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时间:2020-03-12
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1、耐火材料生产技术无机非金属材料教研室洛阳理工学院材料科学与工程系耐火材料可用作高温窑炉等热工设备的结构材料以及工业用的高温容器和部件,能承受在其中进行的各种物理化学变化及机械作用。是冶金、玻璃、水泥、陶瓷、机械热加工、石油化工、动力和国防工业等高温工业所必须的重要基础材料。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。这门课程是从事耐火材料生产、研究、应用和贸易的人员的必修之课,其重要性不言而喻。绪论一、耐火材料的定义传统的定义:耐火度不小于1580℃的无机非金属材料;ISO
2、的定义:耐火度不小于1500℃的非金属材料及制品;(耐火度-指材料在高温无荷重条件下,不熔融软化的性能)耐火材料大部分是以天然矿石为原料制成,但目前采用某些工业原料和人工合成原料制造的耐火材料也日益增多。二、耐火材料的分类耐火材料品种繁多、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、生产工艺分类法、材料形态分类法等多种方法。1、根据耐火度的高低分:普通耐火材料:1580℃~1770℃高级耐火材料:1770
3、℃~2000℃特级耐火材料:>2000℃标准型:230mm×113mm×65mm;不多于4个量尺,(尺寸比)Max:Min<4:1;异型:不多于2个凹角,(尺寸比)Max:Min<6:1;或有一个50~70°的锐角;特异型:(尺寸比)Max:Min<8:1;或不多于4个凹角;或有一个30~50°的锐角;特殊制品:坩埚、器皿、管等。2、依据制品形状及尺寸的不同分:砖制品:烧成砖、不烧砖;散状制品:不定形耐火材料;3、从制品外观来分: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
4、接触物之间的化学作用情况具有重要意义。耐火材料按化学属性大致可分为酸性耐火材料、中性耐火材料、碱性耐火材料。4.按制品化学属性分类: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抵抗侵蚀介质侵蚀能力,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。(1)酸性耐火材料通常是指其中含有相当数量二氧化硅的耐火材料。硅质耐火材料中游离二氧化硅含量很高(大于94%),是酸性最强的耐火材料;粘土质耐火材料中游离二氧化硅含量较少,是弱酸性的;
5、半硅质耐火材料居于期间。也有将锆英石质耐火材料和碳化硅质耐火材料归入酸性耐火材料的,因为此类材料中含有较高的SiO2或在高温状态下能形成SiO2。(2)中性耐火材料中性耐火材料按严格意义讲是指碳质耐火材料。但通常也将以三价氧化物为主体的高铝质、刚玉质、锆刚玉质、铬质耐火材料归入中性耐火材料(两性氧化物如Al2O3、Cr2O3等)。此类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。(3)碱性耐火材料一般是指以MgO、CaO或以MgO·CaO为主
6、要成分的耐火材料(镁质、石灰质、镁铬质、镁硅质、白云石质耐火制品及其不定形材料)。这类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。5.按化学矿物组成分类:此种分类法能够很直接地表征各种耐火材料的基本组成和特性,在生产、使用、科研上是常见的分类法,具有较强的实际应用意义。(1)硅质耐火材料含SiO2在90%以上的材料通常称为硅质耐火材料,主要包括硅砖及熔融石英制品。硅砖以硅石为主要原料生产,其SiO2含量一般不低于93%,主要矿物组成为磷石英和方石英。(2)镁质耐火材料镁质耐火材料
7、是指以镁砂为主要原料,以方镁石为主晶相,MgO含量大于80%的碱性耐火材料。镁质制品:MgO含量≥87%,主要矿物为方镁石;镁铝质制品:含MgO>75%,Al2O3含量一般为7-8%,主要矿物成分为方镁石和镁铝尖晶石(MgAl2O4);镁铬质制品:含MgO>60%,Cr2O3含量一般在20%以下,主要矿物成分为方镁石和铬尖晶石;镁橄榄石质及镁硅质制品:此种镁质材料中除含有主成分MgO外,第二化学成分为SiO2。镁橄榄石砖比镁硅砖含有更多的SiO2,前者的主要矿物成分为镁橄榄石,其次为方镁石;后者的主要
8、矿物为方镁石,其次镁橄榄石;镁钙质制品:此种镁质材料中含有一定量的CaO,主要矿物成分除方镁石外还含有一定量的硅酸二钙(2CaO•SiO2)。(3)白云石质耐火材料以天然白云石为主要原料生产的碱性耐火材料称为白云石质耐火材料。主要化学成分为:30-42%的MgO和40-60%的CaO,二者之和一般应大于90%。主要矿物成分为:方镁石和方钙石(氧化钙)。(4)碳复合耐火材料碳复合耐火材料是指以不同形态的碳素材料与相应的耐火氧化物复合生产的耐火材料。(5)含
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