冶金爐熱工基礎(chǔ)耐火材料-PPT精品課件

1、冶 金 爐 熱 工 基 礎(chǔ)山東工業(yè)職業(yè)學(xué)院冶金學(xué)院1 同學(xué)們好！現(xiàn)在我們學(xué)習(xí)耐火材料24 耐火材料4.1耐火材料的種類和性能1、耐火材料的定義和分類a、定義：凡具有抵抗高溫以及在高溫下所產(chǎn)生的物理化學(xué) 作用的材料統(tǒng)稱耐火材料。b、三種分類方法：1）按耐火度分類：A、普通耐火材料 耐火度為15801770。B、高級(jí)耐火材料 耐火度為17702000。C、特級(jí)耐火材料 耐火度為大于2000。32）根據(jù)化學(xué)礦物組成分類：A、氧化硅質(zhì)耐火材料。B、硅酸鋁質(zhì)耐火材料。C、氧化硅質(zhì)耐火材料。D、鉻鐵質(zhì)耐火材料。E、碳質(zhì)耐火材料。F、其它高耐火度制品。3）根據(jù)耐火材料的化學(xué)性質(zhì)分類：A、酸性耐火材料 B、堿

2、性耐火材料C、中性耐火材料 42、耐火材料的主要性能 耐火材料的基本特性可以通過它的物理性能和高溫使用性能來表示。A、耐火材料的物理性能：主要包括體積密度、真比重、氣孔率、吸水率、透氣性、耐壓強(qiáng)度、熱膨脹性、導(dǎo)電性及熱容量等。這些物理性能的好壞，直接影響著耐火材料的使用性能。5a、氣孔率在耐火制品內(nèi)，有許多大小不同，形狀不一的氣孔。（1）和大氣相通的氣孔稱為開口氣孔；（2）貫穿耐火制品的氣孔稱為連通氣孔；（3）不和大氣相通的氣孔稱為閉口氣孔；其中氣孔率可分為： 若耐火磚塊的總體積（包括其中的全部氣孔）為V、質(zhì)量為M、開口氣孔的體積為V1、閉口氣孔的體積為V2，連通氣孔的體積為V3，則：6真氣孔

3、率= 即磚塊中全部氣孔體積 （包括開口、閉口和連通的氣孔）占整塊體積的百分率。（2）顯氣孔率= 100% 即磚塊中外通氣孔（包括開口和連通的氣孔）體積占整塊體積的百分率。（3）閉口氣孔率= 100%100%7即磚塊中閉口氣孔體積占整塊體積的百分率。b、體積密度（容重）：包括全部氣孔在內(nèi)的1m3 磚塊體積 的質(zhì)量。體積密度=（kg/m3）c、真比重：不包括氣孔在內(nèi)的單位體積磚塊重量與4水的單 位體積重量之比。真比重=8d、吸水率：是原料中所有開口氣孔所吸收的水的質(zhì)量Mw與 磚塊質(zhì)量M之比值。用下述公式計(jì)算:吸水率= 100% 吸水率測(cè)定方法簡(jiǎn)便，在生產(chǎn)實(shí)際中常用來鑒定耐火原料的質(zhì)量。原料燒結(jié)程度

4、愈好其吸水率愈低。9e、熱膨脹性： 耐火制品受熱膨脹，冷后收縮，這種變化屬于可逆變化的。 耐火制品的熱膨脹性能主要取決于其化學(xué)礦物組成和所受的溫度。 耐火制品的熱膨脹性可用線膨脹系數(shù)或體積膨脹系數(shù)來表示，也可用線膨脹百分率或體積膨脹百分率表示。10B、耐火材料的使用性能 通常用來表示耐火材料使用性能的一些指標(biāo)如耐火度、荷重軟化溫度、抗渣性、熱穩(wěn)定性、殘余收縮等都是在特定的實(shí)驗(yàn)條件下測(cè)定出來的，和實(shí)際使用情況有著一定距離。a、 耐火度1、定義：耐火材料抵抗高溫而不變形的性能叫耐火度。加熱時(shí)，耐火材料中各種礦物組成之會(huì)發(fā)生反應(yīng)，并生成易熔的低熔點(diǎn)結(jié)合物而使之軟化，故耐火度只是表明耐火材料軟化一定程

