第一章耐火材料的组成和性质

耐火材料2023/5/24材料科学与工程学院2第一章耐火材料的组成和性质

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。

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耐火材料的性质主要包括:化学-矿物组成、组织结构、力学性质、热学性质及高温使用性质等。根据这些性质可以预测耐火材料在高温环境下的使用情况。耐火材料所具有的各种性质是热工设备选择结构材料的重要依据，通常按照热工设备的工作性质与操作环境，来研制、设计、生产或选择能适应操作环境、满足使用要求的耐火材料。

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检测标准

各国的检验标准有所不同，由于实验室条件下的检验和实际有一定的差距；实验室的检验结果仅起到预测作用；苏联：TOCT

日本：JIS（JapaneseIndustrialStandards)

英国：BSI（BritishStandardsInstitution）

美国：ASTM（AmericanSocietyofTestingMaterials）中国：GB2023/5/24材料科学与工程学院5第一节耐火材料的化学矿物组成一、化学组成

耐火材料的化学组成即耐火材料的化学成分，它是耐火制品的最基本特性之一。是决定耐火材料的物相组成以及很多重要性质如抗渣侵蚀性能、耐高温性能、力学性能等的重要基础。通常将耐火材料的化学组成按各个成分含量的多少及作用分为以下几类：

2023/5/24材料科学与工程学院6是耐火材料的特性基础。主成分可以是:氧化物（如SiO2、Al2O３、ZrO2、Cr2O３、MgO、CaO）；可以是元素（如C）；或非氧化物（如SiC）。按主成分将耐火材料分成三类（如概述介绍的按化学特性分一样）：酸性、中性和碱性耐火材料。1、主成分2023/5/24材料科学与工程学院7耐火材料的原料大多数是天然矿物，在耐火材料中含有一定量的杂质。这些杂质是某些能与耐火基体作用而使其耐火性能降低的氧化物或化合物，即通常称为熔剂的杂质。例如镁质耐火材料化学成分中的主成分为MgO，其他氧化物成分属于杂质成分。一般而言，单位熔剂在高温下生成的液相量愈多，且随温度升高液相量增加愈多，说明该杂质熔剂作用愈强，使耐火性能下降愈多。在生产中愈要注意降低其含量。２、杂质成分2023/5/24材料科学与工程学院8在耐火制品生产中，为了促进其高温变化和降低烧结温度，有时加入少量的添加成分。添加成分按其目的和作用的不同分为：矿化剂、稳定剂和烧结助剂。除可烧掉成分外，它们都包含在制品的化学成分中。

(1)矿化剂：促进某相转变而加入的成分。

：在硅砖生产中，加入的铁鳞、石灰乳作为矿化剂使高温α-方石英转变成α-鳞石英。如３、添加成分2023/5/24材料科学与工程学院9

：ZrO2在高温下发生以下转变，并伴随体积效应。

1100～1200℃单斜ZrO2

四方ZrO2－△V（7～9%）

900～1000℃

当纯ZrO2在冷却时会发生体积膨胀，导致制品疏松甚至开裂，所以要加入稳定剂如：Y2O３、CaO、MgO，使四方ZrO2在常温下能够稳定存在。其中以CaO与MgO使用的最多。如(２)稳定剂：2023/5/24材料科学与工程学院10

如：高级耐火材料------SiC耐火材料它的键合性质是共价键，共价键份额占88%，晶格能非常大，难以烧结，在不加压固相烧结过程中，即使足够高的温度下，粉末（3～5μm）之间也仅有微量的颈部长大，而不发生体积收缩致密化。研究表明SiC能够在烧结助剂活化下不加压固相烧结得比较致密，Mizrah等人用质量分数约为0.5%B（以B4C的形式加入）和3.0%石墨的烧结助剂，使粒度为1.7μmα-SiC生坯可以在2150℃下烧结到99%理论密度。试验Al2O3-SiC-C捣打料时，用多种烧结助剂促进该材料的烧结，得到较好的效果。（３）烧结助剂2023/5/24材料科学与工程学院11二、矿物组成1．矿物定义是指地壳中的化学元素，经过各种地质作用所形成的，并在一定条件下相对稳定的单质或化合物。矿物具有比较均一的成分和内部结构，因此具有一定的几何形态和物理化学性质。如：石墨（单质C，鳞片状结构）、刚玉（简单化合物Al2O３、三方晶系，呈桶状，短柱状）目前还存在“人造矿物”如：人造金刚石，水泥熟料中的A矿（C3S）、B矿（C2S）等。2023/5/24材料科学与工程学院12

2．矿物的同质多象现象同种化学成分的物质在不同的外界条件下，可生成结构不同，形态和物理性质方面均有差异的矿物，这种现象称为同质多象现象（变体）。

如：SiO2在不同的条件下有不同的晶体结构，表现出不同的性质。

又如：耐火原料中的“三石”也属于同质多象变体，它们的化学组成同为Al2O3·SiO2，但不同的晶体结构，所以表现出不同的性质。对矿物的同质多象仅用化学分析是分析不出的，用如下鉴定方法：X-ray射线衍射；显微镜分析；差热分析（DTA）和热重分析（TG）。2023/5/24材料科学与工程学院13

３、耐火材料的矿物组成耐火材料是一个多相组成体，其矿物组成取决于耐火材料的化学组成和生产工艺条件，矿物组成可分为两大类：结晶相（主晶相、次晶相）

玻璃相2023/5/24材料科学与工程学院14主晶相

主晶相是指构成耐火制品结构的主体而且熔点较高的结晶相，通常是由一定配比的原料在不同的工艺条件下，通过高温物理化学反应形成的，耐火制品中的主晶相随着其在平衡体系中的组分和相对含量的不同而有所不同。主晶相的性质、数量、结合状态直接决定着耐火制品的性质。

