第七章特种耐火材料

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耐火材料的应用与选择
耐火材料的应用
钢铁工业
在钢铁工业中，耐火材料被广泛应用于高炉、热风炉、转 炉、连铸机等设备中，起到保护炉体、防止高温侵蚀的作 用。
能源工业
在煤炭、石油和天然气等能源工业中，耐火材料用于各种 加热炉、窑炉和反应器中，以保护设备并提高生产效率。
有色金属工业
在铜、铝、镁等有色金属冶炼过程中，耐火材料同样被广 泛应用于各种熔炼炉、保温炉和电解槽等设备中。
气孔结构
耐火材料中含有一定量的气孔，这 些气孔的大小和分布对材料的热导 率、抗热震性等具有重要影响。
03
耐火材料的性质与性能
耐火材料的物理性质
气孔率
耐火材料中含有一定量的气孔，这些气孔会降低材料的密 度，并影响其热学、机械等性能。气孔率可以通过实验测 量，是评价耐火材料质量的重要指标之一。
吸水率
耐火材料的趋势
要点一
高性能及环保要求
随着工业的持续发展，对耐火材料的 高性能要求越来越高，包括更高的耐 温性能、更低的导热系数、更好的抗 腐蚀性能等。同时，为了响应环保要 求，耐火材料行业正在积极开发低污 染、可再生和可循环利用的材料。
要点二
定制化及专业化
现代工业的多样性对耐火材料提出了 多样化的需求。为了满足不同工业领 域对耐火材料的特定要求，耐火材料 行业正朝着定制化和专业化方向发展 。
易破裂或损坏。
耐磨严重，因 此要求耐火材料具有较好的耐磨
性。
05
耐火材料的制备与加工
耐火材料的制备
直接制备法
直接将原材料按照配方比例混合，然后进行成型和烧结。这种方法最为简单，但要求原材 料的物理和化学性能必须稳定。
间接制备法
先合成或制备成中间产品，然后再进行烧结或加工成最终产品。这种方法需要更多的步骤 和工艺控制，但可以获得更精确的化学成分和性能。

（2）采用组合式结构，将拉应力状态尽可能地转化为较软的应 力状态。
五、无机非金属材料生态化改造实例
1．成分设计实例—新型粘土质复相陶瓷
粘土的主要成分是SiO2和Al2O3，假定的化学通式为 Al2O3·2SiO2·2H2O，此外还含有Fe、Ti、Mg、Ca等氧化物
3C＋SiO2SiC＋2CO 煅烧在氮气保护下进行，则最终制成Si3N4和Al2O3。
2）粉煤灰、煤矸石制备高性能陶瓷
2．建筑废料、废混凝土、废陶瓷
3．高炉渣、钢渣
7.4 生态建材
水泥、混凝土、建筑玻璃、建筑装饰装修材料等 一、建筑材料与环境
1）建筑材料对地球环境的影响 2）地球环境对建筑材料的影响 3）建筑材料对人类居住环境的影响
二、生态建材基本概念
生态建材就是赋予优异环境协调性的建 筑材料，故又称环境协调建材，这一类材 料环境协调性好，既具有优异性能，又有 益于人体健康。
材料品种示例传统无机非金属材料水泥和其他胶凝材料硅酸盐水泥铝酸盐水泥石灰石膏等陶瓷粘土质长石质滑石质和骨灰质陶瓷等耐火材料硅质硅酸盐质高铝质镁质铬镁质等玻璃硅酸盐硼酸盐氧化物硫化物和卤素化合物玻璃等搪瓷钢片铸铁铝和铜胎等铸石辉绿石玄武岩铸石等研磨材料氧化硅氧化铝碳化硅等多孔材料硅藻土沸石多孔硅酸盐和硅酸铝等碳素材料石墨焦炭和各种碳素制品等非金属矿粘土石棉石膏云母大理石水晶和金刚石等新型无机非金属材料高频绝缘材料氧化铝氧化铍滑石镁橄榄石质陶瓷石英玻璃和微晶玻璃等铁电和压电材料钛酸钡系锆钛酸铅系材料等磁性材料锰锌镍锌锰镁锂锰等铁氧体磁记录和磁泡材料等导体陶瓷钠锂氧离子的快离子导体和碳化硅等半导体陶瓷钛酸钡氧化锌氧化锡氧化钒氧化锆等过渡金属元素氧化物系材料等光学材料钇铝石榴石激光材料氧化铝氧化钇透明材料和石英系或多组分玻璃的光导纤维等高温结构陶瓷高温氧化物碳化物氮化物及硼化物等难熔化合物超硬材料碳化钛人造金刚石和立方氮化硼等人工晶体铌酸锂钽酸锂砷化镓氟金云母等生物陶瓷长石质齿材氧化铝磷酸盐骨材和酶的载体等无机复合材料陶瓷基金属基碳素基的复合材料无机非金属材料的分类二制备无机非金属材料的原料及其生态化改造对策地壳中硅酸盐和铝硅酸盐占明显优势它们和其他一些氧化物矿物是制备无机非金属材料的最主要原料

