玻璃窑炉用耐火材料技术培训课件20164

玻璃窑炉用耐火材料技术培训课件新疆五江兴华实业朱柏杨第四章玻璃熔窑用耐火材料质量国家标准的规定

第三章耐火材料各论

第二章耐火材料在玻璃熔窑中的使用第一章耐火材料基础

常用耐火材料图片

粘土耐火砖图片粘土耐火砖图片底气孔黏土耐火材料图片镁质耐火砖图片镁质耐火砖图片高铝质耐火砖图片高铝质耐火砖图片莫来石耐火砖图片莫来石耐火砖图片硅质耐火砖图片硅质耐火砖图片刚玉质耐火砖图片刚玉质耐火砖图片电熔刚玉砖耐火材料图片电熔刚玉砖耐火材料图片AZS33#WS-YAZS41#WS-Y硅线石耐火材料图片硅线石耐火材料图片刚玉莫来石耐火材料图片第一章耐火材料基础

第一节概述

一、概念：耐火材料是耐火度不低于1580℃的材料，一般是指主要由无机非金属材料构成的材料和制品。二、主要种类1.按化学成分分为：（1）氧化硅质（以氧化硅为主，包括硅砖和石英玻璃）；（2）氧化铝质(以氧化铝和氧化硅为主，又分为半硅质、粘土质和高铝质)；（3）氧化镁质（又分为镁砖、镁铝砖、镁硅砖、镁钙砖、镁铬砖和镁碳砖）；第一章耐火材料基础

2.按矿物成分（1）白云石质MgCa（CO3）2；（2）橄榄石质（Mg2SiO4）；（3）尖晶石质（Fe2MgO4）；（4）碳质（石墨制品）；（5）含锆质（氧化锆+莫来石+刚玉）；（6）特殊耐火材料（碳化物、氮化物、硼化物）。3.按制造方法分为：块状耐火材料;不定形耐火材料;烧制耐火材料;熔铸耐火材料；第一章耐火材料基础

4.按耐火度分为：普通（1580～1770℃）;高级（1770～2000℃）;特级（大于2000℃）；5.按化学性质分为：酸性耐火材料;中性耐火材料;碱性耐火材料；6.按标准和尺寸分为：标准砖;

异型砖;管形材;

耐火器皿；第一章耐火材料基础

7.按使用场合：冶金用;

水泥窑用;玻璃窑用;

陶瓷窑用;

锅炉用。三、耐火材料的组成：1．化学成分：主成分、杂质成分（有害）和外加组分（有益）；2.物相组成：主晶相、次晶相和基质。第一章耐火材料基础

第二节耐火材料的性质

一、耐火材料的宏观性质：1．气孔：开孔、闭孔和贯通孔；2．气孔率：体积百分比真气孔率Pt=（Vc+Vo）/Vb×100%

闭气孔率Pc=Vc/Vb×100%

显气孔率Pa=Vo/Vb×100%

Vc---闭孔体积；Vo---开孔+贯通孔；

Vb---材料总体积

Pt=Pc+Pa第一章耐火材料基础

3．密度（g/cm3）

体积密度d=M/V

视密度或表观密度da=M/（Vc+Vt）

真密度dt=M/Vt

Vc---闭孔体积；Vt---除气孔外的材料体积；

V---总体积；M—质量。4．吸水率（%）是指全部显气孔被水填满时，水的质量与干燥材料的质量之比。Wa=（M-Mo）/Mo×100%Wa—吸水率；M—吸水后质量；Mo—吸水前质量第一章耐火材料基础

二、耐火材料的力学性质：1．常温耐压强度S=P/AP—材料破坏时的最大压力；A—受压面积2．高温耐压强度在高于1000～1200℃条件下，单位面积所承受的最大压力。3．抗折强度（抗弯强度、断裂模量）材料单位面积所承受的极限弯曲应力。4．耐磨性材料抗机械磨损作用的能力。第一章耐火材料基础

三、耐火材料的热学及电学性质：1．热膨胀性：包括线膨胀系数和体积膨胀系数；2．导热性：导热系数；3．比热容：常压下加热一公斤材料使之升高1℃所需要的热量（kJ）4．导电性：电阻率。碳质和碳化硅质材料为导体，一般耐火材料为不良导体，但温度大于1000℃时导电性明显提高，熔融时导电能力很强。四、耐火材料的使用性质：1．耐火度：材料在高温作用下达到软化程度时的温度。2．荷重软化温度：N/mm2下，升温测其软化温度。3．高温体积稳定性：材料重烧线变化率和体积变化率。第一章耐火材料基础

4．耐热震性（抗热震性）极限温差。5．抗渣性材料在高温下抵抗熔渣及其它熔融液侵蚀而不易损毁的性能。6.耐真空性材料在真空和高温下服役时的耐久性，因高温减压时耐火材料中有些组分极易挥发。（1）耐火度：

耐火材料在无荷重条件下，抵抗高温作用而不熔化的性质称为耐火度。与有固定熔点的结晶态物质不同，耐火材料一般是由多种矿物组成的多相固体混合物，没有固定的熔点。其熔融是在一定温度范围内进行的，当对其加热升温至某一温度时开始出现液相（即固定的开始熔融温度），继续加热温度仍然继续升高、液相量也随之增多，直至升至某一温度全部变为液相，在这个温度范围内，液相与固相同时存在。第一章耐火材料基础

耐火度是一个技术指标，将被测制品按一定方法制成截头三角锥（2×8×30mm）。试锥以一定升温速度加热，达到某一温度开始出现液相，温度继续升高液相量逐渐增加,粘度减小，试锥在重力作用逐渐软化弯倒,当其弯倒至顶点与底接触的温度，即为试样的耐火度。第一章耐火材料基础

