耐火材料-含碳耐火材料

黃朝暉材料(cáiliào)學(xué)院（測(cè)試樓112辦公室）電話：82322186-mail:huang118@第6章耐火材料（第二篇）共七十六頁(yè)第六章耐火材料第一節(jié)概述一、耐火材料的定義和分類(lèi)耐火材料（refractory）是耐火度（refractoriness）不低于1580℃的無(wú)機(jī)非金屬材料。它是為高溫技術(shù)服務(wù)的基礎(chǔ)材料。是用作高溫窯爐等熱工設(shè)備的結(jié)構(gòu)材料（structuralmaterials），以及工業(yè)用高溫容器和部件的材料，并能承受(chéngshòu)相應(yīng)的物理化學(xué)變化及機(jī)械作用。共七十六頁(yè)（二）分類(lèi)按礦物組成可分為氧化硅質(zhì)、硅酸鋁質(zhì)、鎂質(zhì)、白云石質(zhì)量、橄欖石質(zhì)、尖晶石質(zhì)、含碳質(zhì)、含鋯質(zhì)耐火材料及特殊耐火材料。按制造方法可分為天然礦石和人造制品。按形狀可分為塊狀制品和不定形耐火材料。按熱處理方式可分為不燒制品、燒成制品和熔鑄制品。按耐火度可分普通、高級(jí)及特級(jí)耐火制品。按化學(xué)性質(zhì)可分為酸性、中性及堿性耐火材料。按可分為輕質(zhì)及重質(zhì)耐火材料。按其制品的外形和尺寸可分為標(biāo)準(zhǔn)磚、異形磚、特異形磚、管和耐火器皿等。還可按其應(yīng)用分為高爐用、水泥(shuǐní)窯用、玻璃窯用、陶瓷窯用耐火材料等。共七十六頁(yè)二、耐火材料的組成與性質(zhì)在高溫下使用過(guò)程中，受物理、化學(xué)、機(jī)械作用，容易熔融軟化或被熔蝕磨損，或產(chǎn)生崩裂損壞等現(xiàn)象，必須預(yù)知耐火材料在高溫下的使用情況(qíngkuàng)。在高溫下測(cè)定的性質(zhì)如耐火度、荷重軟化點(diǎn)、熱震穩(wěn)定性、抗渣性、高溫體積穩(wěn)定性等，反映了在該溫度下它與外界作用的關(guān)系。耐火材料的質(zhì)量取決于它的性質(zhì)，若干性質(zhì)又取決于耐火材料的化學(xué)礦物組成。共七十六頁(yè)（一）耐火材料的組成耐火材料的組成包括化學(xué)組成和礦物組成?；瘜W(xué)組成是耐火材料的基礎(chǔ)(jīchǔ)特征。在耐火材料的化學(xué)成分固定的前提下，耐火材料的礦物組成決定其性質(zhì)的重要因素。礦物組成一般可分為主晶相（principalcrystallinephase）、次晶相（secondarycrystallinephase）及基質(zhì)相（matrix）三大類(lèi)。

共七十六頁(yè)（二）耐火材料的性質(zhì)包括物理性質(zhì)、力學(xué)性質(zhì)、熱學(xué)性質(zhì)、電學(xué)性質(zhì)及使用性質(zhì)。這些性質(zhì)可用于判斷材質(zhì)的優(yōu)劣，還可根據(jù)使用的工作條件，直接(zhíjiē)考察它在高溫下的適用性。共七十六頁(yè)1.耐火度：耐火材料在高溫作用下達(dá)到特定軟化程度的溫度，表征材料(cáiliào)抵抗高溫作用的性能。耐火度取決于材料化學(xué)礦物組成和它們的分布情況。耐火度是評(píng)價(jià)其重要技術(shù)指標(biāo)，但是不能作為制品使用溫度的上限。共七十六頁(yè)2.荷重軟件溫度（refractorinessunderload）指耐火材料在以恒荷重持續(xù)升溫法所測(cè)定的達(dá)到某一特定壓縮變形時(shí)的溫度。表征耐火材料抵抗重力負(fù)荷和高溫?zé)嶝?fù)荷共同作用而穩(wěn)定的能力。