电磁力的产生和对钢液的作用
处在强磁场中的钢液受到电磁力 的作用产生强烈的运动。磁场对 钢液的这种作用称为电磁搅拌作 用。钢液在电磁力的作用下产生 运动，而钢液的运动又带来了一 系列包括有益的和有害的结果。
坩埚的分类及质量要求
坩埚的分类 (l)按材质分类。 A 碱性坩埚：B酸性坩埚： C中性坩埚： （2)按制作方法分类。 A炉外成型预制坩埚 B炉内成型坩埚 C砌筑式坩埚 2）坩埚的质量要求 （l)坩埚应具有高的耐火度。炼钢用坩埚为1700℃ （2) 制作坩埚的耐火材料必须有良好的物化稳定性。 （3）抗钢液的化学浸蚀性。 （4)耐急冷急热性。 （5)高温强度。 （6)一定的绝缘性能，以免被击穿。 （7)无污染、无害和成本低廉。
第七章 特种冶炼
第一节感应炉冶炼 第二节电渣重熔冶炼
感应炉冶炼
感应电炉的基本电路
感应炉的加热过程
感应电流的分布特征
炉料的最佳尺寸范围和电流
透入深度的关系。 电磁力的产生和对钢液的作用
坩埚容量和电源频率的关系 坩埚的分类及质量要求
感应电炉的基本电路
感应炉的加热过程
交变频率的电流通过坩埚外侧的螺旋形水冷线圈时，在线圈所包 围的空间和四周产生了磁
电ag Remelting)，简称ESR，是利用水 冷铜模和自耗电极在熔渣中熔化精 炼，快速凝固得到高质量钢锭的方法。 该设备以熔渣的电阻做发热源，以炉 渣和钢液物化反应清洗钢中夹杂物生 产特殊钢和合金。
电渣重熔基本原理
在熔铸的过程中，自耗电 极的熔化、钢水的净化和 填充以及顺序凝固终不断 地进行，直到结晶器被全
部充满，完成全部熔铸 过程。
1曲线由上到下渐渐呈现。
e-数学常数，e=2.718。当x=△时
Ix =IAe-1△ 将e值代入上式后得

第十三章
特种耐火材料
概述
特种耐火材料
定义
在传统陶瓷和普通耐火材料的基础上发展起来的 一组新型材料。有时也称高温陶瓷或高温材料。
ห้องสมุดไป่ตู้展背景
钢铁工业、高温工业、电子技术的发展，传统陶 瓷和普通耐火材料已不能胜任使用要求。
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特点
（简单说：高温、高强） ◇原料品位高、纯度高、熔点都在1728℃以上；多采用
(2)氧化铀 熔点2878℃，最高使用温度为2500℃。抗氧化性能差，抗冲击能 力弱。在还原气氛中较稳定。具有放射性，使用时要注意按全防护。
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难熔化合物
1. Carbide碳化物
它是最能耐高温的材料。碳化铪（HfC），碳化钽 （TaC），熔点分别为3887℃和3877℃ 。复杂的碳化物 4TaC·ZrC以及4TaC·HfC熔点 分别为3932℃和3942℃ 。
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６. Thorium Dioxide and Uranium oxide 氧化钍和氧化铀制品 ⑴氧化钍（ThO 2） 熔点为3050℃，最高使用温度为2500℃ 。 在氧化气氛中非常稳定，但易被还原，故不可在还原气氛中使用。 一般不与金属作用，具有良好的抗渣性，可用做贵金属熔炼坩埚。 它在高温下有导电性能，可用做电阻发热体，在氧化气氛下工作可 调至2000℃ 。 它具有放射性，使用时要注意按全防护。
纯度95％以上、熔点1728℃以上
一般与原料组成基本相同，但有的晶体结构或成分会发生变化
加入少量其他氧化物2，.成其熔型点低工于艺金属多陶瓷的烧结温度，又能被等氢静还原压成高法熔、点金气属；相沉积、等离子喷涂