（2）高温荷重软化温度耐火材料的高温荷重软化温度也称为高温荷重变形温度，表示材料在温度与荷重双重作用下抵抗变形的能力，即指耐火材料试样在固定压力下，不断升高温度，试样发生一定变形量和坍塌时的温度。高温荷重软化温度在一定程度上能表明耐火制品在与其使用情况相近的条件下的结构强度与变形情况，因而是耐火制品的重要性能指标。耐火制品的荷重软化温度取决于制品的化学-矿物组成、组织结构、显微结构、液相的性质、结晶相与液相的比例及相互作用等。第一章耐火材料基础

耐火制品荷重软化温度的测定：一般是在的固定载荷下，以一定的升温速度均匀加热，测定试样（￠36×50mm直圆柱体）压缩0.6%、4%、40%

时的温度。试样压缩0.6%时的变形温度即为试样的荷重软化开始温度，即通常所说的荷重软化点。试样压缩4％（2mm）－变形温度；试样压缩40％（20mm）－溃裂点；第一章耐火材料基础

第三节耐火材料的生产过程

原料加工→配料→混炼→（成型）→干燥→烧成（熔制）→（成型）→检验→成品。即耐火材料的生产过程与陶瓷或玻璃的生产过程相似。第二章耐火材料在玻璃熔窑中的使用玻璃窑炉耐火材料应用举例1各部位耐火材料的使用耐火材料的操作及维修耐火材料的选择原则345第二章耐火材料在玻璃熔窑中的使用

在玻璃工业中，耐火材料的质量对于提高玻璃产品的质量、节约燃料、延长熔窑寿命、降低玻璃生产成本具有重大的意义。耐火材料是玻璃窑炉的物质基础，它对窑炉的整体效益影响极大，必须合理选材。池窑各部位的工作状态不同，要求耐火材料的性能也不同。对于玻璃熔窑用耐火材料的基本要求大致如下：必须有足够的使用性能，如高温性能、化学稳定性、冷热急变稳定性、体积稳定性和机械强度；要有较高的耐火度；对玻璃液没有污染或者污染极小；尽可能延长使用寿命；砌在一起的不同材质的耐火材料之间在高温下没有接触反应；式样和尺寸精确，尽可能少的用量和散热损失；易损部位用优质材料，其它部位使用一般材料。做到：“合理配套，窑龄同步”。各部位耐火材料的使用第二章耐火材料在玻璃熔窑中的使用大多数接触玻璃的耐火材料的损坏机理是液相侵蚀，受扩散／渗透率的支配。钠钙玻璃的液态温度高达约1500℃。除钠钙玻璃以外，其它玻璃的液态温度可能较高或较低，这取决于所要求的玻璃粘度特性和玻璃的组成。对所有接触玻璃的部位来说，耐火材料最重要的性能就是抗侵蚀能力。耐火材料界面的稳定性和产生结石的倾向，这两种性能几乎具有同等重要的意义。界面稳定性指的是耐火材料部分地处于侵蚀状态中，但耐火材料表面仍属完整，不会脱落而使玻璃产生缺陷。熔化部中接触玻璃的部位第二章耐火材料在玻璃熔窑中的使用①熔化部的上部结构；②侧墙；③投料端墙；⑤流液洞；⑥桥墙／端墙；⑦桥墙；⑧窑底。1、

熔化部的上部结构：①概述。这个区域的范围大致包括熔化池本身的全部上部结构，再加上小炉脖，但不包括蓄热室或任何的蓄热室耐火材料。这个区域内的表面温度比处于玻璃接触部位的耐火材料的表面温度稍高（一般比实际的玻璃温度要高66～93℃）。温度上的变化是很大的，最高温度一般是在熔化池长度方向后半部的热点区。在钠钙玻璃熔窑中这一温度最高可达1649℃；在某些硼硅酸盐玻璃熔窑中这一温度更高一些。第二章耐火材料在玻璃熔窑中的使用1、

熔化部的上部结构：②碹顶；③投料端墙；

④胸墙；⑤间隙砖，小炉底；

⑥吊墙；⑦小炉脖(侧墙)，小炉碹；⑧桥墙盖板；⑨花格墙，成型端墙，出料端墙。第二章耐火材料在玻璃熔窑中的使用2、澄清部中接触玻璃的部位①概述。澄清部中与玻璃接触的部位所处环境基本上和熔化部中与玻璃接触的部位相同，所不同者就是这一部位通常是在低得多的温度下工作。这些部位的上部结构的最高温度一般约达1399～1454℃，而大多数玻璃液的最高温度可能达1399℃。为这些部位选用耐火材料时往往有较大的灵活性，因为这里的侵蚀速率要低得多。但是，玻璃液越是流向熔窑的成型端，玻璃的质量愈易受耐火材料形成缺陷的影响。之所以如此，主要原因在于：这些区域内的玻璃粘度较高，同时在这种较低的温度下玻璃难以同化来源于耐火材料的固体缺陷或气体缺陷。此外，玻璃没有多少停留时问来完成同化上述缺陷的过程。第二章耐火材料在玻璃熔窑中的使用2、澄清部中接触玻璃的部位：②流液洞。③桥墙和侧墙。④供料通入口。⑤池底。3、