高低主要取決于制品的化學(xué)礦物組成，也與其宏觀(hóngguān)結(jié)構(gòu)有關(guān)?？梢耘袛嗖牧显谑褂眠^(guò)程中失去荷重能力。僅作為耐火材料最高使用溫度的參考值。共七十六頁(yè)3.高溫體積穩(wěn)定性（volumestabilityunderhightemperature）一般以制品在無(wú)重負(fù)荷作用下重?zé)w積變化百分率或重?zé)€變化百分率來(lái)衡量其優(yōu)劣。保證(bǎozhèng)砌筑體的穩(wěn)定性，減少砌筑體的縫隙，提高其密封性和耐侵蝕性，避免砌筑整體結(jié)構(gòu)和破壞，也可判斷制品生產(chǎn)工藝和方法的正確性。共七十六頁(yè)4.耐熱震性（thermalshockresistance）又稱(chēng)熱震穩(wěn)定性、耐急冷急熱性。抵抗溫度急劇變化而不破壞的能力。在使用過(guò)程中，經(jīng)常受到強(qiáng)烈的急冷、急熱作用，如間歇生產(chǎn)(shēngchǎn)的窯爐、窯爐點(diǎn)火及?；鸷屯８G檢修等情況。共七十六頁(yè)5.抗渣性：指材料在高溫下抵抗熔渣及其他熔融液體侵蝕而不易損毀的性能。但是固態(tài)物料、煙氣中的塵料與其接觸，一些(yīxiē)氣態(tài)物質(zhì)也可在耐火材料上凝結(jié)，它們都可在高溫下與耐火材料反應(yīng)形成熔融體，或形成性質(zhì)不同的新生物，或使耐火材料中形成的一些組分分解，導(dǎo)致耐火材料損毀。共七十六頁(yè)6.耐真空性（vacuumresistance）指耐火材料在真空和高溫下使用時(shí)的耐久性。通常在常溫下耐火材料的蒸氣壓都很低?？梢哉J(rèn)為是極穩(wěn)定而不易揮發(fā)的。但在高溫減壓(jiǎnyā)下使用時(shí)，其中一些組成分極易揮發(fā)，且在真空下熔渣沿材料中毛細(xì)管滲透的速度明顯加快，從而造成耐火材料的損毀。因此在其生產(chǎn)工藝中應(yīng)提高材料的致密性。共七十六頁(yè)7.制品形狀的規(guī)整性和尺寸的準(zhǔn)確性正確的形狀和準(zhǔn)確(zhǔnquè)的尺寸對(duì)于砌筑體的嚴(yán)密性和使用壽命有很大的影響，對(duì)砌筑施工也提供了有利的條件。一般來(lái)說(shuō)磚縫在砌筑體中是最薄弱和最易損壞的部分，很容易被熔渣和侵蝕性氣體滲入和侵蝕。共七十六頁(yè)三、耐火材料的應(yīng)用領(lǐng)域主要作為高溫作業(yè)領(lǐng)域的基礎(chǔ)材料，應(yīng)用的部門(mén)極為廣泛。最為普遍的是在各種熱工設(shè)備和高溫容器中作為低抗高溫作用的結(jié)構(gòu)材料的內(nèi)襯。在冶金工業(yè)中高爐、煉鋼爐、煉焦?fàn)t等主要大型設(shè)備都是由耐火材料構(gòu)成的。在建材工業(yè)中如水泥(shuǐní)、玻璃、陶瓷的窯爐或其內(nèi)襯都必須用耐火材料來(lái)構(gòu)筑。如化工、動(dòng)力、機(jī)械制造等工業(yè)高溫作業(yè)部門(mén)中的各種焙燒爐、燒結(jié)爐、加熱爐、鍋爐及其附設(shè)火道、煙道、保溫層等必須使用耐火材料。共七十六頁(yè)四、對(duì)耐火材料的基本要求（1）能抵抗高溫?zé)嶝?fù)荷作用，不軟化，不熔融。要求具有相當(dāng)高的耐火度。（2）具有高的體積穩(wěn)定性，殘存收縮及殘存膨脹小，無(wú)晶型轉(zhuǎn)變及體積效應(yīng)小。（3）能抵抗高溫?zé)嶝?fù)荷和重負(fù)荷的共同作用不喪失強(qiáng)度，不發(fā)生蠕變和坍塌。要求材料具有相當(dāng)高的常溫強(qiáng)度和高溫?zé)釕B(tài)強(qiáng)度，高的荷重軟化溫度和抗蠕變性。（4）能抵抗溫度急劇變化或受熱不均的影響(yǐngxiǎng)，不開(kāi)裂不剝落。要求材料具有好的耐熱震性。共七十六頁(yè)2.2.離心制度的確定混凝土的分層現(xiàn)象除與原材料和混合料的性質(zhì)有關(guān)，離心制度是一項(xiàng)重要的影響因素。離心制度主要指各個(gè)階段的離心速度和離心時(shí)間。此外分層投料對(duì)離心制度、混凝土性能也有很大影響。（1）離心速度離心速度一般按慢、中、快三檔速度變化。