斷耐材熱震穩(wěn)定性能。可間接判斷耐材熱震穩(wěn)定性能。省部共建耐火材料與冶金國家重點實驗室 （2）熱導(dǎo)率）熱導(dǎo)率 耐火材料的熱導(dǎo)率

37、是指單位溫度梯度下，單位時間內(nèi)通耐火材料的熱導(dǎo)率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過單位垂直面積的熱量，用，用表示：表示： tFxTQ)(其中：其中： 導(dǎo)熱率（導(dǎo)熱率（W/mK）；）； Q t時間沿時間沿x軸方向穿過軸方向穿過F截面上的熱量（截面上的熱量（W/m2）；）； 沿沿x軸方向的溫度梯度（軸方向的溫度梯度（K/m）。）。xT省部共建耐火材料與冶金國家重點實驗室 耐火材料中所含的氣孔對其熱導(dǎo)率的影響最大。一般耐火材料中所含的氣孔對其熱導(dǎo)率的影響最大。一般說來，在一定的溫度范圍內(nèi)，氣孔率越大，熱導(dǎo)率越低。說來，在一定的溫度范圍內(nèi)，氣孔率越大，熱導(dǎo)率越低。耐火材料的化學(xué)礦物

38、組成也對材料的導(dǎo)熱率也有明顯影響。耐火材料的化學(xué)礦物組成也對材料的導(dǎo)熱率也有明顯影響。 晶體中的各種缺陷、雜質(zhì)以及晶粒界面都會引起格波晶體中的各種缺陷、雜質(zhì)以及晶粒界面都會引起格波的散射，也等效于聲子平均自由程的減小，從而降低熱導(dǎo)的散射，也等效于聲子平均自由程的減小，從而降低熱導(dǎo)率。率。 省部共建耐火材料與冶金國家重點實驗室 （3）熱容）熱容 熱容是耐火材料的另一重要的熱學(xué)性質(zhì)，它是表征材料熱容是耐火材料的另一重要的熱學(xué)性質(zhì)，它是表征材料受熱后溫度升高情況的參數(shù)。任何物質(zhì)受熱后溫度都要升高，受熱后溫度升高情況的參數(shù)。任何物質(zhì)受熱后溫度都要升高，但不同的物質(zhì)溫度升高但不同的物質(zhì)溫度升高1所需要的

39、熱量不同，工程上用在常所需要的熱量不同，工程上用在常壓下加熱壓下加熱1公斤物質(zhì)升高公斤物質(zhì)升高1所需要的熱量（以所需要的熱量（以KJ計）來表示計）來表示和衡量這一性質(zhì)，稱為熱容。和衡量這一性質(zhì)，稱為熱容。 省部共建耐火材料與冶金國家重點實驗室 工程上所用的平均熱容是指從溫度工程上所用的平均熱容是指從溫度T1到到T2所吸收的熱所吸收的熱量的平均值。平均熱容是比較粗略的，溫度范圍越大，精量的平均值。平均熱容是比較粗略的，溫度范圍越大，精度越差，應(yīng)用時要特別注意使用的溫度范圍。度越差，應(yīng)用時要特別注意使用的溫度范圍。省部共建耐火材料與冶金國家重點實驗室（4）導(dǎo)電性）導(dǎo)電性 耐火材料通常在室溫下是電的

40、不良導(dǎo)體，隨溫度升高，耐火材料通常在室溫下是電的不良導(dǎo)體，隨溫度升高，電阻減小，導(dǎo)電性增強。若將材料加熱至熔融狀態(tài)，則會電阻減小，導(dǎo)電性增強。若將材料加熱至熔融狀態(tài)，則會呈現(xiàn)較強的導(dǎo)電能力。呈現(xiàn)較強的導(dǎo)電能力。 某些耐火材料具有導(dǎo)電性，如含碳耐火制品具有導(dǎo)電某些耐火材料具有導(dǎo)電性，如含碳耐火制品具有導(dǎo)電性，而二氧化鋯制品在高溫下也具有較好的導(dǎo)電性，可以性，而二氧化鋯制品在高溫下也具有較好的導(dǎo)電性，可以作為高溫下的發(fā)熱體。作為高溫下的發(fā)熱體。 省部共建耐火材料與冶金國家重點實驗室1.6 耐火材料的力學(xué)性質(zhì)耐火材料的力學(xué)性質(zhì) 耐火材料的力學(xué)性質(zhì)是指制品在不同條件下的強度等耐火材料的力學(xué)性質(zhì)是指制品