澄清部的上部结构：①概述。同样地，这一部位的温度比熔化部的要低得多。澄清部上部结构的环境在很大程度上取决于花格墙的结构，即端墙与熔化部分隔的方式。在采用开放式花格墙结构时，由于熔化部中造成的条件就有可能产生蒸气凝聚侵蚀。上部结构的耐火材料因处于相对地较冷的区域，所以在其耐火材料表面上的这种凝聚反应。一般地说，侵蚀主要是碱蒸气所致。在将熔化部与澄清部的气氛完全隔离后，就只有很少量的蒸气从玻璃液表面逸出而侵蚀这一区域的耐火材料。硼硅玻璃熔窑不合这一规律，这里的玻璃液表面不断释放出挥发性的硼酸钠，即使在料道中也如此。一般地说，对于硼硅玻璃熔窑最好的作法是使用锆质耐火材料或者使用硅质耐火材料。②碹顶。

③桥墙盖板，间隙砖，胸墙。第二章耐火材料在玻璃熔窑中的使用4.蓄热室：①概述。玻璃的质量一般不受这个区域选用的耐火材料的影响，然而玻璃生产的经济效率却受到蓄热室及格子砖体选用的耐火材料的影响很大。现在还往往有这种情况：熔窑的其他部位仍然能使用而不需要检修。但是由于蓄热室系统的变坏和堵塞或倒坍不得不停窑检修:第二章耐火材料在玻璃熔窑中的使用表6–2池窑非玻璃液接触部位用耐火材料部位砖种备注池窑上部硅砖窑顶用硅砖；碱蒸气、SiO2粉尘少时用硅砖。锆刚玉砖α-βAl2O3砖β-Al2O3砖锆英石砖碱蒸气、SiO2粉尘多时用硅砖，但β-Al2O3砖，SiO2较少时用。锆刚玉砖，ZrO2含量为30％～33％。换热装置高铝砖碱性砖蓄热室拱顶主要用硅砖砌筑，但在蓄热室格子体上部一般采用碱性砖，以抵抗碱蒸气的侵蚀。第二章耐火材料在玻璃熔窑中的使用2、耐火材料的选择原则耐火材料选用前需要首先了解以下几个因素：①池炉使用年限；②玻璃质量要求；③生产能力，即熔化率和熔化温度选取多少；④保温情况，为了节约燃料需在哪些部位采取保温；⑤经济性，即投资的多少。在选用耐火材料时要瞒足使用要求，保证池炉的经济性，便于生产制造。第二章耐火材料在玻璃熔窑中的使用（1）保证使用要求：修筑玻璃池炉用的各种耐火材料应满足以下基本要求：①应具有高的软化、熔融温度，一般耐火度不低于1580℃。②有足够的机械强度，能抵抗撞击、摩擦、高温高速火焰、烟尘的冲刷和其它机械作用。③高温结构强度好，在操作温度下能长期承受机械负荷。④对熔融配合料各组分、熔融玻璃及气态物质的侵蚀作用抵抗力强。⑤对玻璃的污染要小。⑥耐急冷急热性能（热震性）好。⑦高温体积稳定性好，残余收缩或膨胀小。⑧热容、热膨胀、导热等热性能满足使用要求。⑨外形规整，尺寸准确。⑩根据使用条件提出的其它要求（如电极砖的电性能要符合使用要求）。第二章耐火材料在玻璃熔窑中的使用（2）保证池炉的经济性：选用耐火材料要注意从实际出发，充分研究整个池炉各部位耐火材料使用寿命的平衡，用较少的投资取得较大的经济效果。充分保证玻璃池炉的经济性和整个池炉寿命的平衡性。（3）便于生产制造：选择耐火材料时，要统一兼顾使用和制造两方面。耐火材料砖型，尺寸的标准化有利于耐火材料生产的发展，便于实现玻璃池炉没计的定型化，有利于施工维修。标普型砖的费用通常可比异型砖节省30%～50％。因比玻璃池炉应优先考虑采用标准化的耐火材料砖型。第二章耐火材料在玻璃熔窑中的使用3、熔窑的操作及维修：合理的熔窑操作制度是延长熔窑使用寿命和获得优质制品的重要保证，熔窑的操作必须严格按照工艺文件所规定的程序进行。当熔窑投入运行后就须经常注意维护保养，这样不仅可延长熔窑的使用寿命，还可提高玻璃的熔制质量。设计合理、砌筑优良的熔窑平时如注意加强维护检查，并归入经常性的操作规范中，一般可以延长20%～30%的窑龄。在熔窑维修中定期（如每周或每月）对整个熔窑进行全面、仔细的检查是一项很重要的工作内容。大致估计熔窑的胸墙、花格墙、池壁砖、格子体等处的侵蚀情况，观察熔窑各部位的膨胀与开裂状况，并做好详细的检查记录，将有助于分析熔窑各部位的损坏程度，以便及时采取措施进行维修。第二章耐火材料在玻璃熔窑中的使用表、玻璃窑炉