慢速為布料階段，其主要目的是在離心力的作用下，使混合料均勻并初步面形?？焖俪蔀槊軐?shí)階段，其主要目的是在離心力的作用下使混合料充分密實(shí)。中速則為必要(bìyào)的過(guò)渡階段，不僅是由慢速到快速的調(diào)速過(guò)程，而且不定期可在繼續(xù)而料及緩和增速的過(guò)程中達(dá)到減弱內(nèi)外分層的目的。離心制度的確定混凝土的分層現(xiàn)象除與原材料和混合料的性質(zhì)有關(guān)，離心制度是一項(xiàng)重要的影響因素。離心制度主要指各個(gè)階段的離心速度和離心時(shí)間。此外分層投料對(duì)離心制度、混凝土性能也有很大影響。（1）離心速度離心速度一般按慢、中、快三檔速度變化。慢速為布料階段，其主要目的是在離心力的作用下，使混合料均勻并初步面形?？焖俪蔀槊軐?shí)階段，其主要目的是在離心力的作用下使混合料充分密實(shí)。中速則為必要的過(guò)渡階段，不僅是由慢速到快速的調(diào)速過(guò)程，而且不定期可在繼續(xù)而料及緩和增速的過(guò)程中達(dá)到減弱內(nèi)外分層的目的。（5）能抵抗熔融液、塵和氣的化學(xué)侵蝕。（6）能抵抗火焰和爐料、料塵的沖刷、撞擊和磨損。（7）能抵抗高溫真空作業(yè)和氣氛變化的影響(yǐngxiǎng)，不揮發(fā)不損壞。（8）外形整齊，尺寸準(zhǔn)確，質(zhì)優(yōu)價(jià)廉，便于運(yùn)輸、施工和維修等。（9）對(duì)有特殊要求的耐火材料還應(yīng)考慮其導(dǎo)熱性、導(dǎo)電性及透氣性等。共七十六頁(yè)第二節(jié)硅酸鋁質(zhì)耐火材料（aluminasilicaterefractory）是以Al2O3和SiO2為基本化學(xué)(huàxué)組成的耐火材料。根據(jù)制品中Al2O3和SiO2的含量，分為以下三類(lèi)：半硅質(zhì)耐火材料，Al2O3含量為15%~30%；粘土質(zhì)耐火材料，Al2O3含量為30%~46%（我國(guó)30%~48%）；高鋁質(zhì)耐火材料，Al2O3含量大于46%（我國(guó)為＞48%），其中Al2O3＞90%稱(chēng)為剛玉質(zhì)耐火材料。共七十六頁(yè)共七十六頁(yè)雜質(zhì)的存在會(huì)降低耐火材料的耐火性質(zhì)和高溫力學(xué)性質(zhì)。在天然(tiānrán)原料中，均含有5~6種常見(jiàn)的雜質(zhì)氧化物，主要有TiO2、Fe2O3、CaO、MgO、R2O等。共七十六頁(yè)二、粘土質(zhì)耐火材料（fireclayrefractory）是用天然的各種(ɡèzhǒnɡ)粘土作原料，將一部分粘土預(yù)先煅燒成熟料，并與部分生粘土配合制成Al2O3含量30%~46%的耐火制品。屬于弱酸性耐火材料，主要制品有粘土磚和不定形耐火材料。粘土磚采用半干壓成形，在1250~1350℃燒成，對(duì)于Al2O3含量高的制品在1350~1380℃燒成。燒成氣氛為氧化氣氛。生產(chǎn)簡(jiǎn)便，價(jià)格便宜，應(yīng)用廣泛。共七十六頁(yè)三、高鋁質(zhì)耐火材料（high-aluminarefractory）Al2O3含量大于48%的硅酸鋁質(zhì)耐火材料統(tǒng)稱(chēng)為高鋁質(zhì)耐火材料。按Al2O3含量的多少劃分為三個(gè)等級(jí)(děngjí)：I等（Al2O3＞75%）；II等（Al2O3=60%~70%）；III等（Al2O3=48%~60%）。根據(jù)礦物組成可分為：低莫來(lái)石質(zhì)及莫來(lái)石質(zhì)量（Al2O348%~71.8%），莫來(lái)石-剛玉質(zhì)及剛玉-莫來(lái)石質(zhì)（Al2O371.8%~95%）；剛玉質(zhì)（Al2O395%~100%）。共七十六頁(yè)采用II級(jí)礬土熟料（體積密度≥2.55g/m3）時(shí)，由于二次莫來(lái)石化造成(zàochénɡ)的膨脹和松散效應(yīng)，使坯體不易燒結(jié)，故燒成溫度略高。