如:镁铬砖中的主晶相是方镁石；镁铝砖中的主晶相是方镁石等。2023/5/24材料科学与工程学院15主晶相

次晶相又称第二固相，是在高温下与主晶相共存的第二晶相。次晶相也是熔点较高的晶体，它的存在可以提高耐火制品中固相间的直接结合，同时可以改善制品的某些特定的性能。

如:镁铬砖中与方镁石并存的尖晶石，镁铝砖中的尖晶石，镁钙砖中的硅酸二钙，镁硅砖中的镁橄榄石等。如:镁铬砖中，氧化铬与氧化镁反应生成的镁铬尖晶石存在与方镁石主晶相间，提高了制品中结晶相间的固-固结合程度和两面角，从而提高了制品的高温结构强度以及抗熔渣渗透、侵蚀的能力。20冒23笼/5叉/1斯8材料绪科学盟与工透程学斧院16基质(一般旨以细侍粉形漂式加层入，盘最终填在耐胳火制馒品中娘形成涉的)填充笛与主迈晶相颈之间群的不慰同成袭分的偏结晶催矿物舰（次局晶相留）和沸玻璃忍相统侵称为基质，也霸称为其结合伸相。基质管的组逢成和拒形态轿对耐秒火制蒸品的示高温链性质蕉和抗子侵蚀伞性能剧起着个决定冈性的秋影响颗。因为基质偿对于拴主晶遵相而枝言是挺制品仆的相甜对薄亩弱之竭处，劳在使沙用中迟无论孔物理樱因素初还是值化学伞因素佩的破虹坏，剑往往养首先杯从基样质部玩分开娇始，否基质色被破锐坏后谷主晶选相失忽去基粪质的钢保护如才被街损坏地。20珍23坐/5艇/1差8材料萝科学办与工败程学伤院17为了蹄提高水耐火超制品涉的使款用寿麻命，纪在生芹产实料践中联，往桥往采杜取调盾整和欺改变衡制品遗的基穗质组干成的敬工艺及措施耳，来或改善粮和提蒸高耐光火制征品的铲性质塌。20垃23肌/5伸/1痰8材料拘科学往与工多程学疮院18这样葬在主虽晶相御和基跨质的区配合蚂方面藏存在两种郑情况摔：a、陶主瓷结屿合:又称队为硅狗酸盐销结合泊，其宋结构桐特征雄是耐湾火制客品主粗晶相书之间婆由低熔拔点的健硅酸拖盐非暴晶质功和晶诵质联结才在一谣起而佛形成探结合钟。如：普通矛镁砖自中硅戏酸盐著基质尖与方雁镁石羡之间迎的结违合。胜此类降耐火允制品呼在高坡温使烫用时弟，低库熔点脸的硅塞酸盐彼首先惕在较难低的骨温度恨下成跟为液广相（测或玻孙璃相包软化蓄），击大大白降低施了耐纯火制乒品的喝高温愁性能呼。20发23纽奉/5绪/1谊8材料诊科学贵与工伤程学慨院19MgOABCMg励O死Si苗O2Ca县O巡寿(w乏t%周)A徒2喊4.惯83删3印9.止09只3奴6.宰08B洪1辆1.省70货3岗7.炒00自5汉1.乞30C汪1眨1.帖54溪3拉6.附29醋5险2.沸17耐火糊材料颜中陶抱瓷结古合示捷意图20您23袍/5螺/1习8材料生科学扬与工戒程学线院20b、直雀接结项合:指耐戒火制针品中登，高贿熔点丈的主席晶相坟之间加或主苦晶相絮与次阴晶相击间直她接接犁触产陶生结杨晶网释络的找一种浓结合伸，而蚊不是筒靠低坚熔点裹的硅撇酸盐贴相产阔生结旨合。直接洁结合福耐火嫩制品族一般惰具有师较高戒的高温米力学捷性能，与崭材质贪相近蚀的硅铁酸盐煌结合嫌的耐笼火制页品相虎比高袖温强问度可胜成倍脸提高岸，其抗渣沃蚀性龟能和僵体积州稳定炉性也较希高。如：高纯怨镁砖似及镁宪铬砖挡中方白镁石耕晶体如之间飞、方蛾镁石粱与尖低晶石叼之间缸即为臭直接锹结合总。20贫23马/5怪/1掉8材料乱科学级与工哨程学逢院21一种逢致密简氧化咳铝材希料图用示20捉23咬/5混/1典8材料逼科学贫与工惑程学朋院22两种猪情况绢的比筒较：经过暑实验厉证明淋，属狠于直鹊接结坚合的秀耐火卵制品极高温拴性能柳（高琴温力限学强涂度、介荷重竞软化鄙温度话、高倍温蠕南变、扛抗渣深性等速）要绣优越上的多闹。图1-辨1硅酸龟盐结偷合与选直接育结合绩显微枕结构用示意议图20愈23竖/5榆/1台8材料豆科学汗与工铲程学热院23如何终制造叹直接画结合战？①采炒用高镜纯原争料，梁减少化制品钓中低吼熔物梅成分梁；②在高行温下却使少善量液呜相移杆向颗积粒间葡隙中,而不是颤包围浮在固赢体颗锅粒周饰围，轿使固飞体颗买粒构成止连续倾的结符晶网收，形格成直恢接结锋合的续特征结视构。20局23小/5德/1坊8材料掌科学猴与工郊程学林院24耐火骑材料做是由快固相夜（包榴括结贵晶相箱与玻部璃相黎）和弃气孔喇两部垄分构诵成的览非均螺质体黎。其低中各汉种形幕状的汤气孔毅和固曲相之糖间的彩宏观灭关系颜构成少耐火捡材料轨的宏喘观组大织结崭构。第二豆节遗耐火待材料祥的组王织结姓构包括问：气露孔率蝴（po妇ro呆si呢ty）吸水隙率（wa构te贡r兰ab胃so她rb棕il裂it拨y）真密驱度（tr棕ue洽d墓en稀si阻ty）体积前密度雨（bu滔lk猫d截en复si客ty念o父r车vo煮lu爸me升d烈en姥si宁ty）20绍23再/5织/1淘8材料体科学录与工雄程学佛院25一：塑气孔害率（po鼓ro蛇si绢ty）耐火滋材料御（或枪耐火似制品僻）中胁气孔短体积拿与总茂体积茎之比碌称为日气孔化率。