5、度時(shí)的溫度。112、耐火度的測(cè)定 測(cè)定耐火度時(shí)，將耐火材料試樣制成一個(gè)上底每邊為2mm，下底每邊為8mm，高mm、截面呈等邊三角形的三角錐體。把三角錐體試樣和比較用的標(biāo)準(zhǔn)錐體放在一起熱。三角錐體在高溫作用下則軟化而彎倒，當(dāng)錐的頂點(diǎn)彎倒并觸及底板（放置試錐用的時(shí)，此時(shí)的溫度（與標(biāo)準(zhǔn)錐比較）稱為該材料的耐火度，三角錐體軟倒情況如下圖所示。應(yīng)該注意的是：耐火度并不能代表耐火材料的實(shí)際使用溫度。 因?yàn)樵趯?shí)際使用時(shí)，耐火材料承受一定的機(jī) 械強(qiáng)度，故實(shí)際使用溫度比測(cè)定的耐火度低。1213B、荷重軟化溫度 耐火材料在常溫下的耐壓強(qiáng)度很高，但在高溫下發(fā)生軟化，耐壓強(qiáng)度也就顯著降低一般用荷重軟化溫度來評(píng)定耐火材

6、料的高溫結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。1、定義：荷重軟化溫度就是耐火材料受壓發(fā)生一定變形量 的溫度。2、測(cè)定方法： 將待測(cè)耐火材料制成高為50mm，直徑為36mm 圓柱體試樣，在196k Pa的荷重壓力下，按照一定的升溫速度加熱，測(cè)出試樣的開始變形溫度和壓縮4及40%的溫度作為試樣的荷重軟化溫度。14表41 某些耐火材料在高溫下的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度耐火材料名稱荷重軟化開始點(diǎn)溫度t0（）荷重軟化終止點(diǎn)溫度t1（）耐火度t2（）t2-t0（）氧化硅質(zhì)粘土質(zhì)氧化鎂質(zhì)163013501500167016001550173017302000100380500 由表可以看出：氧化硅質(zhì)耐火材料的荷重軟化溫度和耐火度接近，因此氧化硅質(zhì)耐火

7、材的高溫結(jié)構(gòu)強(qiáng)度好；而粘土質(zhì)耐火材料的荷重軟化溫度遠(yuǎn)比其耐火度低，這是粘土質(zhì)耐火材料的一個(gè)缺點(diǎn)。氧化鎂質(zhì)耐火材料的耐火度雖然很高，但其高溫結(jié)構(gòu)強(qiáng)度同樣很差，所以實(shí)際使用溫度仍然低于其耐火度很多。當(dāng)然，在沒有荷重的情況下，其使用溫度可以大大提高。15C、 熱穩(wěn)定性1、定義：耐火材料抵抗溫度急劇變化而不破裂或剝落的能力 稱熱穩(wěn)定性或稱耐急冷急熱性。 耐火材料的熱穩(wěn)定性是一個(gè)非常重要的性質(zhì)，因?yàn)樵诤芏嗲闆r下，耐火材料處于溫度急劇變化的工作條件下。162、測(cè)定方法： 熱穩(wěn)定性的測(cè)定方法很多。我國(guó)部頒的測(cè)定方法是將試樣在850下加熱40分鐘后，再置于流動(dòng)的冷水(1020)中冷卻，并反復(fù)進(jìn)行幾次，直到其脫

8、落部分的重量達(dá)到最初總重量的20時(shí)為止，此時(shí)其經(jīng)受的耐急冷急熱次數(shù)就作為該材料的溫度極度抵抗性指標(biāo)。 耐火材料的抵抗溫度急變性能，除和它本身的物理性質(zhì)如膨脹型、導(dǎo)熱性、孔隙度等有關(guān)外，還與制品的尺寸、形狀有關(guān)，一般薄的、尺寸不大和形狀簡(jiǎn)單的制品，比厚的、尺寸較大和形狀復(fù)雜的制品有較好的耐急冷急熱性。17D、高溫體積穩(wěn)定性定義：耐火材料在高溫下長(zhǎng)期使用時(shí)體積發(fā)生不可逆變化。 有些體積膨脹叫殘存膨脹，有些體積收縮叫殘存收縮。 這一變化嚴(yán)重時(shí)往往會(huì)引起爐子的開裂和倒塌。因此，使用耐火材料時(shí)，對(duì)這個(gè)性能必須十分注意。 和鎂磚在使用過程中常產(chǎn)生殘存收縮，硅磚常產(chǎn)生膨脹現(xiàn)象。只有碳質(zhì)制品的高溫體積穩(wěn)定性良

9、好。 各種耐火材料的殘存膨帳和殘存收縮的允許值一般為0.5l.0范圍內(nèi)。18E、抗渣性 耐火材料在高溫下抵抗?fàn)t渣侵蝕的能力稱為抗渣性。 耐火材料受爐渣侵蝕的過程是很復(fù)雜的，因而使測(cè)定抗渣性的方法很難標(biāo)準(zhǔn)化。 影響材料抗渣性的主要因素有：a、爐渣化學(xué)性質(zhì) 爐渣主要分酸性渣和堿性渣。 含酸性較多的耐火材料，對(duì)酸性爐渣的抵抗能力強(qiáng)，對(duì)堿性爐渣的抵抗能力差; 堿性耐火材料對(duì)堿性渣的抵抗能力強(qiáng)，對(duì)酸性渣的抵抗能力差。19b、工作溫度 溫度在800900時(shí)，爐渣對(duì)材料的侵蝕作用不大顯著，但溫度達(dá)到12001400以上時(shí)，材料的抗渣性就大大降低。c 、耐火材料的致密程度 提高耐火材料的致密度，降低它的氣孔率

