耐火材料基本知识

1、耐 火 材 料 基 本 知 识 耐火材料基本知识 耐火材料的性能耐火材料的性能 1、耐火材料的性能耐火材料的性能耐火材料的一般性质，包括组织结构、力学性质、热学性质和高温使耐火材料的一般性质，包括组织结构、力学性质、热学性质和高温使用性质。其中有些是在常温下测定的性质。如用性质。其中有些是在常温下测定的性质。如“气孔率、体积密度、气孔率、体积密度、耐压强度等。根据这些性质，可以预知耐火材料在高温下的使用情况，耐压强度等。根据这些性质，可以预知耐火材料在高温下的使用情况，另一些是在高温下测定的性质，如：耐火度、荷重软化温度、热震稳另一些是在高温下测定的性质，如：耐火度、荷重软化温度、热震稳定性、

2、抗渣性、高温体积稳定性等，这些性质反映在一定高温下耐火定性、抗渣性、高温体积稳定性等，这些性质反映在一定高温下耐火材料所处的状态或者反映在该温度下它与外界作用的关系。材料所处的状态或者反映在该温度下它与外界作用的关系。1.11.1气孔率气孔率1.21.2常温耐压强度常温耐压强度常温耐压强度是指常温下耐火材料单位面积上所承受的最大压力。耐常温耐压强度是指常温下耐火材料单位面积上所承受的最大压力。耐火材料在使用过程中很少由于常温下的静负荷而破坏。常温耐压强度火材料在使用过程中很少由于常温下的静负荷而破坏。常温耐压强度主要是表明制品的烧结情况以及与其组织结构相关的性质，另一方面主要是表明制品的烧结情

3、况以及与其组织结构相关的性质，另一方面能通过常温耐压强度间接地评价其它指标。如：耐磨性、耐冲击性以能通过常温耐压强度间接地评价其它指标。如：耐磨性、耐冲击性以及不烧制品的结合强度。及不烧制品的结合强度。1、耐火材料的性能耐火材料的性能1.4 1.4 耐火度耐火度耐火材料在无荷重时抵抗高温作用而不融化的性质称为耐火度。决定耐火度耐火材料在无荷重时抵抗高温作用而不融化的性质称为耐火度。决定耐火度高低的最基本因素是材料的化学矿物组成及其分布情况。因此，耐火度无疑高低的最基本因素是材料的化学矿物组成及其分布情况。因此，耐火度无疑是判定耐火材料质量的一个指标。但达到该温度时，材料不再有机械强度和是判定耐

4、火材料质量的一个指标。但达到该温度时，材料不再有机械强度和耐侵蚀。因而认为耐火度越高砖越好是不适宜的。同时，耐火材料在使用中耐侵蚀。因而认为耐火度越高砖越好是不适宜的。同时，耐火材料在使用中经受高温作用时，通常还伴有荷重和外物的熔剂作用，所以制品的耐火度不经受高温作用时，通常还伴有荷重和外物的熔剂作用，所以制品的耐火度不能视为制品使用温度的上限，必须综合考虑其它性能，作为合理选用耐火材能视为制品使用温度的上限，必须综合考虑其它性能，作为合理选用耐火材料的参考。料的参考。1.5 1.5 荷重软化温度荷重软化温度荷重变形指标是耐火材料在高温和荷重同时作用下的抵抗能力，也表示耐火荷重变形指标是耐火材

5、料在高温和荷重同时作用下的抵抗能力，也表示耐火材料呈现明显塑性变形的软化范围。固定试样承受的压力不断升高温度，测材料呈现明显塑性变形的软化范围。固定试样承受的压力不断升高温度，测定试样在发生一定变形量和坍塌时的温度，称为荷重软化温度，它能在较大定试样在发生一定变形量和坍塌时的温度，称为荷重软化温度，它能在较大的温度范围内把材料的结构性能明显地表示出来，因而可以对耐火材料作出的温度范围内把材料的结构性能明显地表示出来，因而可以对耐火材料作出较全面的估价。但在实际应用中应注意：实际使用条件下所承受的荷重要较全面的估价。但在实际应用中应注意：实际使用条件下所承受的荷重要比比0.2MPa0.2MPa低