券耐火秧材料脊中的闲气孔暖可分仍为三董类（仁见图1-语2）：耐火衣制品拨中气抵孔类疗型20尝23奶/5泻/1屯8材料磨科学抢与工隐程学穿院26在研于究气敞孔对吴耐火鉴制品资使用描过程坦中被简外界孝介质船侵入厉而加奇速其续破坏岩时发厕现，贯通情气孔征和开投口气锹孔起知着主告要作予用，闭口环气孔饰影响冬很小峡。因跨此，稍为了辱简便瓣起见开，通疾常将态上述逼三类嫩气孔墨合并闻为两殊类，即开解口气码孔（边包括欺贯通何气孔什）和载封闭妖气孔库。（1）封粗闭气怪孔：封闭求在制圾品中谷不与标外界晒相通兰；（2）开揪口气滴孔：一端月封闭席，另投一端份与外斗界相通，枯能为视流体窝填充容；（3）贯写通气择孔：贯通弄制品餐的两睛面，距能为灵流体和流过踏。20伐23舅/5腿/1忆8材料澡科学言与工担程学回院27耐火材料中存在的气孔1）原收料中灯的气珍孔（缺原料滴没有茄烧好术）；2）制烂品成仇型时至，颗按粒间更的气刑孔；20蓝23岛/5公/1偶8材料安科学非与工幕程学察院28气孔议率有那三种质表示像，即新：（1）总狐气孔赌率（介真气价孔率蚕）Pt（to彼ta污l薯po详ro敲si灭ty）：它是惨总气狭孔体种积与赵制品状体积郑之比能；（2）开贩口气宰孔率呆（显送气孔耀率）Pa(a苗pp野ar存en册t早po刺ro客si院ty广)：它是淡开口嗽气孔归体积妹与制穗品体核积之袜比；（3）闭零口气铸孔率Pc(c打lo译se钩p株or射os霉it仅y)：它是桨闭口须气孔体积壳与制皆品体高积之茶比；三者庭之间沿的关宾系：Pt=仔Pa+Pc20堂23粒/5宇/1盒8材料装科学笼与工外程学岂院29由于帜显气斧孔率衣的测权定较咏为容渔易，摔所以群耐火妥材料蜻气孔麦率的碧指标弹常以显气尘孔率樱来表辰示：式中贩：Pa—显气剂孔率肿；V1—制品跑中开醋口气孙孔的车体积球；V0—制品鞋的总组体积葵，即隐试样拘外表滤面围气成的罗体积忽亦称表侨观体间积。20扬23擦/5站/1喝8材料案科学叶与工圈程学垃院30显气扰孔率绳的测把定方塔法：中国梅标准汤（GB螺/T红29屡97改-1秀98艰2）和避国际基标准善（IS阅O5言01惨7）规井定：喊用体统积为50～20填0c井m3的试互样。①先称项干试触样的男质量m1；②然后留让试己样在她容器鬼中抽告真空挡，在铺加入门液体春充分非饱和试据样，柔称量田饱和吵试样愈在空嘱气中径的质碎量m3；③饱和蒙试样喝的表串观质牲量m2（指固饱和嘉试样杰完全科淹没烈在浸液子中时僻，饱奋和试迈样的辛质量皆减去呜被排诊开的没液体哀的质量严）。显气哭孔率案按下肿式计服算：Pa权=(殿m3－m1)/予(星m3－m2)×牺10未0%20店23忙/5易/1容8材料文科学销与工当程学绸院31实验忽室如挤何测劈燕量显吊气孔桂率：支干重W1；饱惩和重W2；悬剥浮重W3；悬辅浮金幅属丝南重量WW；Po显气津孔率20竿23摩/5早/1扔8材料你科学祖与工奏程学壁院32吸水余率：耐火塔制品趴全部谢开口乌气孔播所吸弱收的翁水的案质量杠与干冠燥试搭样的醒质量醉百分冤比。测定竭意义幼：判断捎原料报（<5%）或压制品习质量舒的好歪坏、炉烧结默与否沿、是送否致销密。剪同时扶可以社预测抗耐火稠材料琴的抗专渣性团、透迁气性讯能和练热震词稳定日性能猾。吸水外率的访测定额方法耀：中国辛标准（GB促/T迅29咳97绍-1膊98按2）规定队：用旋水作户为液揉体。吸水搁率按疲下式贷计算笔：Wa兼=(址m3－m1)/饿m1×1是00睡%二：灿吸水增率（wa浴te丑r蜡ab见so筝rb件il弱it流y）20政23畅/5欺/1候8材料扫科学祝与工漠程学钱院33体积没密度例：是耐惊火制炮品的滔质量买与其荣总体船积（加包括散气孔晚）的缠比值霉。它锋表征女耐火今材料损的致邪密程亭度，轰是耐壤火原音料和羊耐火巨制品急质量惭标准仇中的若基本垒指标积之一我。体积加密度眠按下筝式计诱算：Db=m1·ρ液/（m3－m2）对于姨同一炕种耐惨火制号品而锋言，极其体筝积密衫度与殃显气蛙孔率固呈负暮相关捏关系蚕，即犹制品撇的体定积密衔度大裙则显捧气孔侍率就拜低。三：术体积召密度（bu独lk亿d舍en野si精ty荡o隙r稍vo叫lu谈me脚d逗en盗si偿ty）20历23夜/5麦/1辜8材料轨科学填与工桨程学残院34如何欧测量眨体积散密度功：干涝重W1；饱忘和重W2；悬梅浮重W3；悬委浮金菠属丝涉重量WW；D体积像密度ρw：浸翼渍液嗽体的池比重20犹23敏/5挥/1犁8材料隐科学拉与工塑程学欢院35真密县度：是耐界火制两品的熊质量岸与其技真体劫积（更不包畅括气混孔体扣积）躺之比矛。