10、是提高耐火材料抗渣性的主要措施，可以在制磚過程中選擇合適的顆粒配比和較高的成型壓力。20本次課小結(jié)1、要求掌握耐火材料的定義及分類的標(biāo)準(zhǔn)。2、重點(diǎn)掌握耐火材料的物理性能和高溫使用性能： 物理性能包括各種氣孔率和熱膨脹性。 高溫使用性能包括耐火度、荷重軟化溫度、抗渣性、高溫體積穩(wěn)定性等。214.2 硅酸鋁質(zhì)耐火材料 硅酸鋁質(zhì)耐火材料是由Al2O3和SiO2及少量雜質(zhì)所組成，根據(jù)其Al2O3含量不同可分為： 1、半硅質(zhì)耐火材料(含A12O3 1530%) 2、粘土質(zhì)耐火材料(含Al2O3 3046)3、高鋁質(zhì)耐火材料 (含A12O340%)224.2.1 粘土質(zhì)耐火材料 自然界產(chǎn)出的粘土質(zhì)耐火材料

11、有耐火粘土和高嶺土，主要組成為高嶺石（Al2O32SiO22H2O），其余部分為K2O、Na2O、CaO、MgO,TiO2及Fe2O3等雜質(zhì)，含量約為67。 根據(jù)Al2O3 、SiO2和雜質(zhì)含量的不同，耐火粘土又分為硬質(zhì)粘土和軟質(zhì)粘土兩種。3（Al2O32SiO2，2H2O）3A12O3.2SiO24SiO26 H2O高嶺石 莫來石 白硅石 粘土受熱后，首先放出結(jié)晶水，繼續(xù)升高溫度，則發(fā)生一系列變化而燒結(jié)，用化學(xué)式可表示為：23l、粘土磚的性質(zhì)a、耐火度 一般粘土磚的耐火度在15801730。 當(dāng)溫度升高到1545時(shí)就產(chǎn)生液相，磚開始變軟，達(dá)到1800時(shí)全部變成液相。當(dāng)含有少量堿性化合物時(shí)，則

12、其耐火度將顯著降低。 b、荷重軟化溫度 因?yàn)檎惩链u在較低的溫度下出現(xiàn)液相而開始軟比，如果受外力就會(huì)變形，所以粘土磚的荷重軟化溫度比耐火度低很多，只有1350左右。24c、抗渣性 粘土磚是弱酸性的耐火材料，它能抵抗酸性渣的侵蝕，對(duì)堿性渣侵蝕作用的抵抗能力則稍差。d、熱穩(wěn)定性 粘土磚的熱膨脹系數(shù)小，所以它的熱穩(wěn)定性好。在850時(shí)的水冷次數(shù)一般為l015次。e、體積穩(wěn)定性 粘土磚在高溫下出現(xiàn)再結(jié)晶現(xiàn)象，使磚的體積縮小同時(shí)產(chǎn)生液相。由于液相表面張力的作用，使固體顆粒相互靠近，氣孔率低，使磚的體積縮小，因此粘土磚在高溫下有殘存收縮的性質(zhì)。 252、粘土磚用途 粘土磚用途廣泛。凡無特殊要求的磚體均可用粘土

13、磚筑、高爐、熱風(fēng)爐、化鐵爐、平爐和電爐等溫度較低部分使用粘土磚。盛鋼桶、澆鑄系統(tǒng)用磚、加熱爐、熱處理爐、燃燒室、煙道、煙囪等均使用粘土磚。粘土磚尤其適用于溫度變化較大部位。264.2.2 高鋁質(zhì)耐火材料 含Al2O3在46以上，用剛玉、高鋁釩土或硅線石系礦物作原料制成的耐火材料統(tǒng)稱為高鋁質(zhì)耐火材料。 目前以鋁釩土為制造高鋁質(zhì)耐火材料的主要原料 1、高鋁磚的性質(zhì) a、耐火度: 17501790，屬于高級(jí)耐火材料。 b、荷重軟化溫度: 比粘土磚高,沒有硅磚高 c、抗渣性： 接近于中性耐火材料，抗堿性渣的能力比抗酸性渣的能力弱些。 此外，高鋁磚的熱膨脹系數(shù)小，溫度急變抵抗性很好，和粘土磚一樣，在高溫