41、在不同條件下的強度等物理指標(biāo)，是表征物理指標(biāo)，是表征耐火材料抵抗不同溫度下外力造成的形耐火材料抵抗不同溫度下外力造成的形變和應(yīng)力而不破壞的能力變和應(yīng)力而不破壞的能力。耐火材料的力學(xué)性質(zhì)通常包括。耐火材料的力學(xué)性質(zhì)通常包括耐壓強度、抗折強度、扭轉(zhuǎn)強度、耐磨性、彈性模量及高耐壓強度、抗折強度、扭轉(zhuǎn)強度、耐磨性、彈性模量及高溫蠕變等。溫蠕變等。 省部共建耐火材料與冶金國家重點實驗室（1）耐壓強度）耐壓強度 耐火材料的耐壓強度包括常溫耐壓強度和高溫耐壓強度，耐火材料的耐壓強度包括常溫耐壓強度和高溫耐壓強度，分別是指常溫和高溫條件下，耐火材料單位面積上所能承受分別是指常溫和高溫條件下，耐火材料單位面積上

42、所能承受的最大壓力，以牛頓的最大壓力，以牛頓/毫米毫米2（或（或MPa）表示?？砂聪率接嬎悖海┍硎??？砂聪率接嬎悖?APCS式中式中 Cs 耐火制品的耐壓強度，單位：耐火制品的耐壓強度，單位：MPa； P 試樣破壞時所承受的極限壓力，牛頓；試樣破壞時所承受的極限壓力，牛頓； A 試樣承受載荷的面積，平方毫米。試樣承受載荷的面積，平方毫米。 省部共建耐火材料與冶金國家重點實驗室（2）抗折強度）抗折強度 耐火材料的抗折強度包括常溫抗折強度和高溫抗折強度，耐火材料的抗折強度包括常溫抗折強度和高溫抗折強度，分別是指常溫和高溫條件下，耐火材料單位截面積上所能承分別是指常溫和高溫條件下，耐火材料單位截面積

43、上所能承受的極限彎曲應(yīng)力，以牛頓受的極限彎曲應(yīng)力，以牛頓/毫米毫米2（或（或MPa）表示。它表征）表示。它表征的是材料在常溫或高溫條件下抵抗彎矩的能力，采用三點彎的是材料在常溫或高溫條件下抵抗彎矩的能力，采用三點彎曲法測量。曲法測量。省部共建耐火材料與冶金國家重點實驗室232FlRbd式中：式中： R 抗折強度，抗折強度，N/mm2（MPa）；）； F 試樣斷裂時所施加的最大載荷，試樣斷裂時所施加的最大載荷，N； l 試樣底面兩支撐點之間的距離，試樣底面兩支撐點之間的距離，mm； b 上刀口部位試樣的寬度，上刀口部位試樣的寬度，mm； d 上刀口部位試樣的厚度（高度）上刀口部位試樣的厚度（高度

44、）mm。 省部共建耐火材料與冶金國家重點實驗室 （3）高溫蠕變性能）高溫蠕變性能 耐火材料的高溫蠕變性能是指在耐火材料的高溫蠕變性能是指在某一恒定的溫度以及某一恒定的溫度以及固定載荷下，材料的形變與時間的關(guān)系固定載荷下，材料的形變與時間的關(guān)系。根據(jù)施加荷重形。根據(jù)施加荷重形式的不同可分為高溫壓縮蠕變、高溫拉伸蠕變、高溫抗折式的不同可分為高溫壓縮蠕變、高溫拉伸蠕變、高溫抗折蠕變等。由于高溫壓縮與高溫抗折蠕變較易測定，故應(yīng)用蠕變等。由于高溫壓縮與高溫抗折蠕變較易測定，故應(yīng)用較多。較多。我國通常采用壓縮蠕變我國通常采用壓縮蠕變。省部共建耐火材料與冶金國家重點實驗室 高溫壓縮蠕變的表示方法一般以某一恒