的烤窑升温制度升温时间/h升温速率/℃·h－1升温温度/℃达到温度/℃4848241224241224121262345679101215209614496601441681082401441801202403363965407088161056120013801500第二章耐火材料在玻璃熔窑中的使用（1）清洗：清洗的目的是将熔窑升温过程中剥落下来的耐火材料碎片冲洗掉，同时还可驱除耐火材料与玻璃液接触后所产生的气泡、条纹等杂质，使再次投料后的玻璃液能生产出优质的制品。（2）加料：在玻璃熔制过程中，加料方式对熔制质量有一定的影响。保持加料量和出料量的动态平衡尤其重要，这是保证玻璃液面线稳定的主要措施。（3）熔制操作要求：①根据熔制工艺要求，按时检测并填写各工艺数据于记录表内。②每当火焰换向时，对熔窑进行一次光学高温计的测量，测点按1#～2#小炉间、2#～3#小炉间、桥墙、澄清池等，依次循环进行。③每小时一次测定螺旋加料机的推进器转速，同时观察加料口情况，并根据液面、玻璃料液走向、泡界限等情况及时调节。④每次换向之后应该检查油枪的燃烧情况，并进行适当调整。⑤每小时一次观察熔窑压力情况，同时检查烟道闸板动作与相应的调节措施。⑥每两小时用人工测定一次玻璃液面，并作出相应的调节。⑦每两小时检查一次桥墙和流液洞处冷却水温度、压力的变化。⑧蓄热室的抽力每周测定一次，并做好记录。第二章耐火材料在玻璃熔窑中的使用（4）放料与泄料：放料孔的作用是当第一次加料时，将经过低位清洗的脏玻璃从此孔流出。一般玻璃流出4小时后，要用锥形塞头或耐火砖将孔堵住，然后再加玻璃到超过正常液面线，进行高位清洗时再次打开放料孔，待清洗结束后，最后将孔堵住，进入正常加料状态。当熔窑大修或其他原因必须放料时，也可由此处放料，较方便、安全。图6-14为熔窑泄料孔、放料孔的位置图。图6-14泄料孔、放料孔的位置第二章耐火材料在玻璃熔窑中的使用（8）热修：熔窑运行期间，若发现有局部蚀损情况，并不必通过停炉冷却进行修理的应尽量采用热修方法来进行，这样可使损失降低到最小程度。（9）熔窑运行后期工作：熔窑运行后期需做好大修前的准备工作。①需对整个熔窑进行全面细致的检查与分析，如钢结构、加料口、池壁、桥墙、流液洞、碹顶、蓄热室、胸墙等部位作出修理的判断。对各部位使用的耐火材料蚀损情况进行分析，决定大修时需更换的材料和应维修的部位与程度。②采用系统网络技术编制严密详细的大修计划，确定放料开始和结束的日期、停炉冷却和开始拆窑的日期，制定窑体各部位的作业进度与人员配备。③在编制施工进度的同时还要编制大修材料耗用计划和各类工具的准备计划，制定有关安全施工设施与劳动保护用品发放计划等。④定期召开大修工作会议，检查各项工作的落实情况与进度执行情况，及时调整安排，按期完成进度。第二章耐火材料在玻璃熔窑中的使用第二章耐火材料在玻璃熔窑中的使用检查各项工作的落实情况与进度执行情况，及时调整安排，按期完成进度。（10）冷修池窑是玻璃厂的核心设备，一般几年冷修一次，正常情况下冷修的原因如下。

i．与玻璃液接触部位的耐火材料损坏严重，有漏料危险，而又难以局部热修。

ij．上部结构耐火材料损坏，漏火严重，不能正常熔化玻璃，采用各种热修措施无效。

iii．蓄热室堵塞严重，以至于燃料消耗增大，熔化玻璃能力降低，使成本显著升高，而换格子砖在经济上又不合算。（11）换料中小型池窑要经常生产两三种颜色的玻璃，或不同类型的玻璃。这就要进行换料。因此，中小型池窑在设计时就要考虑到这一问题，在建窑时要装设简单的换料装置。换料时不出产品，因此换料时问长短对成本影响很大，尤其是生产小批量产品时，这部分时问耗用的费用可达50％以上，因而要尽量缩短换料时间。第三章耐火材料各论

第一节硅质耐火材料

为典型的酸性耐火材料。

一、二氧化硅的相变不同晶型之间的转变称为迟钝型转变，如：石英→鳞石英→方英石。是不可逆的。同一晶型之间的转变称为快速型转变，如：α石英→β石英→γ石英。是可逆的。二、硅砖的生产以天然SiO2质岩石为原料，要求杂质组分（Al2O3、TiO2、碱金属氧化物）含量小于2%。生产工艺与陶瓷相似。第三章耐火材料各论

三、硅砖的性质和使用：1．SiO2>93%，鳞石英：30%～70%，方英石：20%～80%，石英：3%～15%，玻璃相：4%～14%。2．真密度g/cm3,体积密度：1.80～1.95g/cm3.3．使用性质：耐火度1690～1730℃，掺杂时1620～1670℃，耐酸性高，抗热震性很差，850℃冷水两次。主要用在玻璃窑。第三章耐火材料各论

第二节硅酸铝质耐火材料

以氧化铝和氧化硅为主，Al2O3：30%～46%。一、粘土质耐火材料：1．原料：耐火粘土（高岭土、铝土矿等）2．生产：似陶瓷3．性质及应用Mpa(1000～1200℃),荷重软化温度1250～1400℃，高温体积稳定小于1%，抗热震性好1100℃水冷50次以上，抗渣性好。4应用：主要用于炼刚炉。第三章耐火材料各论

二、高铝质耐火材料：Al2O3大于48%。原料和生产与粘土质耐火材料相似。性质：耐火度1770～2000℃，荷重软化温度大于1400℃，导热性好，抗热震性较差850℃水冷30次以上，抗渣性好。

应用：为最广泛的一种，用于冶金、建材、陶瓷、电力锅炉等。其用作电炉顶寿命比硅砖高2～5倍。第三章耐火材料各论

第三节镁质耐火材料

为典型的碱性耐火材料。种类较多。一、氧化镁砖：1．种类：各种镁砖：Mg-Si、Mg-Ca、Mg-Al、Mg-Cr、Mg-C等。2．组成：方镁石、镁方铁矿、镁尖晶石、镁硅酸盐（橄榄石、辉石）等。3．原料：主要为菱镁矿。4．生产：首先将菱镁矿煅烧（1000℃轻烧，1400℃以上重烧）制得氧化镁。将氧化镁粉碎后加入添加剂和结合剂，混合后成型、煅烧即制得镁砖。第三章耐火材料各论