14、下也會(huì)發(fā)生殘存收縮。272、高鋁磚的用途 常用它來代替高質(zhì)量的粘土磚和硅磚，以提高爐子的壽命。目前主要用于砌筑高爐、熱風(fēng)爐、電爐爐頂、鼓風(fēng)爐、反射爐、回轉(zhuǎn)窯內(nèi)襯。此外，高鋁磚還廣泛地用做平爐蓄熱式格子磚、澆注系統(tǒng)用的塞頭、水口磚等。但高鋁磚價(jià)格要比粘土磚高，故用粘土磚能夠滿足要求的地方就不必使用高鋁磚。28 SiO2含量大于65%，Al2O3含量為1530%的耐火材料屬于半酸性耐火材料或叫半硅磚，其耐火度不應(yīng)低于1610。 半硅磚的各種性能介于粘土磚和硅磚之間，其特點(diǎn)是：(1) 耐火度為16501710。(2) 熱穩(wěn)定性比粘土磚差，因石英膨脹系數(shù)大。(3) 荷重軟化開始溫度為13501450，

15、因含有較多的石英，故比一般的粘土磚稍高。4.2.3 半硅質(zhì)耐火材料29(4) 體積穩(wěn)定性好，因?yàn)樵现姓惩恋氖湛s被SiO2的膨脹所抵消，若含SiO2多則會(huì)有殘余膨脹產(chǎn)生。(5) 抗酸性渣的侵蝕性好。 半硅磚所用原料廣泛，價(jià)格低，加上具有上述特性，所以使用范圍較廣，可以代替二、三等粘土磚。常用以砌筑化鐵爐內(nèi)襯，加熱爐爐頂和煙囪等。304. 3 氧化硅質(zhì)耐火材料 硅磚就是一種含SiO2在93%以上的氧化硅質(zhì)耐火材料。4.3.1 二氧化硅的結(jié)晶轉(zhuǎn)變 二氧化硅在不同溫度下的結(jié)晶狀態(tài)（同素異晶體）有下列幾種： （1）一石英，一石英； （2）鱗石英，鱗石英，鱗石英； （3）白硅石，白硅石。 以上是指較高溫

16、度下的結(jié)晶形態(tài)，和是指較低溫度下的結(jié)晶形態(tài)。 31 SiO2的各種同素異晶體在不同溫度下會(huì)發(fā)生轉(zhuǎn)變，這種轉(zhuǎn)變按其本質(zhì)的不同可分為下列兩類：1、遲鈍型轉(zhuǎn)變 這是由一種結(jié)晶構(gòu)造過渡到另一種新的結(jié)晶構(gòu)造。這種轉(zhuǎn)變是從結(jié)晶的邊緣開始的，極其緩慢地發(fā)展到結(jié)晶中心，所以需要很長(zhǎng)的時(shí)間且在一定溫度范圍下才能完成。 遲鈍型轉(zhuǎn)變一般只向著一個(gè)方向進(jìn)行。 SiO2結(jié)晶的遲鈍型轉(zhuǎn)變有：32(1) (2) (3) (4) 332、高低型轉(zhuǎn)變 這種轉(zhuǎn)變不是由結(jié)晶表面逐漸向中心發(fā)展，而是整個(gè)結(jié)晶同時(shí)轉(zhuǎn)變。在轉(zhuǎn)變時(shí)結(jié)晶內(nèi)部結(jié)構(gòu)變化較小，所以轉(zhuǎn)變是可逆的。屬于這類轉(zhuǎn)變的有：（1）（2）（3）（4）34 硅磚在燒成過程中所進(jìn)行

17、的各種結(jié)晶轉(zhuǎn)變可用圖44表示。35 氧化硅質(zhì)耐火材料最大的特點(diǎn)是在晶型變化的同時(shí)還伴隨有體積的變化。 現(xiàn)以燒成后的硅磚在使用時(shí)的情況來看，白硅石轉(zhuǎn)變?yōu)橐话坠枋瘯r(shí)體積膨脹2.8%，較之鱗石英時(shí)大得多，故產(chǎn)生較大的應(yīng)力，有時(shí)會(huì)發(fā)生破裂。若硅磚內(nèi)還含有沒有來得及轉(zhuǎn)變的一石英，則在高溫下會(huì)繼續(xù)進(jìn)行遲鈍型的轉(zhuǎn)變， 這時(shí)體積膨脹會(huì)更大。36 由于上述原因，故一般希望燒成后硅磚中的鱗石英愈多愈好，白硅石次之，殘存石英愈少愈好。 374.3.2 硅磚的性質(zhì)及用途1、硅磚的性能（1）屬酸性耐火材料，對(duì)酸性渣侵蝕的抵抗能力強(qiáng)，對(duì)堿性渣侵蝕的抵抗能力弱。（2）耐火度較一般粘土磚高，達(dá)17101730。（3）荷重軟化