2023年耐火材料管理办法第一章总则第一条为了加强对耐火材料的管理，保障生产安全，维护社会稳定，根据《中华人民共和国安全生产法》等相关法律法规，制定本办法。

第二条本办法适用于我国境内从事耐火材料生产、销售、使用等活动的单位和个人。

第三条耐火材料是指经过加工、烧制或其他工艺制成的能够耐受高温或火焰侵蚀的材料，包括但不限于炉墙砖、耐火砂、耐火涂料等。

第四条对于从事耐火材料生产、销售、使用等活动的单位和个人，应当依法取得相应的生产、销售、使用许可。

第五条地方各级政府应当加强对耐火材料生产、销售、使用等活动的监督检查，及时发现和纠正违法违规行为。

第六条耐火材料生产、销售、使用等活动的单位和个人应当遵守相关法律法规，确保产品质量和使用安全，不得损害国家利益和社会公共利益。

第二章生产管理第七条耐火材料生产企业应当具备以下条件：建立健全质量管理体系，配备相应的生产设备和检测设备，拥有专业的技术人员，具备生产所需的原材料供应和仓储条件。

第八条耐火材料生产企业应当按照国家标准和行业标准进行生产，确保产品的质量和安全。

第九条耐火材料生产企业应当建立完善的产品追溯制度，能够追溯到原材料的来源和生产过程的各个环节。

第十条耐火材料生产企业应当落实企业主体责任，加强对员工的安全培训，提高员工的安全意识和技能。

第十一条耐火材料生产企业应当按照规定进行生产记录的保存，电子档案和实物档案应当相互关联，确保生产过程的可追溯性。

第十二条耐火材料生产企业应当配备相应的消防设施和灭火器材，确保生产现场的消防安全。

第三章销售管理第十三条从事耐火材料销售的单位和个人应当依法取得相应的销售许可，不得从事无证经营活动。

第十四条耐火材料销售单位和个人应当坚持诚信经营，不得销售伪劣产品或者不符合质量标准的产品。

第十五条耐火材料销售单位和个人应当按照国家标准和行业标准销售产品，确保产品质量和安全。

第十六条耐火材料销售单位和个人应当建立完善的采购和销售记录，能够追溯到供应商和购买者的信息。

一文让你了解特种耐火材料的分类、性能和温度之间的关系特种耐火材料特种耐火材料的概念是在传统陶瓷、精密陶瓷和普通耐火材料以及功能性耐火材料的基础上发展起来的，是一组熔点在1800℃以上的高纯氧化物、非氧化物和炭素等单一材料或各种复合材料为原料的，采用传统生产工艺或持殊生产工艺生产的、其制品具有待殊性能和特种用途的新型耐火材料，又称为特种耐火材料。

特种耐火材料分类特种耐火材料虽然成本较高，但由于具有很多优异性能，是很多工业部门不可缺少、不能替代的产品特别是在很多新技术、新领域中.在很多关键的部位替代其他产品，可以大幅度地提高使用寿命，明显地增加了经济效益。

特种耐火材料的分类方法很多，有的以生产工艺分类,有的以产品应用分类，但比较主要的分类方法还是以原料和制品性状不同来分类，大致可以分成五方面：(1) 高熔点氧化物材料及其复合材料;(2) 难熔化合物材料(碳化物、氮化物、硼化物、硅化物等)及其复合材料;(3) 高熔点氧化物与难熔金属的复合材料(金属陶瓷);(4) 高温不定形材料及无机物涂层;(5) 高温纤维及其增强材料。

特种耐火材料特点特种耐火材料的特点(一) 高纯原料(1) 采用人工提纯的各种原料;(2) 采用电熔、烧结、反应合成的各种原料;(3) 采用复合材料做原料;(4) 采用纤维增强的复合材料做原料。

(二) 引入特种生产工艺(1）采用微粉或超微粉技术;(2) 采用喷雾造粒技术;(3) 采用特殊成型工艺技术(等静压成型、热压成型、注射成型、流延成型，熔铸成型等）；(4)采用高温纤维或纤维增强技术和不定形材料。