5．性质：耐火度大于1920℃，荷重软化温度大于1500℃，抗热震性1100℃冷水大于25次，抗碱性好，最高使用温度大于1600℃。6．应用：用于各种炉衬，特别是碱性环境。二、白云石质耐火材料：以CaO和MgO为主要成分的耐火材料。1．种类：含游离氧化钙的白云石质耐火材料和稳定型的白云石制品；2．组成：游离氧化钙型（方镁石和石灰石），稳定型（C3S、MgO为主，少量C2S、C4AF）第三章耐火材料各论

3．生产：游离氧化钙型（天然白云石烧或不烧，粘结），稳定型（以天然白云石、石英、磷灰石为原料配合后共烧结而成，烧结温度小于1450℃）。4．性质：游离氧化钙型（耐火度1500～1700℃，稳定性差，极易吸水分解，成本低）；稳定型（常温耐压50～70Mpa，荷重软化温度1500℃，抗渣好，抗热震性差）。5应用：游离氧化钙型（炼刚炉衬、电炉炉衬）；稳定型（可部分代替镁砖）。第三章耐火材料各论

三、尖晶石质耐火材料：1．种类：Mg-Al、Mg-Cr2．组成：镁铝尖晶石和镁铬尖晶石3．生产：首先需要合成尖晶石，然后烧结或不烧。也可制备不定形耐火材料。4．性质：强度高，抗蠕变性强，荷重软化温度1700～1750℃，抗渣性远大于镁砖，体积稳定。5．应用：有色金属冶炼炉衬及其它各类炉衬。第三章耐火材料各论

2.1镁砖普通镁砖：直接结合镁砖：“三高”：高纯原料；高压成型；高温烧成。2.2镁钙质耐火材料：镁钙砖品种：烧成镁钙砖（烧成镁钙锆砖）

树脂结合（或沥青结合）镁钙砖——无水树脂、少量C在钢包、不锈钢精炼炉AOD、VOD炉、中间包过滤器、水泥回转窑上应用（含ZrO镁钙砖）优点：净化钢水、长寿命（有条件下使用）难点：抗水化性能原料镁钙砂抗水化，工艺过程无水化密封包装，真空热塑、铝薄、铁皮第三章耐火材料各论

2.3镁铬砖：品种众多：普通镁铬砖直接结合镁铬砖：高纯、高温烧成再结合镁铬砖：高纯、高温烧成，使用合成镁铬砂熔铸镁铬砖：有色工业炉用高铬镁铬砖：Cr2O3＞80%，煤气化炉用低铬镁铬砖：水泥窑用，环境友好不烧镁铬砖镁铬材料存在的问题：优质铬矿缺乏，优质烧结镁铬砂生产技术六价铬的环境污染生产过程使用以后第三章耐火材料各论

不定形镁铬材料：镁铬涂料、马丁砂、镁铬浇注料结合剂：磷酸盐、重铬酸盐、铬酐、硅微粉、硫酸镁、氯化镁以纳米技术为基础的新型结合剂镁铝凝胶粉或凝胶铝凝胶粉或凝胶镁铬胶粉或或凝胶实验室制备的镁铬浇注料试样指标：水分＜4%，显气孔率约13%研究目标：取代高温烧成镁铬砖优点：环境相对友好节能，不需要高温烧成

第三章耐火材料各论

2.4镁尖晶石砖碱性砖采用弹性技术，提高砖的抗应力破坏能力弹性技术：通过镁尖晶石与方镁石膨胀系数的不同，在砖体内生成微裂纹，使砖体的弹性明显增加。用于水泥窑上下过渡带、烧成带，替代镁铬砖新品种：氧化铁尖晶石砖新型镁尖晶石砖（含氧化锆、含尖晶石镁砂、高铁镁砂）第三章耐火材料各论

2.5碱性不定形耐火材料

—炼钢厂消耗最大的耐火材料

镁质（镁钙质）中间包涂抹料、喷涂料、干式料

终渣改性料（溅渣护炉用）——取代轻烧镁球

轻烧MgO+白云石+C自蔓燃镁质大面补炉料——取代水剂镁质沸腾料

镁砂+沥青（或树脂）+硬化剂+增强剂

无C快硬大面补炉料镁质喷补料磷酸盐结合半干法喷补料干法喷补料第四节碳质耐火材料

第三章耐火材料各论

一、碳素耐火材料：即碳砖、碳块及无定形碳为主。1．原料：灰分小于8%的各种煤和少量石墨。配料为高碳有机物（沥青、煤焦油等）。2．生产：主料80%～85%，配料20%～15%，在温度50℃～70℃下混炼后成型，冷却后在还原气氛下焙烧。3．原理：200℃～500℃结合剂逸出；450℃～800℃焦化；1000℃～1300℃烧结；缓慢降温。第三章耐火材料各论

1．性质：气孔率大（15～25%），强度抗压30～6～0Mpa，抗渣性好，耐火度（还原气氛）3500℃升华，抗氧化能力差。2．应用：炼铁高炉，铝电解槽内衬及阳极。二、石墨耐火制品：1．石墨黏土制品（坩埚、蒸馏罐、盛钢桶砖等）原料：石墨、耐火黏土、可塑性黏土及少量碳化硅。制备工艺：与碳素耐火材料相似。烧成温度1000℃～1150℃。性质：强度高，抗腐和抗渣性好，热膨胀低，导热性高。应用：熔融金属耐火材料。2．其它石墨制品：以可塑黏土作结合剂制得的石墨制品。也可加入碳化硅、氧化铝、氧化锆等制成复合制品。第三章耐火材料各论