18、溫度高，幾乎接近其耐火度，一般都在1620以上，這是硅磚的最大優(yōu)點(diǎn)。（4）熱穩(wěn)定性差，水冷次數(shù)只有12次，這主要是因?yàn)橛懈叩托途w轉(zhuǎn)變的緣故，所以硅磚不宜用于溫度有急變之處。38（5）體積穩(wěn)定性差，加熱時(shí)產(chǎn)生體積膨脹，故砌磚時(shí)必須注意留出適當(dāng)?shù)呐蛎浛p。此外，硅磚在低溫下體積變化更大，所以烘烤爐子時(shí)，低溫下（600以下）升溫應(yīng)緩慢。（6）硅磚的真比重一般情況下其變化范圍為2.332.42， 以小為好，真比重小，說明石英晶型轉(zhuǎn)變完全，使用過程的殘余膨脹就小。392、硅磚的用途 硅磚是酸性冶煉設(shè)備的主要砌筑材料，也是煉焦?fàn)t、銅熔煉爐等不可缺少的筑爐材料。由于硅磚的荷重軟化溫度高，因而也可用在堿性平爐

19、和電爐爐頂上，甚至蓄熱室上層格子磚也可用它來砌筑。 使用硅磚時(shí)應(yīng)注意下列事項(xiàng)：（1）硅磚在200300和578時(shí)由于高低型晶型 轉(zhuǎn)變，體積驟然膨脹，故在烘爐時(shí)在600以 下升溫不宜太快，否則有破裂的危險(xiǎn)。在冷卻 至600以下時(shí)應(yīng)避免劇烈的溫度變化。（2）盡量避免和堿性爐渣接觸。 404.4 氧化鎂質(zhì)及其它堿性耐火材料4.1 鎂石質(zhì)耐火材料 含氧化鎂（MgO）在8095以上的耐火材料，屬于鎂石質(zhì)耐火材料（主要是鎂磚）。 制造鎂石質(zhì)耐火材料的原料是菱鎂礦。它的主要成分是MgCO3,此外還含有CaO、SiO2、Fe2O3等雜質(zhì)。菱鎂礦必須經(jīng)過煅燒才能使用。 燒成后的鎂磚中礦物組成為：方鎂石（MgO）

20、占8090%；鐵酸鎂（MgOFe2O3）,鎂橄欖石（2MgOSiO2），鈣鎂橄欖石（CaOMgOSiO2）以及玻璃質(zhì)等，共約820。411、鎂磚的主要性能 a、耐火度 因?yàn)榉芥V石（MgO）結(jié)晶的熔點(diǎn)很高，可達(dá)2800，故鎂磚的耐火度在一般耐火磚中是最高的，通常在000以上。這是鎂磚的優(yōu)點(diǎn)之一，常用做高溫燃燒室或熔煉爐的砌筑料。 b、高溫結(jié)構(gòu)強(qiáng)度 鎂磚的高溫強(qiáng)度不好，荷重開始軟化溫度在15001550之間，比耐火度低500以上，所以，不用鎂磚砌筑高溫爐的爐拱，以免在高溫下受壓變形，因爐拱磚承受的擠壓力較大。 42 c、抗渣性 鎂磚屬于堿性耐火材料，對(duì)于CaO、FeO等堿性熔渣的抵抗能力很強(qiáng)，故通

21、常用做堿性熔煉爐的砌筑材料，但對(duì)于酸渣的抵抗力則很差。鎂磚不能與酸性耐火材料相接觸。d、熱穩(wěn)定性 鎂磚的熱穩(wěn)定性很差，只能承受水冷28次。 e、體積穩(wěn)定性 鎂磚的熱膨脹系數(shù)大，在201500之間的線膨脹系數(shù)為14.3106，故砌磚過程中，應(yīng)留足夠的膨脹縫。43f、導(dǎo)熱性 鎂磚的導(dǎo)熱能力約為粘土磚的幾倍。故鎂磚砌筑的爐體外層，一般應(yīng)有足夠的隔熱層，以減少散熱損失。不過鎂磚的導(dǎo)熱性隨溫度升高而下降。g、 水化性 煅燒不夠的氧化鎂與水作用，產(chǎn)生以下反應(yīng)：MgO+H2OMg（OH）2 這稱為水化反應(yīng)。由于此反應(yīng)，體積膨脹77.7%，使鎂磚遭受嚴(yán)重破壞，產(chǎn)生裂紋或崩落。鎂磚在儲(chǔ)存過程中必須注意防潮。44