6、得多。由于负荷低，制品开始变形的温度将升高。砌体沿厚度低得多。由于负荷低，制品开始变形的温度将升高。砌体沿厚度方向受热不均匀，而大部分负荷将由温度较低的部分承担。在使用条件下方向受热不均匀，而大部分负荷将由温度较低的部分承担。在使用条件下制品承受变形的时间，远远超过实验的时间。在实际使用过程中，耐火材制品承受变形的时间，远远超过实验的时间。在实际使用过程中，耐火材料还可能承受其它种类的负荷。料还可能承受其它种类的负荷。1、耐火材料的性能耐火材料的性能1.6 1.6 热震稳定性热震稳定性耐火材料抵抗温度急剧变化而不破坏的性能称为热震稳定性。耐火材料在急耐火材料抵抗温度急剧变化而不破坏的性能称为热

7、震稳定性。耐火材料在急冷急热时损坏的原因在于：当制品在急冷急热时，制品表面和内部会产生很冷急热时损坏的原因在于：当制品在急冷急热时，制品表面和内部会产生很大的温差。此种情况下如果是急热过程，制品外表处于高温状态而力求膨胀；大的温差。此种情况下如果是急热过程，制品外表处于高温状态而力求膨胀；而制品内部则处于低温下，不产生或产生极小膨胀，相对于制品外表则处于而制品内部则处于低温下，不产生或产生极小膨胀，相对于制品外表则处于力求收缩状态。在急冷过程中则情况相反。由于这种情况存在，致使制品产力求收缩状态。在急冷过程中则情况相反。由于这种情况存在，致使制品产生较大的热应力，当所产生的热应力达到了制品的极

8、限强度时，即会发生开生较大的热应力，当所产生的热应力达到了制品的极限强度时，即会发生开裂或剥落，而使制品发生损坏，耐火材料在使用时，经常遇到温度波动情况。裂或剥落，而使制品发生损坏，耐火材料在使用时，经常遇到温度波动情况。使得耐火材料有可能因受操作时温度经常波动而损坏。因此，热震稳定性是使得耐火材料有可能因受操作时温度经常波动而损坏。因此，热震稳定性是鉴定耐火材料质量的重要指标之一。鉴定耐火材料质量的重要指标之一。1.8 1.8 热导率热导率热导率是表征耐火材料导热特性的一个物理指标。它的物理意义是指单位温热导率是表征耐火材料导热特性的一个物理指标。它的物理意义是指单位温度梯度下，单位时间内通

9、过单位垂直面积的热量。耐火材料的导热能力与其度梯度下，单位时间内通过单位垂直面积的热量。耐火材料的导热能力与其化学组成、组织结构及温度有密切关系。材料的化学组成越复杂，杂质含量化学组成、组织结构及温度有密切关系。材料的化学组成越复杂，杂质含量越多，添加成分形成的固溶体越多，它的热导率降低越明显，晶体结构越复越多，添加成分形成的固溶体越多，它的热导率降低越明显，晶体结构越复杂的材料，热导率也越小。耐火材料通常都含有一定的气孔，气孔内的气体杂的材料，热导率也越小。耐火材料通常都含有一定的气孔，气孔内的气体热导率低。因此，气孔总是降低材料的导热能力。在一定的温度内，对一定热导率低。因此，气孔总是降低

10、材料的导热能力。在一定的温度内，对一定的气孔率来说，气孔率愈大，则热导率愈小。的气孔率来说，气孔率愈大，则热导率愈小。2、耐火材料的种类耐火材料的种类 耐火材料的种类很多，分类方法也有很多种。按照其主成分的化学性质可以分为三类：酸性耐火材料，它含有相当数量的游离SiO2。硅质、半硅质、粘土质耐火材料属于酸性耐火材料。中性耐火材料，严格来说是碳质耐火材料。高铝质耐火材料是偏酸而趋于中性的耐火材料，铬质耐火材料是偏碱而趋于中性的耐火材料。碱性耐火材料。它含有相当数量的MgO和CaO等镁质、白云石质、铬镁质和镁橄榄石质及尖晶石质耐火材料属于碱性耐火材料。 按照耐火材料的外观可分为：耐火砖和不定形耐火