高鋁制品在氧化焰中燒成。共七十六頁(yè)第三節(jié)硅質(zhì)耐火材料（siliceousrefractory）指以SiO2為主要成分的耐火材料。有硅磚、不定形硅質(zhì)耐火材料及石英玻璃制品。是典型的酸性耐火材料。其礦物組成：主晶相為(xiānɡwéi)鱗石英和方石英，基質(zhì)為石英玻璃相。對(duì)酸性爐渣抵抗能力強(qiáng)，但受堿性渣強(qiáng)烈侵蝕；硅磚主要用于焦?fàn)t、玻璃熔窯、酸性煉鋼爐、和及其他熱設(shè)備。共七十六頁(yè)二、硅磚的生產(chǎn)工藝要點(diǎn)生產(chǎn)工藝不同之處：原料不經(jīng)煅燒，直接(zhíjiē)經(jīng)破碎、粉碎后配用；需加入礦化劑，生產(chǎn)中采用在礦化劑我國(guó)多用軋鋼皮作礦化劑；對(duì)軋鋼此的要求是Fe2O3+FeO＞90%，需經(jīng)球磨使粒度大于0.5mm的不超過(guò)1%~~2%，小于0.088mm的不小于80%；石灰是以石灰乳的形式加入坯料中。共七十六頁(yè)四、石英玻璃制品

熔融石英制品（fused-quartzproduct）是石英玻璃為原料而制得的再結(jié)合制品。SiO2含量大于99.5%的熔融石英的膨脹系數(shù)為0.54×10-6/℃，它具有熱震穩(wěn)定性好，耐化學(xué)侵蝕（特別(tèbié)是酸和氯），耐沖刷高溫強(qiáng)度大，能抵抗高溫下有害介質(zhì)的侵入。常用作陶瓷匣缽、棚板等窯具。

缺點(diǎn)是在1100℃以上長(zhǎng)期使用時(shí)，會(huì)向方石英轉(zhuǎn)變（即高溫析晶），制品產(chǎn)生裂紋和剝落。共七十六頁(yè)第四節(jié)鎂質(zhì)耐火材料（magnesiterefractory）指以鎂石作原料，以方鎂石（MgO）為主要礦物組成，MgO含量在80%~85%以上耐火材料。屬堿性耐火材料，抵抗堿性物質(zhì)(wùzhì)的侵蝕能力較好，耐火度很高，是煉鋼堿性轉(zhuǎn)爐、電爐、化鐵爐以及許多有色金屬火法冶煉爐中使用最廣泛一類(lèi)重要耐火材料，也是玻璃熔窯蓄熱室、水泥窯和陶瓷窯爐高溫帶常用的耐火材料。共七十六頁(yè)一、鎂質(zhì)耐火材料生產(chǎn)的物化基礎(chǔ)（一）鎂質(zhì)耐火材料主晶相鎂質(zhì)耐火材料的主成分是氧化鎂，主晶相是由化學(xué)活性較低的方鎂石。方鎂石是MgO的唯一結(jié)晶形態(tài)。也稱(chēng)燒結(jié)鎂石或死燒鎂石。較低溫度（如1000℃）煅燒得到(dédào)的方鎂石，活性極高，極易與水或大氣中的水分進(jìn)行水化反應(yīng)，并伴有很大的體積效應(yīng)，不易直接作為耐火材料使用。共七十六頁(yè)（二）鎂質(zhì)耐火材料的結(jié)合相結(jié)合相為低溶點(diǎn)物相，則制品在高溫下抵抗熱、重負(fù)荷(fùhè)和耐侵蝕性能會(huì)顯著降低。若結(jié)合相以高熔點(diǎn)晶相為主，則上述性能改善。共七十六頁(yè)鎂鋁尖晶石當(dāng)Al2O3同方鎂石在1500℃附近共存時(shí)，如在鎂質(zhì)耐火材料燒成過(guò)程中或在高溫下使用(shǐyòng)時(shí)，即可經(jīng)固相反應(yīng)形成鎂鋁尖晶石（MgO·Al2O3，簡(jiǎn)寫(xiě)MA）。共七十六頁(yè)共七十六頁(yè)共七十六頁(yè)二、鎂質(zhì)耐火材料的主要品種及生產(chǎn)生產(chǎn)過(guò)程是以較純凈的菱鎂礦或由海水、鹽湖水等提取的氧化鎂為原料，經(jīng)高溫煅燒制成燒結(jié)鎂石（硬燒鎂石、死燒鎂石），或經(jīng)電熔制成電熔鎂石等熟料，然后將熟料破碎、粉碎、依制品(zhìpǐn)品種經(jīng)相應(yīng)配料，再依次經(jīng)坯料制備、成形、干燥和燒成等工藝過(guò)程成為制品。主要品種有：1.