22、2、鎂磚的應(yīng)用 。 煉鋼工業(yè)中可用來砌筑堿性平爐爐底和爐墻，頂吹轉(zhuǎn)爐爐襯，電弧爐爐墻、爐底，均熱爐和加熱爐爐底，混鐵爐內(nèi)襯。有色冶金工業(yè)中用以砌筑銅、鎳、鉛鼓風(fēng)爐爐缸、前床，精煉銅反射爐，礦石電爐內(nèi)村等。451、鎂鋁磚 鎂鋁磚是采用含鈣少的煅燒鎂砂（MgO90%，CaO2.2%）作原料，加入約8%的工業(yè)氧化鋁粉，以亞硫酸紙漿廢液做結(jié)合劑，在1580的高溫下燒成的制品。 鎂鋁磚的礦相組成是以方鎂石為主晶，鎂鋁尖晶石（MgO. Al2O3）為基質(zhì)。后者代替鎂磚中的鈣鎂橄欖石，成為方鎂石的結(jié)合劑。 鎂鋁磚與鎂磚比較，具有以下特點(diǎn)：4.4.2 鎂鋁磚、鎂鉻磚和鎂碳磚46（1）鎂鋁磚的耐急冷急熱性好，可

23、承受水冷2025次，甚至更高。 （2）由于鎂鋁尖晶石本身的熔點(diǎn)較高，故鎂鋁磚的高溫結(jié)構(gòu)強(qiáng)度比鎂磚有所改善，達(dá)到15201580，甚至更高。 鎂鋁磚具有以上優(yōu)良性能，故在我國(guó)已廣泛用做煉鋼平爐，煉銅反射爐等高溫熔煉爐爐頂?shù)钠鲋牧?，取得了延長(zhǎng)爐子壽命的效果。大型平爐可達(dá)300爐左右，中小型平爐在1000爐以上。 472、鎂鉻磚 鎂鉻磚是加鉻鐵礦于燒結(jié)鎂砂中做為原料制成的含Cr2O38的耐火制品， 其主要礦相組成為方鎂石和含鉻尖晶石（MgO. Cr2O3）。 鎂鉻磚對(duì)堿性熔渣的侵蝕有一定的抵抗能力，高溫下的體積穩(wěn)定性好，在1500時(shí)重?zé)€收縮很小。主要缺點(diǎn)是鉻尖晶石吸收氧化鐵后，使磚的組織改變，引

24、起“暴脹”，加速磚的損壞。 鎂鉻磚常用來砌筑煉銅爐、電爐、回轉(zhuǎn)窯及平爐的某些部位。 483、鉻質(zhì)耐火磚 含Cr2O3量較高（30%以上），而MgO量較少（1030%）的耐火磚為鉻質(zhì)耐火磚。 它的主要特性是屬于中性耐火材料，因?yàn)镃r2O3屬于中性氧化物，故對(duì)堿性熔渣和酸性熔渣都有良好的抵抗能力。 鉻磚有時(shí)用來砌筑在酸性耐火磚和堿性耐火磚交界的地方，以免酸性耐火磚與堿性耐火磚之間在高溫下起反應(yīng)。494、鎂碳磚 鎂碳磚是采用高純度鎂砂、電熔鎂砂、石墨粉為原料，以中溫瀝青為結(jié)合劑，高壓成型而制成。 鎂碳磚在我國(guó)是近幾年來發(fā)展起來的一種新型高級(jí)耐火材料。該制品具有熱穩(wěn)定性好，荷重軟化溫度與高溫抗折強(qiáng)度高

25、，抗堿性渣侵蝕能力強(qiáng)的特點(diǎn)。 鎂碳磚是當(dāng)前煉鋼爐采用的主要耐火材料之一，它主要用于轉(zhuǎn)爐、電爐的渣線部位其爐襯及爐外精煉的鋼包等。由于其性能比鎂磚和焦油白云石磚好，故用在煉鋼爐上爐齡壽命可大大提高。 50 白云石質(zhì)耐火材料是以白云石為主要材料制成的，含CaO在40% 以上，MgO大于30%的耐火制品。 白云石的化學(xué)組成為MgCO3CaCO3，必須經(jīng)過高溫(15001600)煅燒，才能使用。 煅燒后的白云石熟料，主要礦相組成為方鎂石（MgO）以及CaO晶型。熟料破碎至一定粒度，通常稱為冶金白云石砂，可做制磚原料。4.4.3 白云石質(zhì)火材料514.5 其他耐火材料、散狀耐火材料和隔熱材料4.5.1

26、碳質(zhì)耐火材料 碳質(zhì)耐火材料是用碳及其化合物制成的。包括碳質(zhì)制品、石墨粘土質(zhì)制品、碳化硅制品等。 含碳耐火材料具有下列特性：（1）耐火度高，因?yàn)樘紝?shí)際上是不熔化的物質(zhì)，在3500時(shí)升華；（2）碳質(zhì)制品是中性耐火材料，具有很好的抗渣性；（3）高的導(dǎo)熱性和導(dǎo)電性；（4）熱膨脹系數(shù)小，熱穩(wěn)定性好;52（5）高溫強(qiáng)度高，耐磨性好；（6）碳和石墨在氧化氣氛中會(huì)燃燒，碳化硅在高溫下也慢慢發(fā)生氧化作用，這是含碳耐火材料的主要缺點(diǎn)。1、碳質(zhì)制品 冶金工業(yè)所使用的碳質(zhì)制品主要是碳磚。目前碳磚用以砌筑高爐風(fēng)口以下的爐缸和爐底部位，也用來做鋁電解槽的內(nèi)襯。 中小型高爐常在現(xiàn)場(chǎng)采用碳質(zhì)材料直接搗固的技術(shù)。 高爐使用碳磚