11、材料（浇注料、捣打料、可塑料、火泥等）。3、耐火砖的分类目前水泥窑用耐火材料主要品种有镁铬砖、镁铝尖晶石砖、镁铝铬砖、镁锆砖、镁钙锆砖、硅莫砖、抗剥落高铝砖、磷酸盐结合高铝砖、高铝耐磨砖和高荷软砖、耐碱砖、浇注料等。2.1镁铬砖：水泥窑用镁铬砖主要利用镁砂和铬矿为主要原料，按照合适的粒度配料，经成型后烧制而成，其主要晶相为方镁石和镁铬尖晶石。但根据选用原料的不同分为普通镁铬砖和直接结合镁铬砖。普通镁铬砖由于原料纯度低，杂质含量高使得制品中的主晶相之间均以硅酸盐相结合。而直接结合镁铬砖选用的原料纯度高、杂质含量低，制品中的硅酸盐相少，制品中的主晶相之间为直接结合，直接结合镁铬砖的名称亦由此而来。

12、镁铬砖具有荷重软化温度高，耐水泥侵蚀能力强等优点，并且易于粘挂窑皮而被广泛应用于水泥回转窑的烧成带。目前，镁铬砖的品种较多，其理化性能如下表。水泥生产厂家可根据各自窑的操作条件和对耐火材料的要求，合理选择。3、耐火砖的分类2.2镁铝尖晶石砖镁铝尖晶石砖是以高纯镁砂和人工合成尖晶石为主要原料制成。制品的主晶相为方镁石和镁铝尖晶石。该制品具有强度大、荷重软化温度高、抗水泥侵蚀能力强等优点，而且由于砖中的方镁石和尖晶石的膨胀系数差异很大，而在烧成过程中产生微裂纹，有利于提高制品的结构韧性，缓冲热应力，而且阻止已形成的裂纹扩展，使制品具有良好的热震稳定性和抗结构剥落性，并且该制品不含Cr2O3，在使用

13、过程中不会产生对环境有害的可作为替代镁铬砖的无铬砖使用。但由于其导热系数过大，在使用中容易出现筒体过热，甚至红窑，并且该制品粘挂窑皮性亦远不如镁铬砖，因此目前只有在温度不太高、不易粘挂窑皮的过渡带使用。 2.6 抗剥落高铝砖抗剥落高铝砖是由高铝矾土熟料和锆英石为主要原料制成。由于制品中的锆英石带入的ZrO2，在随着温度变化发生晶型转变，同时伴有体积膨胀，使制品在烧结时产生显微裂纹，缓冲热应力，阻止已形成的裂纹的扩展，从而提高制品的热震稳定性和抗剥落的能力，并且该产品还具有高铝砖所具有的抗钾、钠、碱盐侵蚀能力强、荷重软化点高、重烧线变化小、导热率低等性能，是水泥窑分解带、过渡带理想的衬砖材料。

14、3、耐火砖的分类 2.8 耐碱砖 耐碱砖是以硅石、焦宝石为主要原料制成，该制品在使用过程中，与水泥料中的K2O、Na2O、CaO等碱性氧化物反应，形成高粘度的玻璃相，覆盖在制品表面，堵塞了制品表面的气孔，阻挡水泥窑料与砖的进一步反应。该产品具有体积稳定、抗侵蚀、耐渗透等特点。适用于水泥回转窑的分解炉、三次风管等部位。 2.9 硅莫砖 硅莫砖是以特级高铝矾土熟料和碳化硅为主要原料，经高压成型、高温烧成而制得。产品具有常温耐压强度及高温结构强度高、热震稳定性好，在使用过程中不断形成保护层，耐磨性好，抗剥落性强，适用于水泥窑的下过渡带、冷却带、窑口等部位。 4、浇注料的概述 耐碱浇注料 耐碱浇注料具有良好的高温砖