第五节含锆质耐火材料

指含有氧化锆或硅酸锆的耐火材料。一、纯锆英石耐火材料：1．原料：天然锆英石（ZrSiO4）矿砂，含量大于90%。在1500℃～1700℃（低于锆英石分解温度）煅烧出块，若加入碱金属氧化物可在1050℃～1300℃煅烧，之后急冷，然后细磨。2．生产：用有机结合剂黏结，用黏土可引起制品的耐火度和体积稳定性降低。可加入少量氧化钙等矿化剂以促进烧结。最高烧结温度为1700℃。3．组成：几乎全部由ZrSiO4晶体组成，含少量玻璃质和氧化锆。第三章耐火材料各论

4.性质：比重大（4.55），高温下黏度高，耐火度大（大于1825℃），荷重软化温度大于1650℃，耐磨，热膨胀低。抗热震性差，抗渣性差，抗碱腐蚀性差。5.

应用：用于连续铸钢的盛钢桶内衬，有色冶炼炉的铸口，还可用于玻璃窑等。二、含锆英石的其它耐火材料：包括：Zr-Al砖—可提高抗热震性；

Zr-Cr-Al砖—可提高强化基质的耐高温性和抗腐性；

Zr-SiC砖—可提高抗渣性和耐磨性。第三章耐火材料各论

第六节不定形耐火材料

一、概述：1.定义：有合理级配的粒状和粒状了与结合剂共同组成的不经成型和烧成而直接供使用的耐火材料。又称为散状耐火材料。2.

构成：粒料（骨料）、粉料（掺合料）、结合剂（胶结剂）。3.

形状：浆状、泥膏状和松散状。4种类：浇注耐火材料、可塑耐火材料和其它不定形耐火材料。第三章耐火材料各论

二、浇注耐火材料：在粉料、粒料中加入一定量的水和结合剂，使之具有流动性，适用于以浇注方法施工的不定形耐火材料。1、脊性耐火材料：（1）粒状料：由各种耐火材料组成，以硅酸锆质和刚玉材料用得最多。硅质材料（硅石）用得很少，因为氧化硅在高温下与碱性结合剂反应强烈，且体积膨胀较大，但由于其抗热震性很好可用于酸性环境下。镁质材料可制造碱性耐火材料，但在配制浇注料时不应使用含水结合剂。碳化硅是配制浇注料的优良材料，可作为耐高温、耐磨、高导热的浇注原料。第三章耐火材料各论

（2）粉状料：它实现粒状料的紧密堆积，保证混合料的均匀流动性，提高浇注料的结合强度。要求：粒度必须合理，小于1微米的超细粉应含一定数量，一般由体积稳定的熟料制成或稍加入适量的膨胀剂以补充粒料的收缩。2．结合剂：分为有机结合剂和无机结合剂。根据其硬化特点可分为：气硬性、水硬性、热硬性及陶瓷结合剂。应用最广泛的有高铝水泥、水玻璃和磷酸盐。第三章耐火材料各论

3．配制与生产：（1）颗粒料的配合：对各级颗粒根据最紧密堆积的原则进行配合。（2）结合剂及促凝剂的确定：非碱性颗粒一般选用水泥结合剂，采用磷酸盐应注意浓度，应水玻璃注意控制模数及比重。（3）困料：15℃～28℃以上静止一段时间，使气体充分逸出。（4）养护：成型并凝固后浇水或浸水养护3～7天或蒸汽养护24h。（5）烘烤：干燥去水，600℃，保温16～32h。4．应用：是目前使用最广泛的一种不定形耐火材料，主要用于构筑各种加热炉的内衬等整体构筑物。第三章耐火材料各论

三、可塑耐火材料：由粉状和粒状物与可塑黏土等结合剂和增塑剂配合，加少量水分，经充分混炼，所组成的一种呈硬泥状并在较长时间内保持较高可塑性的不定形耐火材料。使用时应注意：黏土加热后的收缩率要小于4%。优点：抗热震性好。四、其它不定形耐火材料：1．捣打料：几乎全部由粒料和粉料组成，结合剂很少。捣打料呈半干或干的松散状，在成型之前无黏结性。2．喷射料：是用于修补冶金炉的主要材料。3．投射料：用50～60m/S的线速度投射机，投于基底。耐火泥：抹于内衬。第三章耐火材料各论

第七节特种耐火材料

是指人工合成的高纯的具有某些特殊性能的高温耐火材料。一、碳化硅耐火材料：1．原理：SiO2+C=SiC+CO22．种类：（1）黏土和氧化硅结合的碳化硅制品；（2）氮化硅结合的碳化硅制品；（3）自结合和再结晶的碳化硅制品。3．特性：抗热震性强，抗渣性好，耐磨性强，抗腐、抗氧化性好。4．应用：各种窑的受高温、重荷、磨损的部位。第三章耐火材料各论

二、碳化钛耐火材料：1．原理：TiO2+C=TiC+CO22．性质：硬度9.0,熔点3140℃，抗腐，还原气氛中稳定。3．应用：在还原气氛或惰性气氛中使用的高温热电偶保护套及熔炼金属的坩埚。三、碳化硼耐火材料：1．原理：2B2O3+4C=B4C+3CO22．性质：硬度9.3,熔点2550℃，抗腐。