真密骆度的鼻测量溜方法齐：中国粱标准（GB博/T凶50眼17混-1全99酱7）和国低际标独准（IS拢O5谢01轧8）规定渠，把删材料裤破碎勒、磨棵细到导尽可心能无树封闭熄气孔降存在暂的颗年粒后孩，用马测量东试样奔的干诸燥质疮量和没真体次积来隆测量促真密燥度。真密男度按忘下式端计算州：ρ=伟m1·ρ液/（m1＋m3－m2）m1为试炸样的务干燥行质量健；m2为装嗽有试慈样和销所用专液体扔比重豪瓶的效质量戚；m3为装回有所财用液撇体的维比重迈瓶的罚质量语。四：虹真密翅度（tr锐ue驱d捐en牺si迅ty）20讽23贯/5各/1垄8材料覆科学娃与工获程学挺院36五：屯透气达度（pe疑rm饼ea伟bi丙li顾ty）透气添度：耐火救制品奥允许斩气体舟在压嫌差下爪通过棵的性滥能。荐透气茅度主棵要是护由贯缎通气萄孔的语大小裙、数无量和括结构腾决定执的。耐火钟材料改中存暗在以股下两通种情命况：（1）尽套量减膝少制峰品的迎透气帮度。如：兼热电垒偶保鼻护管堪，高绑炉上兼部的屿砌砖词以及码其他倚炉体灯的衬帝砖，支透气军度要拘求越王小越贷好。（2）要伏求制届品有仰良好常的透既气度掌。如：磁近年孝来，掀钢包躺、中疤间包镇通过坟透气坚砖吹刮氩对挖钢液换进行赏净化刮处理拨，要跳求该嫂耐火匪材料予有一停定的亿贯通岭气孔廉。20赢23照/5支/1奇8材料曾科学顾与工刷程学伸院37测量还方法惰：中国篮标准纺（GB辉/T绣30漏00堆-1羽98托2）规恳定，联测定锡直径50鼠㎜，高50艇㎜的圆舒柱体某试样治，在木三个剖不同办压差饥下，夏流过没试样咳两端稍面气今体的少流量窝。下式敞计算虫试样颤的透独气度胖：K=嚷2.五16行×1材09η·奥h/示d2·Q卡/△碧P·嚼2P1/(津P1＋P2)η—试验罩温度举下气客体的赔粘度损，Pa巧·s；h—试样则高度触，mm；d—试样扎直径友，mm；Q—气体专的体且积流振量，L/石mi库n；P1—气体没进入交试样避一端院的压奋力，mm功H2O；P2—气体帮流出膝试样叮另一顶端的愚压力蛋，mm趋H2O；△P—试样饮两端症的压漂差，mm躬H2O，△P=斥P1－P2。20宵23篇/5鼠/1铲8材料狸科学威与工群程学敌院38气孔攀率和坝体积豆密度贱等技调术指虚标只喊是表秋征耐证火制稀品中扛气孔戚体积宝的多浪少和灰制品顽的致贪密程看度，宏但并率不能闻够反荣映气屠孔的戴大小陷，分振布和缓形状侵。耐火接制品桃在使灰用过模程中常侵蚀研介质翅浸入章、渗除透与炸气孔彻的大乱小、里形状幻玉等密郊切相弊关，意一般杨而言柏，耐瞒火制嫂品的胀透气震度越轮高，阴其抵器抗熔鼓渣渗避透、消侵蚀简的能聚力越弯差。20舰23车/5捧/1腾8材料幻玉科学盒与工押程学游院39热膨午胀（th腹er凉ma掏l举ex普pa刻ns唯io顿n未co阻ef琴fi律ci茅en妙t）第三奔节与耐火枣材料附的热恋学性衰能热导潮率（th确er米ma渗l况co形nd两uc递ti讨vi哲ty）20资23全/5太/1充8材料造科学特与工梁程学宋院401、定萍义：耐火品材料披的体丹积或侍长度转随着贴温度带的升掉高而秤增大唤的物邮理性红质称勇为热边膨胀凝。2、表夫示方底法：膨胀秩系数:线膨率胀系齿数(α)或体钟积膨蚊胀系(β)膨胀喷百分才率:线膨依胀百居分率茂或体绿积膨泻胀百两分率一：阶热膨爹胀（th套er视ma烂l蜜ex叉pa碎ns奔io候n趣co臣ef削fi扶ci投en呈t）20伴23熄/5婚/1本8材料愧科学渴与工伍程学读院41膨胀灾系数唉：耐火乒制品卡由室篮温至枯试验接温度闸间，温度字每升高1℃，体镇积（誉长度伴）的挥相对氏变化撇率。体积会膨胀阵系数容：β=嘉(Vt－V0)/睛V0(t－t0)线膨高胀系剩数：α=太(lt－l0)/逆l0(t－t0)Vt、lt—分别袍是试饥样在肤温度讨为t时的曾体积纯和长盆度。V0、l0—分别揭是试患样在瓣温度舌为t0时的翅体积艺和长调度。注：如果拣线膨尚胀系桃数很秒小，畜则β=臣3α。20柱23究/5恰/1掌8材料耗科学菌与工填程学厉院42膨胀毫百分闻率则是名指耐锐火材教料由幸室温铺加热同至试什验温察度时衬，试妈样体僚积或补长度思的变帅化百道分率尝。20衬23乱/5垫/1库8材料事科学愿与工伸程学耻院43３、僵测试病方法（１姜）顶是杆式情间读诸法（２辩）望闪远镜贿直读剑法20强23虫/5貌/1当8材料斥科学序与工里程学但院44４、革讨论（1）热薯膨胀稠系数面与何眯因素科有关顾？热膨库胀性待能取拥决于仿它的伞化学衡矿物滔组成球，且椒与耐讯火材抗料中排结晶棵相的晶体泉结构劳及键术强密切迷相关双。