普通鎂磚（magnesitebrick）以燒結(jié)鎂石的原料，1500~1600℃燒結(jié)，含MgO91%左右，一般采用弱氧化氣氛燒成。共七十六頁(yè)2.鎂鋁磚（magnesite-aluminabrick）以燒結(jié)鎂石的主要原料，加入適量富含Al2O3的原料（如含高鋁礬土或生、熟料(shúliào)均可），經(jīng)1580~1620℃的溫度燒結(jié)而成含MgO85%左右、Al2O35%~10%，是以方鎂石為主晶相，由鎂鋁尖晶石結(jié)合的鎂質(zhì)耐火制品。共七十六頁(yè)3.鎂鉻磚（magnesite-chromebrick）由40%~80%的燒結(jié)鎂砂和20%~60%鎂鉻礦，在1650℃燒制而成，鎂鉻磚也可用電熔澆鑄，生產(chǎn)(shēngchǎn)熔鑄鎂鉻磚。其主晶相為方鎂石，結(jié)合相為鎂鉻尖晶石。共七十六頁(yè)4.鎂硅磚（high-silicamagnesitebrick）以高硅鎂石經(jīng)高溫煅燒成鎂硅礦作為原料，經(jīng)1620~1650℃燒制而成，含SiO25%~11%，CaO/SiO2分子(fēnzǐ)比≤1。由鎂橄欖石（2MgO·SiO2）結(jié)合的鎂質(zhì)耐火材料。共七十六頁(yè)5.鎂鈣磚（magnesitebrickrichinCaO）以高鈣的燒鎂石為原料，經(jīng)1600~1680℃燒制而成，含CaO6%~10%，CaO/SiO2分子比≥2，主晶相為(xiānɡwéi)方鎂石。由硅酸三鈣和硅酸二鈣結(jié)合的鎂質(zhì)耐火材料。（容易水化）共七十六頁(yè)6.直接結(jié)合鎂磚（directbondingmagnesitebric）：以高純燒結(jié)鎂砂為原料(yuánliào)，經(jīng)燒結(jié)制成，含MgO95%以上，是方鎂石晶粒間直接結(jié)合的鎂質(zhì)耐火材料。共七十六頁(yè)7.鎂碳磚（magnesitecarbonbric）以燒結(jié)(shāojié)鎂石或電熔鎂石為主要原料，并加入適量石墨和含碳的有機(jī)結(jié)合劑，經(jīng)高壓成形制成，含C10%~40%是碳結(jié)合的鎂質(zhì)耐火材料。8.不燒結(jié)鎂質(zhì)制品及不定形鎂質(zhì)耐火材料（bulkmagnesiterefractory）共七十六頁(yè)第五節(jié)熔鑄耐火材料指原料及配合料經(jīng)高溫熔化后澆鑄成一定形狀的制品。熔融方法(fāngfǎ)有電熔法和鋁熱法兩種。電熔法是電弧爐或電阻爐中熔化配合料。

鋁熱法是利用鋁熱反應(yīng)（2Al+Fe2O3=2Fe+Al2O3+Q）放出熱量將配合料熔化(自蔓燃技術(shù))。電熔法是生產(chǎn)熔鑄耐火材料的主要方法。生產(chǎn)工藝：原料制備==加工===合加工==熔融==澆鑄成形==熱處理==機(jī)械加工。共七十六頁(yè)熔鑄耐火制品的種類(lèi)很多，目前應(yīng)用最廣泛的是熔鑄鋯玉磚。其他(qítā)熔鑄制品有熔鑄莫來(lái)石磚、熔鑄鋯莫來(lái)石磚、以及石英質(zhì)、鎂質(zhì)、尖晶石及鎂橄欖石質(zhì)等熔鑄制品。熔鑄制品與燒結(jié)法制品相比，有以下特點(diǎn)：制品很致密，氣孔少，密度大，機(jī)械強(qiáng)度高，高溫結(jié)構(gòu)強(qiáng)度大，導(dǎo)熱性高，抗渣性好。共七十六頁(yè)一、熔鑄鋯莫來(lái)石耐火材料（fused-castmulliterefractory）熔鑄鋯莫來(lái)石制品主要用高鋁礬土或工業(yè)(gōngyè)氧化鋁、粘土或硅石進(jìn)行配料，在電弧爐內(nèi)經(jīng)1900~2200℃熔融，再用砂模澆鑄成形及熱處理制成，其主要礦物成分是莫來(lái)石。熔鑄鋯莫來(lái)石耐火材料可作玻璃熔窯中溫度低1450℃區(qū)域的砌筑體。