3．应用：主要作磨具，用于特殊部位的加热部件。第三章耐火材料各论

四、氮化物耐火材料：1．种类：氮化硅、氮化铝、氮化硼；1．性能：热膨胀系数低，硬度高9.5，但抗机械冲击能力较差。2．应用：各种蒸发、熔炼金属等坩埚或合成半导体金属材料容器。第四章玻璃熔窑用耐火材料质量国家标准的规定

项

目特级优质硅砖优质硅砖化学组成（%）SiO2≥96≥96Al2O3≤0.3-Fe2O3≤0.65≤0.8熔融指数=Al2O2+2（K2O+Na2O）%＜0.45＜0.50.2MPa荷重软化温度（T0.6、℃）＞1685≥1680显气孔率（%）≤19≤21体积密度（g/cm3）≥1.86≥1.83真密度（g/cm3）≤2.33≤2.34常温耐压强度（MPa）≥40≥35适用范围大型玻璃熔窑中小型玻璃熔窑一、大碹用优质硅砖的主要性能应满足表1中的指标。表1第四章玻璃熔窑用耐火材料质量国家标准的规定

项

目指

标单重＜20Kg单重20～30Kg单重＞30Kg尺寸允许偏差尺寸≤100尺寸101~350尺寸＞350±2±3±4扭曲长度≤300长度＞300不大于23相对厚度1.01.5楔形度1.5确角缺棱长度工作面非工作面35503560熔洞直径工作面非工作面4（不多于1个）8510裂纹长度宽度≤0.1宽度0.11～0.25工作面非工作面宽度0.26~0.5工作面非工作面宽度＞0.5不限制3050不准有30不准有不限制50803050不准有不准有701005070不准有注：厚度尺寸科根据用户要求进行分档。硅砖的尺寸允许偏差和外观表2第四章玻璃熔窑用耐火材料质量国家标准的规定

名称ZrO2（%）显气孔率

（%）体积密度

（g/cm3）常温耐压强度

（MPa）荷重软化温度

（T0.6）用途低蠕变锆英石砖＞65≤16≥3.85≥150≥1700上部结构普通型锆英石砖＞63≤19≥3.65≥70≥1560池底二、用于上部结构的锆英石必须选用在配料中引入高温型烧结骨料（用等静压法成形经过高温烧成而破碎成的粗的尖角颗粒）、显微结构存在着粗大的聚集体的高荷软和低蠕变的锆英石砖，主要性能如表3中所示。第四章玻璃熔窑用耐火材料质量国家标准的规定

项目单位指标ZrO233%ZrO241%化学组成Al2O3%余量余量ZrO2≥32.5≥41SiO2≤15.5≤12.5Na2O≤1.3≤1.0CaO+TiO2+Fe2O3（TiO2+Fe2O3）≤0.3（≤0.15）≤0.3（≤0.02）晶相

结构刚玉与斜锆石的共晶体≥65≥56散落斜锆石≤6.5≤12玻璃相≤21≤17体积

密度普通浇铸（PT）≥3.50—倾斜浇铸（QX）≥3.50—基本无缩孔（MS）≥3.65≥3.85无缩孔（WS）≥3.72≥4.0氧化

程度残炭含量≤0.08≤0.08玻璃相渗出温度（初渗）℃≥1450≥1500产品外观颜色淡黄色淡黄色三、熔铸锆刚玉砖（F-AZS）的质量应达到表4中的指标。熔窑锆刚玉砖的理化性能表4第四章玻璃熔窑用耐火材料质量国家标准的规定

项

目指

标粗加工面精加工面尺寸偏差+1～-40～-3外观质量直角度≤21平整度砌筑面21非砌筑面3--铸口凹下5缺角工作面深度不大于30mm的不容许超过一处非工作面深度不大于50mm的不容许超过二处缺棱深度不大于20mm，长度不大于棱长的1/4容许二条裂纹网状裂纹容许有宽度≤1.0长度超过接触面宽度1/2不容许存在宽度＞1.0长度超过30mm，不容许存在跨棱裂纹容许跨越一条棱，长度超过接触面宽度的1/3的不容许，长度在1/4～1/3容许一条表面附着物或其他熔结物不容许有注：边长小于500mm制品的直角度要求由供需双方商定玻璃电熔炉对电熔锆刚玉砖的特殊要求标准见表5

行业标准（JC493-2001）第四章玻璃熔窑用耐火材料质量国家标准的规定

电熔砖部分加工验收标准：

1、成品砖平整度。

成品砖出现凹下、凸起不能加工出图纸尺寸的砖视为不合格品。

如下图所示，砖表面放置水平尺，测量的最大距离S1即为凹下，S2、S3的平均值即为凸起。S1：砌筑面＜㎜，非工作面（池壁外表面）＜㎜，工作面（池壁内表面）不允许。

S2：砌筑面＜㎜；非工作面（池壁外表面）＜㎜；工作面（池壁内表面）≤5㎜。

<注意>：每块砖的直角处必须保持为90度。第四章玻璃熔窑用耐火材料质量国家标准的规定

2、磨面分为粗磨、精磨、镜面磨及剥皮加工，依据不同使用要求采取磨面方式不同。砖表面有一层较均匀的气泡层（表皮气泡），一般加工时将表皮气泡磨掉即可；依据我公司多年使用经验，致密层的厚度对窑炉使用寿命有很大影响，若砖表面加工过深，会破坏气泡层下部的致密层，导致窑炉使用寿命降低。