键强干高的代材料妨具有浇低的欣热膨奸胀系劫数(S龙iC根)；离子肢键型锤如：Al2O3、Mg羽O以氧黑离子腿紧密求堆积研结构者，所叼以一其般线秤膨胀语系数播较大辅；共价供键形玻如：Si骂C等一惊般线软膨胀铅系数贪较小组成仇相同苹的材创料，予晶体菠结构址不同龄，其锐热膨脸胀系筑数也甚不同(石英兵和石圆英玻煌璃）谣；加热挣过程铲中，粒存在蜘多晶威转变驼的材慈料，冻其热泪膨胀物系数若也要令发生黑相应谢的变赠化（闪鳞石酸英、拨方石倾英）活。20卷23附/5咳/1游8材料予科学拌与工幸程学竭院45（２埋）为委什么友测定坛热膨裙胀系喊数？窑炉决设计拉的重株要参淹数；用耐虾火材齿料砌崖筑炉辅体内输衬时段，应乔预留弊一定遣的膨邮胀缝挥；新砌暂的窑嘴炉在救烘烤粮时，在应有希合理启的烘纲烤温童度曲艰线；可间土接判浪断耐悬材热绩震稳蚀定性饭能。20腹23通/5工/1寒8材料值科学谜与工腐程学急院46１、傲定义搁：指在妄单位艳时间沫内，躬在单联位温今度梯颂度下勾，单恢位面散积试印样所阅通过谨的热覆量，展用λ表示穷。二、阁热导舍率（th景er晃ma帆l飞co座nd抚uc虏ti孟vi肌ty）其中蔬：λ—导热捕率（W/黑m·话K）；ΔQ—组Δt时间羊沿x轴方浮向穿时过ΔF截面挖上的怜热量拉（W/拌m2）；әT/әx—沿x轴方拜向的骡温度闯梯度后（K/庆m）。20胀23径/5骆/1键8材料拐科学造与工碧程学摊院47热导纠率对刮高温妇热工丈设备紫设计种必不疏可少维的重摔要数猫据。如：采用凡热导狱率小艘的隔残热材垫料砌反筑可居以减疑少厚宇度和玻热损捏失；声采用裳热导滨率大葡的材徐料作丛为隔件烟板裂和换萌热器蝴管，妖可以多提高苏炉膛誓温度尘和传滋热效跌率。2、目有的：20巡寿23佛/5由/1炕8材料挣科学怨与工股程学损院48４、均讨论异：热星传导搏与哪腔些因仅素有争关？（1）化敞学矿况物组兆成化学码矿物桂组成胸越复瓦杂，雀杂质霜含量饱越高梢，添喂加成萄份形锁成的钥固溶管体越蜜多，想热导衔率降选低越孩明显说。（2）晶蛛体结目构一般界晶体宗结构唇愈复毯杂，妇热导违率愈赖低；骨光子咳传导篇与声醒子传奔导。规等轴浴晶系苹的晶处体存调在各岭向异舟性；虾耐火豆材料播为多愈相结疮合体泳，可农以认温为热遇导率篮为各剥向同伙性。（3）温莫度的占影响一般吵晶体准为负捡的热亭导率乏温度帝系数办，即dλ蹈/d呼T＜0，大测多数姻晶体厘随温泄度升测高热斯导率顷下降足；非晶坐体如螺：玻横璃质获物质姓具有失正的钻热导荷率温肤度系低数，型即dλ公/d叫T＞0。耐火谎材料解热导铜率温辈度系汇数较群为复骄杂。20租23幸/5恶/1功8材料漏科学坦与工舞程学镇院49（4）气玩孔的菌影响耐火蹲材料涉中所恶含的油气孔宝对其仙热导娇率的办影响献最大拦。一斧般说汽来，愉在一盈定的国温度漫范围某内，初气孔贸率越你大，跟热导纤率越费低。气体泡热导挺率较掌低，温所以雄耐火半材料状中的延气孔钉降低辰了热预导能藏力。如：南极闭人，荷北极鞠绒保盾暖内手衣利嘴用中饼孔纤治维，叔降低炊了热栋导能溉力，剃从而诵达到淡了保导暖目挣的。很多王工业岔窑炉翼用隔惊热耐赠火材穷料，欺就是周提高袭了材脊料的雷气孔锋率，载防止堪热量止的散轰失。20撑23配/5俊/1灶8材料进科学让与工宽程学孙院50耐火仆材料简的力猫学性蓝质是负指制厨品在叠不同热条件幼下的拒强度捡等物孟理指驱标，墓是表依征耐火叹材料倘抵抗拆不同旺温度刷下外壮力造饼成的撑形变驴和应歼力而赞不破以坏的漠能力。耐火奏材料希的力丙学性滤质通鼻常包葡括耐压物强度、抗戴折强共度、偏扭转员强度倾、耐伟磨性倍、弹译性模盯量及高温抽蠕变等。第四卵节浇耐火画材料和的力粒学性待能20振23蕉/5肿/1惧8材料关科学筒与工挪程学柔院51一、扣耐压额强度定义册：耐火条材料器的耐片压强衬度包涨括常温谷耐压德强度独和高核温耐功压强控度，分权别是笑指常甩温和逆高温蛮条件点下，泡耐火技材料予单位慰面积倾上所航能承学受的轻最大熔压力吼，以咽牛顿/毫米2（或MP淘a）表良示。晚可按吉下式呆计算眨：式中Cs—耐火出制品运的耐弄压强返度，必单位兰：MP慢a；P—试样碎破坏外时所圆承受铲的极惭限压胖力，搁牛顿监；A—试样默承受荣载荷丝式的面帝积，金毫米2。20短23管/5章/1葛8材料予科学景与工税程学饭院52意义抗：常温旧耐压跨强度指标笛通常迟可以宴反映需生产至中工绝艺制倘度的领变动存。因奶此，栗常温柳耐压煎强度城也是学检验冶现行挤工艺秀状况它和制计品均锤一性纲的可慢靠指粗标。高温恐耐压厅强度表明订制品稍的成兰型坯筐料加浇工质庭量、察成型谷坯体技结构即的均搭一性州及砖押体烧虑结情汗况良册好;同时唱还反摔映了限耐火谜材料何在高驾温下盆结合划状态块的变锁化。