共七十六頁(yè)二、熔鑄鋯剛玉耐火材料（fusedcastzirconia-aluminarefractory）以精選的鋯英石礦經(jīng)脫硅處理的產(chǎn)品和工業(yè)氧化鋁為原料，在電弧爐內(nèi)經(jīng)2000℃左右熔化后加入砂?；蚪饘倌?nèi)成形，經(jīng)熱處理和機(jī)械加工而成熔鑄鋯剛玉耐火制品。用于直接與金屬液和熔渣接觸處，是抵抗侵蝕的良好(liánghǎo)材料。是玻璃熔窯和金屬冶煉爐受侵蝕最嚴(yán)重不可缺少的材料。但熱穩(wěn)定形較差。共七十六頁(yè)第六節(jié)輕質(zhì)耐火材料（lightweightrefractory）指氣孔率高、體積密度低、熱導(dǎo)率低的耐火材料。輕質(zhì)耐火材料的特點(diǎn)是具有孔結(jié)構(gòu)（氣孔率一般為40%~85%）和高的隔熱性。使用(shǐyòng)溫度在600~900℃為低溫隔熱材料；900~1200℃為中溫隔熱材料；超過(guò)1200℃的為高溫隔熱材料。共七十六頁(yè)工業(yè)窯爐砌體蓄熱損失和爐體表面(biǎomiàn)散熱損失，一般約占燃料消耗的24%~45%。用熱導(dǎo)率低、熱容量小的輕質(zhì)磚做爐體材料，可節(jié)省燃料消耗；同時(shí)，由于窯爐可以快速升溫和冷卻，故能提高設(shè)備生產(chǎn)效率；還能減輕爐體質(zhì)量，簡(jiǎn)化窯爐構(gòu)造，提高產(chǎn)品質(zhì)量，降低環(huán)境溫度，改善勞動(dòng)條件。共七十六頁(yè)輕質(zhì)耐火材料的缺點(diǎn):氣孔率較大，組織疏松，抗渣性能差，熔渣會(huì)很快地侵入磚體氣內(nèi)，使之碎裂，不能用于直接接觸熔渣和液態(tài)金屬的部位；不能用于承重(chéngzhòng)結(jié)構(gòu)，也不宜用于與爐料接觸、磨損嚴(yán)重的部位。因此，在工業(yè)窯爐中一般不用于與爐渣和受流速大的熱氣流沖刷及機(jī)械振動(dòng)大的部位。輕質(zhì)耐火材料多用作窯爐的隔熱層、內(nèi)襯或保溫層。共七十六頁(yè)一、輕質(zhì)耐火材料的生產(chǎn)方法●燃燼加入物法（inclusionofcombustionmaterial）是目前制造輕質(zhì)耐火制品常用的方法。主要加入物為鋸末、木炭、煤粉等，也有的加入聚氯乙烯空心球。料坯經(jīng)干燥，在500~1000℃氧化氣氛中，將可燃物完全燃燼，最后(zuìhòu)在1250~1600℃下燒成。制品體積密度一般為0.6~1.3g/cm3，強(qiáng)度較高，使用溫度可達(dá)1350~1700℃。共七十六頁(yè)二、幾種主要輕質(zhì)耐火材料的性能1.輕質(zhì)硅磚（lightweightsilicabrick）以硅石(ɡuīshí)為原料，采用燒燼加入物法制成的含SiO291%以上的多孔輕質(zhì)磚,也可制成不燒制品。輕質(zhì)硅磚的一些性能與致密硅磚相接近。但其體積密度為0.9~1.10g/cm3；耐壓強(qiáng)度為1.96~5.83MPa；導(dǎo)熱性較低，350℃導(dǎo)熱系數(shù)為3.49~4.19W/(m·℃)；耐熱震性有所提高；高溫下有微小的殘余膨脹，1450℃時(shí)的膨脹率小于0.2%。共七十六頁(yè)（二）輕質(zhì)粘土磚（lightweightfireclaybrick）是含Al2O330%~46%的具有多孔結(jié)構(gòu)的輕質(zhì)耐火制品(zhìpǐn)，是采用可塑泥料燃燼加入物制成的多孔制品。輕質(zhì)粘土磚的體積密度為0.75~1.20g/cm3，耐壓強(qiáng)度0.98~5.88MPa；300℃時(shí)導(dǎo)熱系數(shù)為0.795~2.93W(m·℃)。使用溫度一般為900~1250℃。最高使用溫度為1200~1400℃。共七十六頁(yè)（三）輕質(zhì)高鋁磚（lightweighthigh-aluminabrick）指Al2O3含量在48%以上，主要由莫來(lái)石與玻璃(bōlí)相，或剛玉相與玻璃相組成的具有多孔結(jié)構(gòu)的耐火制品。