耐火材料组成结构与性质

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1、主讲：廖桂华电话：65928200(o)E-mail:guihua.liao@163.com第四篇耐火材料工学基础2021/7/30第四篇耐火材料工学基础耐火材料是冶金、建材、化工、机械等工业高温窑炉的重要基础材料。了解它们的性能并选用合适的耐火材料对于生产控制及降低成本有重要的意义。本课程介绍常用耐火材料的基本性能，应用范围以及易懂的生产工艺与原料知识。2021/7/30耐火材料工业曾被描绘为冶金工业和其它高温行业的“支撑工业”和“先行工业”。耐火材料是高温技术的基础材料，它与高温技术，尤其是钢铁工业的发展有很密切的关系，相互依存，互为促

2、进，共同发展。在一定的条件下，耐火材料的质量、品种对高温技术发展起着关键作用。2021/7/30耐火材料是构筑热工设备的高温结构材料，在使用过程中除承受高温作用外，还不同程度地受到机械应力、热应力作用，高温气体、熔体以及固体介质的侵蚀、冲刷、磨损。耐火材料的质量取决于其性质，为了保证热工设备的正常运行，所选用的耐火材料必须具备能够满足和适应各种使用环境和操作条件的性质。2021/7/30第一章绪论1、传统的定义：耐火度不小于1580℃的无机非金属材料。2、ISO的定义：耐火度不小于1500℃的非金属材料及制品。一、耐火材料的定义及其性能要求

3、（一）定义2021/7/30第一章绪论1.1耐火材料的定义及其性能要求（二）对耐火材料的性能要求及其表征指标（1）足够高的耐火度——具有在足够高的温度下不软化、不熔融的性能。表征指标：耐火度（2）足够高的荷重软化温度——耐火材料在高温下能够承受大荷载及其他热机械应力，且不丧失结构强度、不发生变形坍塌的性能。表征指标：荷重软化温度（3）良好的高温体积稳定性——在使用过程中，不产生过大的体积膨胀或收缩，以免影响高温设备的结构稳定性或严密性。表征指标：重烧线变化（%）2021/7/301.1耐火材料的定义及其性能要求（二）对耐火材料的性能要求及其

4、表征指标（4）良好的热震稳定性——耐火材料抵抗温度急剧变化而不发生开裂、剥落的能力。表征指标：材料的热膨胀系数和抗热震性指标（5）良好的抗渣性——耐火材料在使用过程中抵抗各种侵蚀性物质的化学作用而不被蚀损的能力。表征指标：抗渣性评价（6）良好的耐磨性——耐火材料在使用过程中，有时会受到高速流动的火焰、含固体颗粒的烟气、液态金属和熔渣，甚至固体物料等物质的直接冲刷或磨蚀作用，因此这时要求耐火材料要具有良好的耐磨性。表征指标：耐压强度和耐磨性（或硬度）指标。（7）外形和尺寸准确——对定型制品而言。2021/7/301.2耐火材料的分类耐火材料品

5、种繁多、用途各异，有必要对耐火材料进行科学分类，以便于科学研究、合理选用和管理。耐火材料的分类方法很多，其中主要有化学属性分类法、化学矿物组成分类法、生产工艺和使用部位分类法、材料形态分类法等多种方法。按化学属性分类按化学矿物组成分类其他分类方法2021/7/301.2.1按化学性质分类耐火材料按化学属性分可分为酸性耐火材料、中性耐火材料、碱性耐火材料。硅质制品半硅质粘土质高铝质碳质制品铬质镁橄榄石铬镁质镁铝尖晶石镁钙质中性酸性渐强碱性渐强●按化学属性分类对于了解耐火材料的化学性质，判断耐火材料在实际使用过程中与接触物之间的化学作用情况具有

6、重要意义。2021/7/301.2.1按化学性质分类耐火材料在使用过程中除承受高温作用外，往往伴随着熔渣（液态）及气体等化学侵蚀。为了保证耐火材料在使用中有足够的抗侵蚀能力，选用的耐火材料的化学属性应与侵蚀介质的化学属性相同或接近。--酸性耐火材料对酸性介质的侵蚀具有较强的抵抗能力。--中性耐火材料在高温状况下对酸、碱性介质的化学侵蚀都具有一定的稳定性，尤其对弱酸、弱碱的侵蚀具有较好的抵抗能力。--碱性耐火材料的耐火度都比较高，对碱性介质的化学侵蚀具有较强的抵抗能力。2021/7/30序号类别主成分主晶相制品举例1硅质制品SiO2鳞石英、方

7、石英硅砖、石英玻璃2硅酸铝质制品SiO2、Al2O3莫来石、方石英、刚玉半硅砖、粘土砖、高铝砖、莫来石—刚玉砖3刚玉质制品Al2O3（＞90%）刚玉刚玉—莫来石砖4镁质制品MgO、CaO、Al2O3、Cr2O3、SiO2、C方镁石、方钙石、镁铝（铬）尖晶石、镁橄榄石镁砖、白云石砖、镁橄榄石砖、镁铝（铬、钙）砖、镁碳砖等5铬质制品Cr2O3（＞90%）、MgO、Fe2O3铬镁尖晶石、铬铁矿铬砖、铬镁砖6锆质制品ZrO2、SiO2斜锆石、锆英石锆英石砖7含碳制品C、SiC无定形碳、石墨、SiC炭砖、石墨制品、碳化硅制品8特殊耐材纯氧化物制品Al

8、2O3、ZrO2刚玉制品、氧化锆制品等非氧化物制品氮化物、硼化物、碳化物、硅化物氮化物、硼化物、碳化物、硅化物制品等1.2.2按化学矿物组成分类2021/7/30（1）硅质耐火材