败特别药是加哈入一渗定数狗量结师合剂厘的耐桃火可产塑料妥和浇蛮注料挡，由夕于温茄度升选高，榆结合垦状态粒发生视变化未时，脾高温再耐压释强度械的测致定更逃为有染用。20置23凤/5酿/1丑8材料铃科学米与工因程学合院53测试播方法狮：中国拣标准GB害/T恩50猴72拥-1稠98塔5规定姻在砖腥体上观切取朱边长需为40～10萄0m亚m的正揪方体疏，在占液压闲机上旋加压场，直伙至试故样破焰坏。找根据朋记录晃的最停大载巨荷和莫试样胸的面盖积，离用下择式计撇算常悼温耐榜压强患度：S=狭P/援AN/细mm2,M何PaA=壁(A1＋A2)/案2mm2P—试样希破碎途时的雨最大库载荷背，NA1，A2—试样绑上、乌下受袭压面菠的面芹积,m尾m2。图1-费2耐压踢强度她简示坡图20刺23汁/5碰/1港8材料芦科学富与工启程学拥院54二、陶抗折阵强度定义绍：耐火筐材料析的抗贫折强怠度包袋括常温失抗折负强度品和高奖温抗删折强澡度，分策别是径指常际温和喜高温绸条件猾下，贪耐火唉材料腾单位陷截面螺积上晴所能型承受抢的极遭限弯掏曲应蓝力，锻以牛脂顿/毫米2（或MP镰a）表酷示。疗它表哭征的闲是材蚁料在赵常温够或高屡温条扯件下笑抵抗被弯矩搅的能警力，贡采用三点附弯曲唱法测量载。20册23律/5端/1狐8材料横科学满与工刚程学猜院55式中移：R—抗折誓强度像，N/宴mm2（MP鸡a）；W—试样照断裂骂时所右施加听的最袖大载畏荷，N；l—试样负底面胳两支斤撑点搞之间撞的距罩离，mm；b、d侨—试样步的长符度或福宽度训，mm。20尺23菊/5胳/1鸟8材料你科学给与工句程学痰院56定义:耐磨额性是确指耐扰火材饭料抵宗抗坚真硬物询料或肝含尘舟气体邮的磨思损作错用（嚼研磨道、摩杯擦、知冲击卫等）让的能途力。乎在许炕多情摘况下雹耐磨幕性也晌决定泊耐火右材料墨的使持用寿会命。如：①高炉暖上部玩的砌掩砖受威到球伤团下摸降的还磨损骗，还阴受到蒜上升绳气流厅的冲赔刷；②焦炉浙焦化童室的修砌砖成受到局焦碳铜的磨候损作拿用和CO气体皮的冲趁刷;③水泥婚回转脸窑的誓砌砖休受到豆生料询及熟药料的抛磨损就。悬清浮预概热器巾的管埋道内对衬受手到含眠尘气魂流的澡冲刷咬，等习等。测定架方法沸：回转家法和猴喷沙宪法。卷通常隆以一摊定条填件下追制品育的质呈量或捏体积鹅损失姐来表暑示。三：项耐磨斗性（ab权ra透si祥on敲r蚀es击is请te狼nc趴e）20别23较/5耗/1基8材料炊科学捞与工税程学爽院57１、布定义决：指耐筋火制粱品在叛高温俯下受盟应力坊作用购随着时间惕变化蒜而发太生的等温知形变。２、分类隙：根据减施加前荷重奴形式签：高温倒压缩蜓蠕变高温伴抗折高蠕变高温源拉伸缴蠕变高温美弯曲张蠕变高温筋扭转迟蠕变常用昌的是高温摸压缩互蠕变邀。四、朋高温省蠕变迹性（cr喷ee棵p势at劲h浴ig依h轮te播mp魔er欣at件ur虾e）20扁23汽/5爷/1毫8材料替科学眠与工凑程学角院58高温转压缩物蠕变的表愤示方村法一戚般以民某一慢恒定叙温度济（℃岩）和踩荷重灭（MP妄a）条仰件下喜，制耳品的栽变形柴量（%）与疲时间疾（h）的替关系坡曲线糕即蠕质变曲缠线来研表示讯，也狡可用偏某一拆时段形内（识如25竹-5丝式0小时芒）制冻品的驰变形权量（%）来钉表示属。20乞23稀/5慈/1堂8材料抄科学伞与工办程学饲院59３、蠕变匠的测煎定：中国泪标准GB召/T慢50原73途-1猪98纪5规定铁在恒沾压下阁，以欣一定中的升蚁温速店率，每加热批规定室尺寸渠的试雷样，妥在指追定温差度下存恒温她，记芽录试毒样随税时间哪的变曲形量撑。蠕变膀的计泰算：C=爹(Ln－L0)/旧Li×1别00债%Ln—试样举恒温n小时典的高该度，mm；Li—试样竟原始劈燕高度舰，mm；L0—试样觉恒温燃开始召时的尾高度棵，mm。20凉23讯/5覆/1搞8材料杨科学全与工提程学撒院60４、同典型帐的蠕翼变曲幼线分三泳个阶吗段:（1）1次蠕鹿变：宁也叫尿初次裳蠕变警或减准速蠕宁变。劲这一柳阶段君较为邮短暂遇。（2）2次蠕划变：捷也叫灶粘性印蠕变寺或均保速蠕贪变。（3）3次蠕馋变：乳加速冰蠕变顿。随温富度升厚高，奶压力暖增加茄，蠕曾变曲玩线会著变陡皂。弹性变形1次蠕变2次蠕变3次蠕变ⅠⅡⅢ蠕变变形率/%时间20盏23善/5康/1版8材料续科学腐与工稠程学堡院615、影秃响因站素有逐哪些气？（1）使什用条傻件，谎如温五度、贺荷重故、时卵间、气氛楼等；（2）材某质，挡如化怨学组策成、闻矿物报组成瞒；（3）显泡微组房诚织结亩构。20勾23连/5尚/1楚8材料闸科学古与工饺程学映院626、测闭定耐绢火材喉料蠕姜变的美意义读？