其性能優(yōu)于輕質(zhì)硅磚和輕質(zhì)粘土磚。采用工業(yè)氧化鋁及高鋁礬土等原料生產(chǎn)的輕質(zhì)高鋁磚和輕質(zhì)剛玉磚，耐火度高達(dá)1800℃，最高使用溫度可達(dá)1650℃。共七十六頁(yè)（四）輕質(zhì)混凝土（lightweightconcrete）是用輕質(zhì)骨料的粉料，加膠結(jié)劑、外加劑配合制成混合料，直接澆注成具有多孔結(jié)構(gòu)的整體式爐襯或制成多孔制品。它除具有混凝土的特性外，還具有絕熱、保溫和體輕等輕質(zhì)材料所具有的性能，并有一定的承重能力。加氣耐火混凝土是用耐火材料、膠結(jié)劑和外加劑按比例(bǐlì)配合，采用化學(xué)法制造的具有多孔結(jié)構(gòu)的耐火混凝土。共七十六頁(yè)（五）其他(qítā)輕質(zhì)制品及性能1.硅藻土制品是用天然硅藻土為原料制成的。體積密度為0.45~0.68g/cm3，氣孔率＞72%；耐壓強(qiáng)度低，約為0.39~6.8MPa；400℃時(shí)導(dǎo)熱系數(shù)為0.19~0.938W(m·℃)；耐火度約1280℃。最高使用溫度為900~1000℃。共七十六頁(yè)2.膨脹蛭石是一種鐵、鎂質(zhì)含水硅酸鹽類(lèi)礦物。具有薄片狀結(jié)構(gòu)(jiégòu)，層間含水5%~10%，受熱后體積膨脹。體積膨脹率為10~30倍。膨脹后的體積密度為0.1~0.3g/cm3，吸水率達(dá)40%；常溫導(dǎo)熱系數(shù)為0.523~0.628W(m·℃)；耐火度為1300~1370℃。使用溫度為900~1000℃。共七十六頁(yè)4.珍珠巖制品

珍珠巖是酸性玻璃質(zhì)火山熔巖。將天然珍珠巖在400~500℃下脫水后急熱至1150~1380℃，體積急劇膨脹，得到體積密度(mìdù)為0.04~0.065g/cm3，導(dǎo)熱系數(shù)為0.523W(m·℃)的膨脹珍珠巖絕熱材料。使用溫度為800℃。制品具有化學(xué)穩(wěn)定性好、絕熱、隔音、防火、阻燃等特性。共七十六頁(yè)5.水渣和礦渣棉水渣是將冶金熔渣用冷水沖入水池急冷后得到的輕而疏松的散粒物料。礦渣棉是將熔融高炕渣用高壓蒸汽噴射成霧狀，冷卻后制成的纖維狀渣棉。特點(diǎn)是能耐高溫、導(dǎo)熱(dǎorè)系數(shù)小，可制成多孔絕熱制品，在900℃以下使用。共七十六頁(yè)6.漂珠是由發(fā)電廠鍋爐燃燒煤粉時(shí)產(chǎn)生的高溫熔融煤灰驟冷形成的玻璃質(zhì)球體，質(zhì)地輕、中空、能漂于水面，故稱(chēng)漂珠。礦物組成包括玻璃相約80%~82.5%，莫來(lái)石相10%~15%，其他5%。

漂珠可制成各種絕熱制品。它的耐火度為1610~1730℃，軟化變形溫度(wēndù)1200~1250℃，最高使用溫度為900~1200℃。共七十六頁(yè)三、耐火纖維（refractoryfibre）（一）耐火纖維的性能(xìngnéng)是纖維狀的一種新型高效絕熱材料。它既具有一般纖維的特性（如柔軟、強(qiáng)度高、可加工成各種棉、繩、帶、氈、毯等），又具有普通纖維所沒(méi)有的耐高溫、耐腐蝕性能。目前，耐火纖維的生產(chǎn)和應(yīng)用得到迅速的發(fā)展，各種高溫國(guó)窯使用耐火纖維后，節(jié)能效果顯著提高。

共七十六頁(yè)它的主要性能有：（1）耐高溫。最高使用溫度可達(dá)1250~2500℃。（2）低熱導(dǎo)率。（3）體積密度小，耐火纖維的體積密度僅為0.1~0.2g/cm3，為粘土磚的（1/10）~（1/20），為輕質(zhì)粘土磚的（1/5）~（1/10）。（4）化學(xué)穩(wěn)定性好。（5）耐熱震性好。（6）熱容量低。另外，耐火纖維還具有柔軟(róuruǎn)、易加工、施工方便等特點(diǎn)。共七十六頁(yè)（二）耐火纖維的生產(chǎn)方法生產(chǎn)方法很多，有以下幾種：1.熔融噴吹法2.高速離心法3.膠體(jiāotǐ)法:將物配制成膠體鹽類(lèi)，并在一定條件下固化成纖維坯體，最后煅燒成纖維。共七十六頁(yè)共七十六頁(yè)1.棉：可作為填充物及隔熱材料，直接用于熱工設(shè)備。2.纖維(xiānwéi)氈。將纖維交錯(cuò)粘壓，成為具有一定強(qiáng)度的氈制品。3.纖維毯。4.纖維帶。此外有纖維繩、布、纖維大塊及各種形狀的產(chǎn)品，還有纖維水泥、纖維噴涂料、搗打料和澆灌料等不定型耐火材料產(chǎn)品。共七十六頁(yè)四、氧化鋁、氧化鋯空心球及其制品（一）氧化鋁空心球及其制品