27、，其最大優(yōu)點(diǎn)是高溫強(qiáng)度大和高溫體積穩(wěn)定。 質(zhì)量好的碳磚具有光澤，敲擊發(fā)出清脆的聲音。如有沙音，則表示制品有裂紋或多孔。532、石墨質(zhì)制品 石墨是碳的一種結(jié)晶形態(tài)，常見的石墨質(zhì)耐火制品，有熔煉金屬的石墨坩堝及鑄鋼用的石墨塞頭磚等，此外還可做成電極使用。 石墨制品的特性，基本土與碳磚相同。石墨質(zhì)制品的導(dǎo)熱能力比碳磚更高。同時(shí)由于石墨晶型的抗氧化能力較強(qiáng)，加之石墨顆粒周圍有粘土構(gòu)成的保護(hù)膜，故石墨制品的抗氧化能力比碳磚強(qiáng)得多，可做成坩堝直接在高溫火焰中使用。不過石墨制品的耐火度較碳磚低，一般在2000上下。這是因結(jié)合劑（耐火粘土）的耐火度低的緣故。543、碳化硅質(zhì)制品 碳化硅耐火制品是以碳化硅為原料

28、，加入耐火粘土、石英等做結(jié)合劑，或不加結(jié)合劑（靠本身再結(jié)晶而結(jié)合）所制成的。 碳化硅質(zhì)制品基本上保留了前述碳質(zhì)耐火材料所具有的特性。所不同的是加人了粘土等結(jié)合劑的制品，導(dǎo)致整個(gè)制品的耐火度及高溫強(qiáng)度的下降。以粘土結(jié)合的碳化硅制品，其耐火度約1800，荷重軟化開始溫度界于16201640之間。此外，碳化硅制品在較高溫度下才易被氧化，抗氧化能力比碳磚強(qiáng)的多。55 碳化硅制品的導(dǎo)熱能力也較好，用來制做煉鋅蒸餾豎罐，換熱器元件等。碳化硅同樣有一定的導(dǎo)電能力，常制成電阻發(fā)熱元件。此外，碳化硅耐火制品價(jià)格昂貴，因而限制了它的使用范圍。56 傳統(tǒng)的筑爐方式是耐火磚作為主體的，散狀料（如耐火泥）只是作為砌磚的

29、泥漿、磚縫填料或補(bǔ)爐料。但近二十年來，國(guó)內(nèi)外散狀耐火材料有了很大發(fā)展，出現(xiàn)了各種耐火混凝土（澆注料）、耐火可塑料及多種搗打料、噴涂料。 1、耐火混凝土 耐火混凝土的使用溫度在900以上，甚至可達(dá)16001800。 根據(jù)所用膠結(jié)料的不同，耐火混凝土可分為硅酸鹽水泥耐火混凝土、鋁酸鹽水泥耐火混凝土、水玻璃耐火混凝土、磷酸鹽耐火混凝土、鎂質(zhì)耐火混凝土等，此外還有輕質(zhì)耐火混凝土。4.5.2 散狀耐火材料57 A、硅酸鹽水泥耐火混凝土 為了使硅酸鹽水泥成為耐火混凝土的一種膠結(jié)料，必須消除其中氧化鈣的作用，當(dāng)加人水泥重量50100的細(xì)粘土熟料粉作摻合料時(shí)，它與氧化鈣結(jié)合成穩(wěn)定的硅酸鈣和鋁酸鈣礦物。這種耐火

30、混凝土成本低，可以用在溫度較低（1000以下）、溫度波動(dòng)不大、沒有酸堿侵蝕的地方。58B、鋁酸鹽耐火混凝土 鋁酸鹽耐火混凝土是以礬土水泥為膠結(jié)料，以礬土熟料為骨料及摻合料制成的水硬性混凝土。礬土水泥的主要礦物是鋁酸鈣，水化速度很快，因此這種混凝土的特點(diǎn)是硬化快，早期強(qiáng)度高。但到350開始排除結(jié)晶水，體積收縮，強(qiáng)度下降，因此烘爐時(shí)必須嚴(yán)格按預(yù)定曲線進(jìn)行。到11001200以上，礬土水泥耐火混凝土的強(qiáng)度有所提高，因?yàn)閮?nèi)部產(chǎn)生了陶瓷結(jié)合。59C、水玻璃耐火混凝土 水玻璃耐火混凝土是以水玻璃為膠結(jié)料，并加入適量的氟硅酸鈉 （Na2SiF4）作促凝劑而制成的氣硬性混凝土。依靠水玻璃水解產(chǎn)生的硅膠，把骨料