①研星究耐纪火材倒料在工高温氏下由暖于应庄力作划用而产生永的组进织结敲构的妹变化籍；②检进测制粉品的絮质量床和评沉价生欧产工顾艺；③测涂定制某品在恩不同瘦温度辈和荷洋重下舅的蠕上变曲线，菌可以浓了解扩制品铃发生杂蠕变鼓的最钳低温状度，不同脑温度刷下的吊蠕变阵速率围和高恐温应赚力下眉的变形特洗征，眯确定趣制品牛保持拌弹性肤状态蒜的温肺度范围和鸽呈现统高温租塑性疼的温离度范靠围。20词23扶/5甚/1尽8材料和科学莲与工租程学板院63举例叉：实际射使用蜜如高旬炉（背特别号是大改高炉姨）为肥什么萍炉喉爱、炉宋身、瞒炉腰瓣、炉厉腹、锻炉缸划等部他位用捞砖不责一样灶？目被前一悲代高歇炉寿悟命长遵达10年，扬在长熊时间县的高著温和鄙负荷居作用航下，车耐火愉材料壮必定脸发生读形变宿，即澡蠕变焦。蠕肿变大联小直信接影次响高恒炉寿窑命。20匪23柜/5稿/1酬8材料搁科学灵与工转程学茧院64定义秤：材料哭在其捕弹性走范围芦内（殖即符亲合虎朋克定槽律的卸弹性揪体）榆，在模荷载σ（应渐力）误的作斩用下商，产恰生变客形ε（应班变）穿，当淡荷载坛去除筛后，搜材料吨仍恢毁复原尼来的详形状详和尺杯寸，妻此时童应力嗽和应冈变的菊比值舟称为雹弹性束模量忍，也葱称杨叫氏模同量。它表晌示材以料抵旗抗变京形的值能力腐，可宋用下泰式表剥示：式中谊：E—弹性撇模量绑；σ—材料跌所受谢应力标；e筹—材料叉相对皂长度钉变化敲。五、啄弹性脾模量20讯23挪/5离/1疏8材料衰科学躲与工她程学蝇院65耐火环材料秀制品煮在各径种不于同的蜜窑炉论中服缠役时兽，长岸期处杂于高巧温状敬态下稳。耐蛇火材多料耐督高温壶的性事质好乔坏能薯否满蹲足各腥类窑杀炉工坛作条紫件的栽要求冰，是居材料善选用刑的重馒要依妈据，纪因此税耐火击制品绕的高愿温性疗质也摘是最蛋重要足的基单本性脆质。耐火钥度高温舌荷重享软化淡温度高温县体积腾稳定论性抗热售震性昆（洒热震宾稳定悉性)抗渣皱性、退抗未氧化唤性第五曲节侨耐火颂材料祥的高鸣温使巨用性拿能20被23犁/5阀/1帅8材料型科学秃与工聚程学乡丰院661、定惜义：耐火泽度是筐指耐壳火材耽料在无荷纯重时抵抹抗高难温作波用而服不熔热化的管性能亦。耐突火度浓是判镇定材碌料能若否作萍为耐识火材第料使裙用的概依据补。一、僵耐火康度（re提fr管ac瞒to激ri赵ne比ss）20鸟23播/5尼/1毕8材料讨科学气与工刺程学袍院672、耐疼火度绩与熔蹦点的叛区别邻？（1）熔点谅指纯梯物质悬的结束晶相裳与液绞湘处俗于平办衡时挪的温爆度，仔且是幻玉一个舱物理孟常数；如规：纯袄氧化艇铝熔控点：20批50兼℃；纯陆氧化抽镁熔树点：28懒00驳℃；纯肢二氧食化硅卧熔点业：17酿13助℃。（2）耐当火材析料是股由各愉种矿筐物相呜组成兔的多准相固暮体混推合物片，并成非单弄相的铸纯物腥质，转（故个没有廊一定效的熔摄点。渔当达着到某沾一温卵度时飞，某娇些矿蜂物相缝会熔拼化，美而某谣些矿废物相医不会梅熔化扁。随优温度揪继续牲升高炼，熔逮化的饶程度有增加滨，）懒即熔亏融是铜在一乱定的月温度动范围荐内进懂行的烤，是环一个态工艺至指标炎。20勺23霉/5寺/1很8材料扩科学头与工祸程学涂院68中国五标准GB塞/T扩73赚22扁-1落99兰7规定美：试样杯做成保截头像三角亚锥，墙截面贤为等巴边三能角形漫，下债底边解长8㎜，上遮底长2㎜，高30环㎜。试丹锥以归一定雄升温状速度更加热君，达搜到某晚一温燃度开唱始出混现液圣相，誓温度傅继续凉升高苹液相合量逐戴渐增然加,粘度展减小岔，试红锥在标重力脂作用班逐渐鉴软化绵弯倒,当其级弯倒碗至顶礼点与帅底接劝触的凳温度姜，即猪为试遭样的贩耐火双度。3、耐润火度能的测话定图击试锥超在不桨同熔距融阶宿段的旅弯倒配情况abca－熔纱融开愉始以荣前b－在误相当迫于耐乔火度照的温甜度下c－在差高于乓耐火着度的聪温度党下20钻23得/5劝/1缝8材料外科学患与工简程学献院69试锥款顶部总弯倒识接触榴底盘盯时的靠温度战是如参何测档得？采用弯同标情准锥干（俗始称火杜锥）灿比较的。标准礼锥有坏一系幸列，很分别宋代表翻不同垮温度带，将盘连续糖的三目个标您准锥磁同试终锥放炕在一勤起进扑行升买温，试锥置与某造一个很标准洁锥同姥时弯往倒，就年用该窗标准扔锥的必温度足代表侵试样赢的耐劝火度屡。20携23睁/5末/1瞒8材料层科学轰与工途程学殊院70标准钥锥的滑锥号各个槽国家窃标准迎锥的竖规格裁不同桨。世广界上撤常见采的测皮温锥蜘有德国息的塞泽格尔诉锥（Se甜ge戏rk皱eg拐el贱,缩写夕为SK）、忌国际眉标准着化组睛织的瓣标准估测温迁锥（IS育O）、住中国飘的标朵准测慨温锥免（WZ）和榴前苏联的峡标准提测温青锥（пк）等遍。其中IS体O、WZ、пк是一祥致的茂。美脸国、告日本载、英叫国用SK锥。20看23指/5斑/1俘8材料管科学蜻与工忧程学宇院71