氧化鋁空心球及其制品能在1800℃以下長(zhǎng)時(shí)間使用，在高溫下也具有較好的化學(xué)(huàxué)穩(wěn)定性和耐侵蝕性，在氫氣氛下使用非常穩(wěn)定。共七十六頁(yè)將氧化鋁原料用電弧爐熔融至2000℃左右，熔液傾倒用高壓空氣吹散液流，在空中(kōngzhōng)冷卻因表面張力作用即成氧化鋁空心球。將所得的空心球過(guò)篩，除去細(xì)粉和大的碎片、顆粒等，將成品氧化鋁空心球包裝，即作為成品出廠。通常采用70%的氧化鋁空心球與30%的燒結(jié)氧化鋁細(xì)粉，以硫酸鋁結(jié)合，用木模加壓振動(dòng)成形。坯體經(jīng)干燥后，根據(jù)不同情況，采用高溫?zé)苫蜉p燒成為制品。共七十六頁(yè)（二）氧化鋯空心球及其制品(zhìpǐn)氧化鋯空心球及其制品能在更高溫下使用，且能在2200℃下長(zhǎng)時(shí)間使用。氧化鋯的導(dǎo)熱系數(shù)約為氧化鋁的一半，其隔熱性能更好，作為高溫保溫材料，氧化鋯空心球及其制品。熔點(diǎn)為2700℃，是一種高級(jí)耐火材料，但在一定的溫度下會(huì)發(fā)生晶型轉(zhuǎn)變，不能穩(wěn)定地使用。共七十六頁(yè)第七節(jié)不定形耐火材料(nàihuǒcáiliào)一、澆注耐火材料澆注料（refractorycastables）是一種由粒狀和粉狀耐火原料制成的。使用這種耐火材料時(shí)要加入一定量的材料結(jié)合劑和水分。它具有較高的流動(dòng)性，適用于澆注施工。為改善其性能，還可另加塑化劑、減水劑、促硬劑等。由于基本組成、施工和硬化(yìnghuà)過(guò)程與土建工程中用的混凝土相當(dāng)，故也常稱(chēng)之為耐火混凝土。共七十六頁(yè)共七十六頁(yè)澆注料用的結(jié)合(jiéhé)劑:使用最廣泛的是高鋁水泥、水玻璃和磷酸鹽。共七十六頁(yè)二、可塑耐火材料(nàihuǒcáiliào)（plasticrefractory）又叫可塑料，是一種在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)具有較高可塑性呈軟泥膏狀的不定形耐火材料。它是由合理級(jí)配的顆粒和細(xì)粉并加入適當(dāng)?shù)慕Y(jié)合劑、增塑劑和水充分混煉而成。使用最廣泛的是硅酸鋁質(zhì)耐火原料。結(jié)合劑多用粘土、水玻璃、硫酸鋁等）?？伤苣突鸩牧系哪Y(jié)硬化取決于結(jié)合劑的作用。常用氣硬性和熱硬性結(jié)合劑。磷酸鋁是使用最廣泛的一種熱硬性結(jié)合劑，施工后經(jīng)干燥可獲得很高的強(qiáng)度。共七十六頁(yè)三、其他不定形耐火材料除前述耐火混凝土和可塑料以外，廣泛(guǎngfàn)使用的其他品種還有搗打料、噴射料和投射料以及耐火泥。（一）搗打料.（二）噴射料和投射料.

噴射料（gunningmix）是經(jīng)噴射方式進(jìn)行施工的散狀耐火材料。（三）耐火泥（refractorymortar）主要用作砌筑耐火磚體的接縫和涂層材料。共七十六頁(yè)

制造普通耐火泥用的結(jié)合劑為塑性粘土。要求耐火泥在常溫和中溫下具有較快的硬化速度和較高的強(qiáng)度，同時(shí)在高溫下仍具有優(yōu)良性質(zhì)，應(yīng)摻入適當(dāng)?shù)幕瘜W(xué)結(jié)合劑。結(jié)合劑分為氣硬性、水硬性