(三)特种烧成(1) 采用超高温烧成(1800℃以上);(2) 采用在真空条件下或保护气氛条件下烧成;(3) 采用高能燃料烧成;(4) 采用微机自动化控制烧成。

特种耐火材料的产品(1) 炼钢及连铸用特种耐火材料;(2) 超高溢窑炉用炉衬材料;(3) 超高温隔热用特种耐火材料;(4) 陶瓷和透明陶瓷特种耐火材料;(5) 高温高压绝缘材料;(6) 高温发热体材料;(7) 固体电解质材料;(8) 高温纤维特种耐火材料。

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笃行 创新
Me+CxHy→MeC+H2 Me+CO→MeC+CO2 MeCl4+CxHy+H2→MeC+ HCl (CmH2)Me+H2→MeC+(C O、CO2、H2O)
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晶
型
结 晶 构 造 a 六 方 六 方 六 方 斜 方 六 面 （ 菱 形 ） 面 心 立 方 3 .0 8 1 7 3 .0 7 3 3 .0 7 3 1 2 .6 9 4 .3 4 9
CeO、MgO、ZrO2、SnO2、UO2等，熔点≥2000℃；
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◇非氧化物硬质陶瓷（碳化物、氮化物、硼化物、硅化物 、硫化物等）如SiC、B4C、WC、TiC、HfC、NbC、ZrC 等，熔点最高，硬度高，脆性大；BN、Si3N4、AlN、ZrN 、HfN等，熔点高，硬度最硬；HfB2、 ZrB2、WB、MoB
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注浆法
挤压法 轧膜法
热压法
注射成形方法
等离子喷涂法
化学气相沉积法
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烧结
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1）普通耐火材料 ⅰ、低温阶段（＜200℃）：物理水↑，硬度↑； ⅱ、分解氧化阶段（ 200-900℃）：结晶水↑，有 机物氧化、盐的分解、熔融相出现； ⅲ、高温阶段（ 900℃- 最高温度）：熔融物大量 增加，结晶产生； ⅳ、保温阶段：熔融物↑↑，结晶成长并转变； ⅴ、冷却阶段：液相过冷结晶，生成细晶并发生 相应转变。 材料科学与工程学院
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为解决浸入式水口渣线部位被严重侵蚀，以及防止氧化铝附着造成水口堵 塞，在铝碳质浸入式水口的基础上开发了一系列的新型浸入式水口。 ➢铝碳-锆碳复合水口； ➢镁碳-铝碳-锆碳复合水口；
4、浸入式水口的损毁因素： （1）侵蚀
（2）堵塞
浸入式水口使用后的附着物和侵蚀情况
（1） 防止侵蚀的措施： ➢ 在浇注过程中采用中间包上
4、浸入式水口的材质与发展
连铸初期，采用熔融石英质浸入式水口； ➢ 特点：热震稳定性好，有较高的机械强度和耐酸性渣侵
蚀，化学稳定性好，可以满足浇注普通碳素钢、低锰钢 （Mn<侵蚀、耐热震，解决了高锰钢、合 金钢的多炉连浇问题。
中间包涂抹料施工现场
中间包喷补料施工现场
挡渣墙（堰）
➢ 在中间包内设置若干挡渣墙或挡渣堰，可改变钢水的流向 和流态，延长钢水流到水口的时间，可有效地促进夹杂物 上浮分离，均匀钢水成分和温度。
钢液流股状态示意图
中间包挡渣堰的材质有镁铝质、镁质或镁铬质几种； ➢ 镁质挡渣堰与高铝质挡渣堰相比成本降低。 ➢ 其性能和冶金效果是：具有良好的抗热震性；在工作温度
高铝质滑板砖：成型后均用沥青浸滞，再轻烧处理，获得较 高的强度和致密均匀的结构。配料中添加了磷酸盐以降低烧 成温度，可使滑板的尺寸保持稳定，并减少废品率和研磨量。
锆质滑板砖：耐化学 侵蚀性好，抗机械冲刷 性能好。但是氧化锆价 格昂贵，通常将其做成 镶嵌环或镶嵌件。
铝碳质滑板 ：烧结氧化铝和合成莫来石为主要原料，在基 质部分添加碳组份和防氧化剂(如金属铝、金属硅、SiC、 B4C、Mg-B等)，加入结合剂煤沥青或酚醛树脂混练成型； 在还原气氛下烧成，形成碳结合的耐火材料。
气幕挡墙的形成可以“抬起”钢液，也缩短了夹杂物上浮 的距离；