45、定溫度（高溫壓縮蠕變的表示方法一般以某一恒定溫度（）和）和荷重（荷重（MPa）條件下，制品的變形量（）條件下，制品的變形量（%）與時間（）與時間（h）的）的關(guān)系曲線即蠕變曲線來表示，也可用某一時段內(nèi)（如關(guān)系曲線即蠕變曲線來表示，也可用某一時段內(nèi)（如25-50小時）制品的變形量（小時）制品的變形量（%）來表示。）來表示。省部共建耐火材料與冶金國家重點實驗室 下圖給出了耐火材料典型的高溫蠕變曲線。下圖給出了耐火材料典型的高溫蠕變曲線。 省部共建耐火材料與冶金國家重點實驗室1.7 耐火材料的高溫使用性質(zhì)耐火材料的高溫使用性質(zhì) 耐火制品在各種不同的窯爐中使用時，長期處于高溫耐火制品在各種不同的窯爐中使

46、用時，長期處于高溫狀態(tài)下，耐火材料耐高溫的性質(zhì)能否滿足各類窯爐工作條狀態(tài)下，耐火材料耐高溫的性質(zhì)能否滿足各類窯爐工作條件的要求，是材料選用的主要依據(jù)，因此耐火制品的高溫件的要求，是材料選用的主要依據(jù)，因此耐火制品的高溫性質(zhì)也是最重要的基本性質(zhì)。性質(zhì)也是最重要的基本性質(zhì)。 省部共建耐火材料與冶金國家重點實驗室（1）耐火度）耐火度 耐火材料在無荷重條件下，抵抗高溫作用而不熔化的耐火材料在無荷重條件下，抵抗高溫作用而不熔化的性質(zhì)稱為耐火度。性質(zhì)稱為耐火度。與有固定熔點的結(jié)晶態(tài)物質(zhì)不同，耐火材與有固定熔點的結(jié)晶態(tài)物質(zhì)不同，耐火材料一般是由多種礦物組成的多相固體混合物，沒有固定的熔料一般是由多種礦物組成

47、的多相固體混合物，沒有固定的熔點。其熔融是在一定溫度范圍內(nèi)進行的，當(dāng)對其加熱升溫至點。其熔融是在一定溫度范圍內(nèi)進行的，當(dāng)對其加熱升溫至某一溫度時開始出現(xiàn)液相（即固定的開始熔融溫度），繼續(xù)某一溫度時開始出現(xiàn)液相（即固定的開始熔融溫度），繼續(xù)加熱溫度仍然繼續(xù)升高、液相量也隨之增多，直至升至某一加熱溫度仍然繼續(xù)升高、液相量也隨之增多，直至升至某一溫度全部變?yōu)橐合啵谶@個溫度范圍內(nèi)，液相與固相同時存溫度全部變?yōu)橐合啵谶@個溫度范圍內(nèi)，液相與固相同時存在。在。 省部共建耐火材料與冶金國家重點實驗室 耐火度是一個技術(shù)指標(biāo)，將被測制品按一定方法制成耐火度是一個技術(shù)指標(biāo)，將被測制品按一定方法制成截頭三角錐。試

48、錐以一定升溫速度加熱，達(dá)到某一溫度開截頭三角錐。試錐以一定升溫速度加熱，達(dá)到某一溫度開始出現(xiàn)液相，溫度繼續(xù)升高液相量逐漸增加，粘度減小，始出現(xiàn)液相，溫度繼續(xù)升高液相量逐漸增加，粘度減小，試錐在重力作用逐漸軟化彎倒試錐在重力作用逐漸軟化彎倒,當(dāng)其彎倒至頂點與底接觸的當(dāng)其彎倒至頂點與底接觸的溫度，即為試樣的耐火度。溫度，即為試樣的耐火度。 省部共建耐火材料與冶金國家重點實驗室耐火度與熔點的區(qū)別：耐火度與熔點的區(qū)別：1、熔點指純物質(zhì)的結(jié)晶相與液湘處于平衡時的溫度；、熔點指純物質(zhì)的結(jié)晶相與液湘處于平衡時的溫度；2、熔點是一個物理常數(shù)；、熔點是一個物理常數(shù)；3、耐火材料為多相混合體，其熔融是在一定的溫度