3、缩孔：

、QX和PT刚玉砖：由于制造方式特别，铸口会很大，而铸口不能填埋处理。特殊要求除外。砖质量通过体积密度（比重）判断，详见比重要求表格。

、WS和ZWS刚玉砖：用直径4㎜的棒测量，插入深度即为缩孔深度。缩孔面积指深度2㎜以上的粗晶内接矩形面积的总和（∑a×b），但10㎜×10㎜以下的不计第四章玻璃熔窑用耐火材料质量国家标准的规定

1）、无缩孔锆刚玉砖缩孔深度≤3㎜，孔面积≤截断面面积的5%。

2）、准无缩孔锆刚玉砖：缩孔深度＜50㎜，面积＜切断面面积的30%。

第四章玻璃熔窑用耐火材料质量国家标准的规定

4、裂纹

、定义

1）、表面裂纹：铸造后砖表面急冷形成的，一般为网状裂纹。

2）、面内裂纹：一面可见，没有贯通到对面的裂纹。可通过目视和轻微敲打判断。

3）、贯通裂纹：贯通到砖对面的裂纹。

4）、跨棱裂纹：相邻2面都有的不间断裂纹。

5）、3面环形裂纹：相邻3面都有的不间断裂纹。第四章玻璃熔窑用耐火材料质量国家标准的规定

、检验标准:

1）、表面裂纹允许存在。

2）、面内裂纹：

①宽度≤㎜的裂纹，要求长度a≤1/2·L，且a＜300㎜；

②宽度＞的裂纹，要求长度a≤30㎜；

3）、跨棱裂纹：

（1）、玻璃接触面，裂纹宽度≤㎜：

①、L≤400㎜时，a≤10%·L+10㎜

②、L>400㎜时，a≤10%·L+20㎜

③、窑坎及锐角砖，a≤10%·L+30㎜

窑坎指厚度250～325㎜、宽度800㎜以下、长度600㎜以下的砖。瓶罐玻璃窑用的窑坎用①和②检验。

（2）、非玻璃接触面，裂纹宽度≤㎜：

①、一般：d≤25%·D

②、锐角的砖：d≤33%·D第四章玻璃熔窑用耐火材料质量国家标准的规定

4）、贯通裂纹与3面环形裂纹：不允许存在。

电熔锆刚玉砖的加工、组装与现场安装质量对窑炉使用寿命有很大影响，需要提高对组装验收标准的重视。第四章玻璃熔窑用耐火材料质量国家标准的规定

制品名称代号化学成份（%）晶相结构（%）体积密度

(g/cm3)真比重

(g/cm3)常温耐压强度(MPa)Al2O3Cr2O3ZrO2Na2OCaO+TiO2

+Fe2O3斜锆石Al2O3/Cr2O3固熔体玻璃相ER21612827271.12.62753204.04.11350四、熔铸铬锆刚玉砖（F-AZSC）的质量应达到表6中的指标。熔铸铬锆刚玉砖的理化性能表6第四章玻璃熔窑用耐火材料质量国家标准的规定

项目单位直接结合镁砖(MgO97%)高温型镁锆砖中温型镁锆砖化学组成MgO%97.076.074.0Al2O30.60.30.5CaO1.30.71.1SiO20.69.09.6ZrO2--13.513.0C/S2.2＜0.1＜0.1体积密度g/cm33.013.223.04显气孔率％14.511.016.5常温耐压强度MPa100120115线性热膨胀(1400℃)%1.951.801.800.2MPa荷重软化温度(T0.5)℃≥1700≥1680≥1570抗高温蠕变(1600℃×25h、2kg/cm2)%＜0.1------备注C/S表示CaO/SiO2的比值：C/S＜0.96，镁砖中的生成结合相为镁橄榄石(M2S)；C/S＞1.87，镁砖中的生成结合相为硅酸二钙(C2S)；M2S的熔点为1890℃，C2S的熔点为2130℃五、用于小炉斜拱、插入平拱、蓄热室拱顶和蓄热室上部中间隔墙的直接结合镁砖必须是用高纯度（MgO＞97%）大颗粒电熔镁砂（粒度＞200μm），在1800℃高温下烧结并在1600℃温度下具有极好的抗高温蠕变性能的优质产品，其主要性能如表7所示。第四章玻璃熔窑用耐火材料质量国家标准的规定

名称化学组成(%)显气孔率

（%）体积密度

(g/cm3)荷重软化温度

(T0.6℃)常温耐压强度

(MPa)Al2O3SiO2Fe2O3再烧结电熔莫来石砖≥75≤24≤0.3≤17≥2.70≥1700≥90

六、蓄热室格子体顶部（钠钙玻璃）一般应选用抗硅粉和抗五氧化二钒侵蚀能力强的高温型镁锆砖（见表7）；冷凝区的格子体宜选用抗硫化物侵蚀能力强的中温型镁锆砖（见表7）。

七、用于蓄热室拱顶和上部中间隔墙的莫来石砖应选用有极好的抗蠕变性能、在长期负荷下残余收缩近乎为零的再烧结电熔莫来石制品，其主要性能如表8。第四章玻璃熔窑用耐火材料质量国家标准的规定

项目名称单位莫来石砖再烧结电熔莫来石砖莫来石—刚玉砖刚玉—莫来石砖Al2O3%≥70≥75≥80≥90SiO2%≤25≤23≤18≤8Fe2O3%≤0.5≤0.5≤0.5≤0.3显气孔率%≤17≤14≤19≤18体积密度g/cm3≥2.55≥2.65≥2.70≥2.90常温耐压强度MPa≥90≥100≥80≥100荷软开始点

（0.2MPa,0.6%）℃≥1630≥1700≥1650≥1700用途--玻璃熔窑上部结构砖、料道砖、盖板、冶金极