耐火材料的基本知识目录一、耐火材料的定义与分类 (2)1.1 耐火材料的定义 (3)1.2 耐火材料的分类 (3)1.2.1 根据化学成分分类 (4)1.2.2 根据耐火度分类 (5)1.2.3 根据使用温度分类 (6)1.2.4 根据材质分类 (7)二、耐火材料的物理化学性质 (8)2.1 耐火材料的物理性质 (9)2.2 耐火材料的化学性质 (10)2.2.1 化学稳定性 (11)2.2.2 抗氧化性 (12)2.2.3 耐酸性 (13)三、耐火材料的应用领域 (15)3.1 建筑材料 (16)3.2 陶瓷与玻璃工业 (17)3.3 冶金工业 (18)3.4 耐火材料在环保和节能方面的应用 (20)四、耐火材料的制备与加工 (21)4.1 原料的选择与处理 (22)4.2 炼制过程 (23)4.3 成型方法 (24)4.4 后处理与检验 (26)五、耐火材料的性能评估与测试 (27)5.1 性能评估方法 (28)5.2 主要性能测试方法 (30)5.2.1 化学分析 (31)5.2.3 工艺性能测试 (33)六、耐火材料的选用与优化 (34)6.1 选用原则 (36)6.2 优化策略 (36)七、耐火材料的发展趋势与挑战 (38)7.1 发展趋势 (40)7.2 面临的挑战 (41)一、耐火材料的定义与分类耐火材料是一种在高温环境下能够保持其物理性质和化学性质稳定的材料。

它们广泛应用于冶金、陶瓷、石油化工等领域，为各种高温设备或工艺过程提供必要的结构支撑和保护。

基于其特殊的性质和应用，耐火材料在工业领域中的重要性不言而喻。

粘土质耐火材料：以粘土为主要原料，具有良好的可塑性、耐火度和化学稳定性，广泛应用于高炉、热风炉等冶金设备中。

硅质耐火材料：以硅石为原料，具有优异的耐高温性能、抗渣性和耐腐蚀性，常用于炼钢炉等高温设备的内衬材料。

高铝质耐火材料：以高铝矾土或工业氧化铝为原料，具有优良的抗侵蚀性和高温机械强度，常用于玻璃熔窑等高温设备的结构材料。

第七章含锆耐火材料欧阳家百（2021.03.07）7.1锆英石质耐火材料以锆英石为主要矿物成分的酸性耐火材料。

品种有锆英石砖、锆质砖和特种锆英石砖(如锆英石-氧化铝砖、锆英石-氧化铝-氧化铬砖、锆英石-叶蜡石砖、锆英石-碳化硅砖、高硅质锆英石砖、锆英石质不定形耐火材料、熔铸锆英石砖等)。

含二氧化锆65％左右。

耐火度1825℃以上。

荷重软化开始温度近1500℃。

具有优良的耐腐蚀性，良好的耐磨性、抗渣性和抗热震性，较小的热膨胀系数。

以锆英石精矿砂为原料，加少量可塑黏土，经配料、压坯、煅烧成团块。

团块再经粉碎，加入少量可塑黏土或其他有机结合剂，经混合、成型、烧成而制得。

煅烧和烧成温度均不应超过1600℃，一般可采用1400℃下长时间保温来烧成。

适用于砌筑盛钢桶内衬、高温感应炉炉衬、炼铝炉炉底。

也可用于玻璃池窑易于损坏的部位。

7.1.1 锆英石原料称锆英砂、锆英石，是一种以锆的硅酸盐(ZrSiO4)为主要组成的矿物。

纯净的锆英砂为无色透明晶体，常因产地不同、含杂质的种类与数量不同而染成黄、橙、红、褐等色，结晶构造属四方晶系，呈四方锥柱形，比重4.6～4.71，比重的变化有时与成分和蚀变状态有关锆英石解理不完全，均匀莫氏硬度为7～8级，折射率1.93－2.01，熔点随所含杂质的不同在2190~2420℃内波动。