49、范圍內(nèi)、耐火材料為多相混合體，其熔融是在一定的溫度范圍內(nèi)進行的，是一個工藝指標(biāo)。進行的，是一個工藝指標(biāo)。 耐火度的意義：評價原料純度和難熔程度。耐火度的意義：評價原料純度和難熔程度。 省部共建耐火材料與冶金國家重點實驗室（2）高溫荷重軟化溫度）高溫荷重軟化溫度 耐火材料的高溫荷重軟化溫度也稱為高溫荷重變形溫度，耐火材料的高溫荷重軟化溫度也稱為高溫荷重變形溫度，表示材料在溫度與荷重雙重作用下抵抗變形的能力。表示材料在溫度與荷重雙重作用下抵抗變形的能力。 高溫荷重軟化溫度在一定程度上能表明耐火制品在與其高溫荷重軟化溫度在一定程度上能表明耐火制品在與其使用情況相近的條件下的結(jié)構(gòu)強度與變形情況，因而是

50、耐火使用情況相近的條件下的結(jié)構(gòu)強度與變形情況，因而是耐火制品的重要性能指標(biāo)。制品的重要性能指標(biāo)。 耐火制品的荷重軟化溫度取決于制品的化學(xué)耐火制品的荷重軟化溫度取決于制品的化學(xué)-礦物組成、礦物組成、組織結(jié)構(gòu)、顯微結(jié)構(gòu)、液相的性質(zhì)、結(jié)晶相與液相的比例及組織結(jié)構(gòu)、顯微結(jié)構(gòu)、液相的性質(zhì)、結(jié)晶相與液相的比例及相互作用等。相互作用等。 省部共建耐火材料與冶金國家重點實驗室 耐火制品荷重軟化溫度的測定一般是在耐火制品荷重軟化溫度的測定一般是在0.2MPa的固定的固定載荷下，以一定的升溫速度均勻加熱，測定試樣壓縮載荷下，以一定的升溫速度均勻加熱，測定試樣壓縮0.6%、4%、40% 時的溫度。時的溫度。試樣壓縮

51、試樣壓縮0.6%時的變形溫度即為試樣時的變形溫度即為試樣的荷重軟化開始溫度，即通常所說的荷重軟化點。的荷重軟化開始溫度，即通常所說的荷重軟化點。 試樣壓縮試樣壓縮4（2mm）變形溫度；）變形溫度； 試樣壓縮試樣壓縮40（20mm）潰裂點。）潰裂點。省部共建耐火材料與冶金國家重點實驗室各種耐火材料的荷重變形曲線各種耐火材料的荷重變形曲線1-高鋁磚（高鋁磚（Al2O370%）；）；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 省部共建耐火材料與冶金國家重點實驗室（3）高溫體積穩(wěn)定性）高溫體積穩(wěn)定性 高溫體積穩(wěn)定性是評價耐火材料質(zhì)量的一項重要物理高溫體積穩(wěn)定

52、性是評價耐火材料質(zhì)量的一項重要物理指標(biāo)，指標(biāo)，表示耐火材料在高溫下長期使用時，其外形及體積表示耐火材料在高溫下長期使用時，其外形及體積保持穩(wěn)定而不發(fā)生變化的性能保持穩(wěn)定而不發(fā)生變化的性能。 省部共建耐火材料與冶金國家重點實驗室 一般而言，燒成耐火制品在高溫煅燒過程中，由于各種一般而言，燒成耐火制品在高溫煅燒過程中，由于各種原因制品在燒成結(jié)束時，其物理化學(xué)反應(yīng)往往未達(dá)到平衡狀原因制品在燒成結(jié)束時，其物理化學(xué)反應(yīng)往往未達(dá)到平衡狀態(tài)；態(tài)； 另一方面，制品在燒成過程中由于窯爐溫度分布不均等另一方面，制品在燒成過程中由于窯爐溫度分布不均等原因，不可避免地存在欠燒現(xiàn)象，這些燒結(jié)不充分的欠燒制原因，不可避免