中温部分

高温部分WZ标号пк标号SK标号德国标准/℃美国标准℃WZ标号пк标号SK标号德国标准/℃美国标准℃110110111001160158158261580159511211221120116516116127161016051141143114011701631632816301615116116411601190165165291650164011811851180120516716730167016501201206120012301691693116901680123123712301250171171321710170012512581250126017317333173017451281289128012851751753417501760130130101300130517717735177017851321321113201325179179361790181013513512135013351821823718201820138138131380135018518538185018351411411414101400188188391880143143151430143519219240192014614616146014651961964119601481481714801475200200422000150150181500149015215219152015201531532015301530表1-蹲1测温作锥的WZ、пк、SK标号弱对照区表20门23允/5作/1踩8材料龄科学协与工扛程学附院72名称耐火度范围/℃名称耐火度范围/℃结晶硅石1730～1770高铝砖1770～2000硅砖1690～1730镁砖＞2000硬质粘土1750～1770白云石砖＞2000粘土砖1610～1750一些四耐火葵原料秤及制增品的认耐火俩度20备23锈/5表/1蒸8材料墙科学是与工叉程学仪院73耐火冠材料生达到艘耐火担度时个实际苍上已楚不具艳有机麦械强瓜度了尘，因佛此耐玩火度毯的高撑低与玩材料啊的允隐许使垫用温且度并按不等亚同，孔也就静是说耐火您度不切是材视料的尤使用计温度脂上限拜，只有屋综合颠考虑捞材料号的其症它性亦能和密使用楼条件赵，才榆能作捕为合症理选箩用耐诱火材哄料的且参考寒依据已。以璃镁砖鱼为例筐，其您耐火乞度高背达20思00软℃以上逃，但喘允许厕使用坡温度珍大大位低于腹耐火拢度。耐火盘度的拢意义猴：评农价原六料纯征度和齐难熔坝程度仰；20骑23并/5闭/1崇8材料吹科学强与工喷程学狠院74４、功影响设耐火砌度的狭因素象有哪河些？耐火额制品疤的化明学矿巧物组熊成及旧其分蜂布状帮态是豪影响夕其耐创火度蜡的主灰要因潜素；杂质垫成分椒特别取是强斧熔剂卖作用辟的杂屯质，舱将严处重降社低制交品的任耐火胆度；同时伏，测漠定条陈件也赠将影事响到财耐火岂度的贼大小屠，如：粉末湿的粒漆度、劲测温榨锥的兽安装鸣、升社温的岸速率漆及炉场内的采气氛戴（针织对变谎价元夺素，炊如Fe2+与Fe3++之间睬的转避变）拢。20胜23缩慧/5博/1茄8材料逗科学伸与工坑程学态院751、定博义:指耐念火制燃品在持续谜升温条件孤下承相受恒定杰载荷产生某一伙特定贪形变的温罢度。它表允示了饥耐火垄制品钥同时杀抵抗舟高温暑和载袜荷两参方面霜作用愁的能缓力，诵在一镜定程住度上布表明榨制品帅在其知使用削条件冰相仿甩情况较下的减结构文强度狱与变型形情字况，沿因而醒是耐偶火制盈品的黎重要咱性能享指标示。二、伯高温采荷重喊变形饮温度(re圾fr亦ac逼to隐ri例ne晒ss思u蛾nd竖er把l要oa妄d）20汤23然/5呆/1泡8材料赢科学论与工牧程学霜院76２、门测定哲方法1)中国猾标准GB邪/T酿59庸89耐-1护99稼8:示差-升温渗法样品煎尺寸倡：φ5等0×我50鲁㎜施加躬载荷环：0.桂2M杂Pa升温割速度活：＜10株00彻℃宵4～5℃歼/m臣in棵;＞10疏00忙℃伙5～10滤℃记录说试样郊中心炕温度迟及变乌形量摩，得央温度亭－变仿形曲宵线。分别酷报告排自膨白胀最液高点流压缩比试样隔原始脱高度巨的变耽形0.环5%、1.粗0%、2.剂0%和5.稻0%相对虹应的T0.俭5、T1.飘0、T2.遍0和T5.蒸0。20揉23犬/5兵/1季8材料活科学攻与工米程学且院772)中国茅冶标（YB森/T纵37讯0-奴19扁95）规定难用非毅示差-升温删法样品景尺寸义：φ3跨6×跌50惑mm侧;施加谅载荷项：0.珠2M众Pa结果恨报告脉：①试样倒自膨弃胀最驳高点甲被压醒缩0.蚂3m情m，即挥试样挤压缩0.损6%时对美应的免温度及，称哪为试埋样的旗软化娃开始辽温度或0.夫6%变形烈温度即通然常所千说的册荷重混软化阴点；②试样骆自膨涝胀最窑高点连被压捆缩2m氏m时对雀应的蜓温度岔称为试医样的4%变形庆温度；③试样益自膨扫胀最值高点愤被压鼓缩2０mm时对饰应的席温度称为卷试样驼的40适%变形火温度原（或溃裂似温度）。20虑23争/5虫/1佩8材料劳科学汤与工宗程学怖院78各种膛耐火匀材料肠的荷趴重变非形曲离线1-高铝尚砖（Al2O370娘%）；2-硅砖欠；3-镁砖蜜；4-粘土湾砖Ⅰ；5-半硅慰砖；6-粘土富砖Ⅱ20训23跳/5圣/1歌8材料泡科学至与工斯程学践院79３、晋讨论（1）影祝响荷来软的循因素瓦？

取决涂于材芝料的升化学应矿物挡组成①结晶据相、回晶体途构造坡和性凳状（庙网络辛骨架叼高；跑孤岛炕状低践）；②晶相甲及液抚相的戏数量棵及液毁相的俩粘度吧；③晶相腔及液处相之醒间的祸相互朗作用改变扁晶相闪和液姻相的熊数量；

工艺负条件瞒：气孔蛾率低惹、体振积密商度大把，荷辟软温拳度较佛高。

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