31、、摻合料顆粒聯(lián)結(jié)在一起。在各種耐火混凝土中，它的相對(duì)強(qiáng)度是較高的，但耐火度及荷重軟化溫度較低。這種混凝土適用于1000以下要求有較高強(qiáng)度、耐磨性好、能抗酸腐蝕的地方，但不能用于經(jīng)常有水或水蒸汽作用的部位。60D、磷酸鹽耐火混凝土 磷酸鹽耐火混凝土是以磷酸為膠結(jié)料，有時(shí)加適量礬土水泥做促凝劑而制成的熱硬性混凝土。這種混凝土的特點(diǎn)是在常溫下不硬化固結(jié)，為了使其凝固并具有一定的強(qiáng)度，在生產(chǎn)預(yù)制塊時(shí)要加促凝劑。經(jīng)加熱到500才硬化固結(jié)，強(qiáng)度也隨溫度上升而提高，但到800附近，中溫強(qiáng)度低是其缺點(diǎn)，以后強(qiáng)度又隨溫度繼續(xù)上升。這種混凝土具有優(yōu)良的耐火性、耐磨性、抗渣性和熱穩(wěn)定性，能長(zhǎng)期應(yīng)用在14001600

32、的條件下。61 耐火可塑料的用途很廣，除用于加熱爐爐底水管包扎外，還應(yīng)用于均熱爐爐口和煙道拱頂，加熱爐爐頂，燒嘴磚，以及煉鋼廠的盛鋼桶、保溫帽等部位。這種耐火材料具有以下些優(yōu)點(diǎn)： (1) 耐火度高 (2) 熱穩(wěn)定性好 (3) 絕熱性能好 (4) 抗渣性好 (5) 抗震性能及耐磨性能好 (6)整體性好 整個(gè)砌體嚴(yán)密無縫。2、耐火可塑料62 搗打料與耐火混凝土不同，不采用水硬性的水泥等膠結(jié)料。用做搗打料結(jié)合劑的有水玻璃、耐火粘土等無機(jī)物，也可用焦油、瀝青等有機(jī)物?？勺髂突鸸橇系奈锪虾芏?，常用的有鎂砂、石英砂、冶金焦粉等。配料以后，用人工或氣錘搗實(shí)打緊，再經(jīng)高溫?zé)Y(jié)而成。3、搗打料63 搗打料可代替

33、耐火磚用來搗筑冶金爐的某些部位，也可搗筑整個(gè)爐子。目前，高爐部分爐襯、電爐爐底、冰銅熔煉反射爐爐底以及感應(yīng)電爐整個(gè)爐體，皆廣泛使用搗打料搗筑而成。 搗筑而成的爐體具有無磚縫，堅(jiān)固致密，不易滲漏金屬，抗侵蝕能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。實(shí)踐證明：使用壽命比磚砌的長(zhǎng)。64 現(xiàn)代平爐、轉(zhuǎn)爐、電爐等高溫爐，普遍采用高溫噴補(bǔ)爐墻的方法，為延長(zhǎng)爐子壽命，提高生產(chǎn)能力，提供了極其有利的措施。這項(xiàng)先進(jìn)技術(shù)，在我國(guó)煉鋼爐上已廣泛獲得應(yīng)用。 噴補(bǔ)料由耐火骨料及膠結(jié)料所組成。耐火骨料的組成。根據(jù)耐火磚的種類以及爐內(nèi)溫度等條件選定。膠結(jié)料用水玻璃或聚磷酸鹽等。料配好以后，依靠壓縮空氣噴槍噴于爐壁上，在高溫下噴補(bǔ)料燒結(jié)于被損壞的爐壁上，與原來的磚砌體結(jié)合成整體。 4、噴補(bǔ)料65 火泥是用來填充于磚縫之間的細(xì)粉狀耐火材料，火泥加水或水玻璃等粘結(jié)劑。調(diào)制成泥漿叫耐火膠泥，用以粘結(jié)耐火磚塊。 火泥的主要成分應(yīng)與所砌的耐火磚相接近。根據(jù)火泥化學(xué)成分的不同，可分為粘土質(zhì)、高鋁質(zhì)、硅質(zhì)、鎂質(zhì)火泥等。5、耐火泥66 近些年來，我國(guó)高爐砌筑采用一種新的泥漿（高強(qiáng)度磷酸鹽泥漿），這種泥漿在高溫下具有較高的粘結(jié)強(qiáng)度，基本不收縮，并對(duì)鐵水與熔渣的侵蝕具有較強(qiáng)的抵抗能力。 67 耐火涂料覆