53、地存在欠燒現(xiàn)象，這些燒結(jié)不充分的欠燒制品中，其間的物理化學(xué)反應(yīng)進行得也不充分。因此制品在使品中，其間的物理化學(xué)反應(yīng)進行得也不充分。因此制品在使用過程中受到高溫長期作用時，一些物理化學(xué)變化會繼續(xù)進用過程中受到高溫長期作用時，一些物理化學(xué)變化會繼續(xù)進行并伴隨有不可逆的體積變化。行并伴隨有不可逆的體積變化。省部共建耐火材料與冶金國家重點實驗室 這些這些不可逆的體積變化稱為殘余膨脹或殘余收縮，也稱不可逆的體積變化稱為殘余膨脹或殘余收縮，也稱重?zé)蛎浕蚴湛s。重?zé)蛎浕蚴湛s。 重?zé)w積變化重?zé)w積變化的大小表征了耐火制品的高溫體積穩(wěn)定性，的大小表征了耐火制品的高溫體積穩(wěn)定性，對高溫窯爐等熱工設(shè)備的結(jié)構(gòu)及工

54、況的穩(wěn)定性具有十分重對高溫窯爐等熱工設(shè)備的結(jié)構(gòu)及工況的穩(wěn)定性具有十分重要的意義。要的意義。 測定意義：衡量材料燒結(jié)性能的好壞。測定意義：衡量材料燒結(jié)性能的好壞。省部共建耐火材料與冶金國家重點實驗室 一般材料的重?zé)际鞘湛s的，為什么在砌筑一般材料的重?zé)际鞘湛s的，為什么在砌筑窯爐等熱工設(shè)備時還要留膨脹縫？窯爐等熱工設(shè)備時還要留膨脹縫？省部共建耐火材料與冶金國家重點實驗室 （4）熱震穩(wěn)定性）熱震穩(wěn)定性 耐火材料抵抗溫度急劇變化而不被破壞的性能稱為熱耐火材料抵抗溫度急劇變化而不被破壞的性能稱為熱震穩(wěn)定性或抗熱沖擊性能。震穩(wěn)定性或抗熱沖擊性能。 高溫窯爐等熱工設(shè)備在運行過程中，其運行溫度常常高溫窯爐等

55、熱工設(shè)備在運行過程中，其運行溫度常常發(fā)生變化甚至劇烈的波動發(fā)生變化甚至劇烈的波動.這種溫度的急劇變化常常會導(dǎo)致這種溫度的急劇變化常常會導(dǎo)致耐火材料產(chǎn)生裂紋、剝落、崩裂等結(jié)構(gòu)性的破壞，而影響耐火材料產(chǎn)生裂紋、剝落、崩裂等結(jié)構(gòu)性的破壞，而影響熱工設(shè)備操作的穩(wěn)定性、安全性和生產(chǎn)的連續(xù)性。熱工設(shè)備操作的穩(wěn)定性、安全性和生產(chǎn)的連續(xù)性。 省部共建耐火材料與冶金國家重點實驗室 產(chǎn)生熱應(yīng)力的因素：材料的熱膨脹系數(shù)、材料的導(dǎo)產(chǎn)生熱應(yīng)力的因素：材料的熱膨脹系數(shù)、材料的導(dǎo)熱系數(shù)、緩沖熱應(yīng)力的因素（彈性模量的大?。嵯禂?shù)、緩沖熱應(yīng)力的因素（彈性模量的大小）。 耐火材料的熱震穩(wěn)定性與其熱膨脹率耐火材料的熱震穩(wěn)定性與其

56、熱膨脹率(?。?dǎo)熱率?。?dǎo)熱率（大）以及彈性模量（?。┟芮邢嚓P(guān)，也與制品的宏觀、（大）以及彈性模量（小）密切相關(guān)，也與制品的宏觀、微觀組織結(jié)構(gòu)，外形結(jié)構(gòu)及尺寸有關(guān)。微觀組織結(jié)構(gòu)，外形結(jié)構(gòu)及尺寸有關(guān)。 省部共建耐火材料與冶金國家重點實驗室耐火材料熱震穩(wěn)定性試驗后的電鏡圖片耐火材料熱震穩(wěn)定性試驗后的電鏡圖片省部共建耐火材料與冶金國家重點實驗室 由于抗熱震穩(wěn)定性問題的復(fù)雜性（除了彈性模量因素由于抗熱震穩(wěn)定性問題的復(fù)雜性（除了彈性模量因素影響以外還有材料的強度、影響以外還有材料的強度、膨脹系數(shù)、熱導(dǎo)率膨脹系數(shù)、熱導(dǎo)率、形狀和尺寸、形狀和尺寸等），至今還未能建立一個十分完善的理論，因此任何試圖等），

57、至今還未能建立一個十分完善的理論，因此任何試圖改進材料抗熱震性能的措施，都必須結(jié)合具體的使用條件和改進材料抗熱震性能的措施，都必須結(jié)合具體的使用條件和要求，綜合各種因素的影響，同時必須和實際經(jīng)驗相結(jié)合。要求，綜合各種因素的影響，同時必須和實際經(jīng)驗相結(jié)合。 目前人們所認(rèn)可的是：材料的膨脹系數(shù)越小，熱導(dǎo)率目前人們所認(rèn)可的是：材料的膨脹系數(shù)越小，熱導(dǎo)率越大，其抗熱震穩(wěn)定性能越好。越大，其抗熱震穩(wěn)定性能越好。省部共建耐火材料與冶金國家重點實驗室熱震穩(wěn)定性的試驗方法：熱震穩(wěn)定性的試驗方法： 風(fēng)風(fēng) 冷（冷（1000 ，30分鐘，風(fēng)冷，重復(fù)）分鐘，風(fēng)冷，重復(fù)） 水水 冷（冷（1100，20分鐘，水冷，自然干

58、燥，重復(fù)）分鐘，水冷，自然干燥，重復(fù)）評價：評價： 試樣被破壞的程度試樣被破壞的程度 試樣強度的保持率試樣強度的保持率省部共建耐火材料與冶金國家重點實驗室（5）含碳耐火材料的抗氧化性）含碳耐火材料的抗氧化性 含碳耐火材料在氧化性氣氛中，其中的碳素材料會同空含碳耐火材料在氧化性氣氛中，其中的碳素材料會同空氣中的氧氣發(fā)生發(fā)應(yīng)。氣中的氧氣發(fā)生發(fā)應(yīng)。 試樣：試樣：502mm的立方體或直徑與高為的立方體或直徑與高為50 2mm的圓的圓柱體；柱體； 溫度：溫度：1400，保溫，保溫3小時，固定流量向爐內(nèi)通空氣；小時，固定流量向爐內(nèi)通空氣； 評價：切開試樣，測量脫碳層厚度。評價：切開試樣，測量脫碳層厚度。

59、也可由雙方協(xié)商測量方法。也可由雙方協(xié)商測量方法。省部共建耐火材料與冶金國家重點實驗室抗氧化性試驗后，試樣截面圖抗氧化性試驗后，試樣截面圖省部共建耐火材料與冶金國家重點實驗室 耐火材料在高溫下抵抗熔渣侵蝕的性能稱為抗渣蝕性耐火材料在高溫下抵抗熔渣侵蝕的性能稱為抗渣蝕性能。能。 腐蝕性介質(zhì)通常稱之為腐蝕性介質(zhì)通常稱之為“熔渣熔渣”。所謂。所謂“熔渣熔渣”，包，包括高溫下與耐火材料接觸的各種固態(tài)、液態(tài)物料（如水泥括高溫下與耐火材料接觸的各種固態(tài)、液態(tài)物料（如水泥熟料、石灰、熔融金屬、玻璃液等）、冶金爐渣、燃料灰熟料、石灰、熔融金屬、玻璃液等）、冶金爐渣、燃料灰分、飛灰以及各種氣態(tài)物質(zhì)等。高溫環(huán)境下，

60、熔渣物質(zhì)與分、飛灰以及各種氣態(tài)物質(zhì)等。高溫環(huán)境下，熔渣物質(zhì)與耐火材料相接觸，并與之發(fā)生復(fù)雜的物理化學(xué)反應(yīng)，導(dǎo)致耐火材料相接觸，并與之發(fā)生復(fù)雜的物理化學(xué)反應(yīng)，導(dǎo)致耐火材料的侵蝕損毀。耐火材料的侵蝕損毀。(6)(6)抗渣蝕性能抗渣蝕性能省部共建耐火材料與冶金國家重點實驗室 熔渣侵蝕是耐火材料使用過程中最主要的一種損毀形式，熔渣侵蝕是耐火材料使用過程中最主要的一種損毀形式，耐火材料在熔渣中的溶蝕損毀一般可分為以下幾種情況：耐火材料在熔渣中的溶蝕損毀一般可分為以下幾種情況： 單純?nèi)芪g：單純?nèi)芪g：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)的物理溶解作用所造成的耐火材料的損毀。如碳