主要化学组成为ZrO2；SiO2，及少量Fe2O3、CaO、AI2O3等杂质。

锆英砂的理论组成为ZrO2：67.1%；SiO2：32.9%。

它是ZrO2-SiO2系唯一的化合物。

但天然锆砂仅含约57~66%ZrO2。

锆英石是一种主要由火成岩形成时从岩浆中结晶出来的锆、硅和氧组成的矿物。

锆英石也产于岩脉和变质岩中。

它属四方晶系，常呈发育良好的锥状小四方柱体，也成不规则粒状。

性脆，断口贝壳状。

是优质的耐火材料。

多与钛铁矿、金红石、独居石、磷钇矿等共生于海滨砂中，经水选、电选、磁选等选矿工艺分选后而得到。

第一章：1耐火材料的定义；耐火度不小于1580℃的无机非金属材料分类：按化学成份、矿物组成分类1）氧化硅质2）硅酸铝质3）氧化镁质4）刚玉质5）白云石质MgCa(CO3)2 6）尖晶石质Fe2MgO4 7）橄榄石质Mg2SiO4 8）碳质9）含锆质10）特殊耐火材料按化学性质分类；1）酸性耐火材料2）中性耐火材料3）碱性耐火材料3、按制造方法分类块状耐火材料;不定形耐火材料;烧制耐火材料;熔铸耐火材料。

4、按耐火度分类普通耐火材料（1580～1770℃）;高级耐火材料（1770～2000℃）;特级耐火材料（大于2000℃）。

按密度分：轻质(气孔率45%-85%)、重质生产过程中的基本知识，如一般生产工艺流程：原料加工→配料→混练→（成型）→干燥→烧成（熔制）→（成型）→检验→成品，配料（颗粒级配又称（粒度）级配，由不同粒度组成的物料中各级粒度所占的数量，用百分数表示。

）混料使两种以上不均匀物料的成分和颗粒均匀化，促进颗粒接触和塑化的操作过程称为混练。

等内容；耐火材料行业存在的问题1）钢铁行业竞争激烈，面临更大的成本压力2洁净钢的生产对耐火材料提出更高要求，除了要求长寿还要对钢水无污染3）研发有待加强，4）应注意可持续发展战略。

存在的差距：1、通常用耐火材料综合消耗指标来衡量一个国家的钢铁工业与耐火材料的发展水平，我国吨钢消耗水还较高。

（见下表）2、耐火材料生产装备落后，新技术推广慢3、原料不精，高纯原料的生产有困难。

，发展趋势：当今耐火材料的发展，一极是不定形化，而另一极则是定形耐火材料的高级化，概括起来就是朝着高纯化、精密化、致密化和大型化。

着重开发氧化物和非氧化物复合的耐火材料。

等。

问题：1合计可用作耐火原料总数为4000余种，其中常用于工业生产的耐火原料只有100种。

why?除了考虑熔点外，还要看它在自然界中存在的数量及分布情况，即作为耐火原料还应该具有来源广，成本低廉。

在地球岩石层中，硅酸盐+铝酸盐数量最大占%。

特种耐火材料简介随着科学技术的发展，在广泛的材料领域中出现了许多新材料。

特种耐火材料就是在传统陶瓷和耐火材料的基础上发展起来的一组新型无机材料，也称做高温陶瓷材料。

传统陶瓷的生产工艺是将原料制成细粉再成型。

用陶瓷的方法制造耐火材料也算是特殊工艺方法，应该在第五章叙述，但由于特种耐火材料化学成分的高纯度，超级的耐火性能，各种特殊性能，复杂的制品形状，特别的使用条件等，可以成为一个单独体系，作为一章在此作系统叙述。

特种耐火材料的发展与高温技术，特别是现代高新技术的发展密切相关。

近代空间技术，高速飞行器（人造地球卫星）的喷射推进装备发展，尤其喷射发动机的燃气涡轮旋转叶片、喷嘴、前锥体（雷达天线罩）、尾锥整流子等受到高温、高速气流的直接作用，难熔金属和耐热合金在高温下的断裂强度、蠕变、抗氧化性等性能达到了使用极限，必须寻找更好的特种耐火材料。

先进的冶金技术，需要更耐高温，抗侵蚀，抗热震的功能材料。

冶炼各种新金属、特殊合金和半导体材料的纯度要求很高，可是在熔化温度下容易与普通耐火材料起反应而使一般耐火材料受侵蚀。

金属质的容器更不适合作为这些材料的熔化、蒸馏、浇涛、合金化过程的盛器或单晶生长用盛器，因为会污染冶炼的材料。

还有火箭、导弹、电子等现代技术都要求高性能的耐火材料。

这些特种耐火材料与传统的耐火材料相比具有以下特点：（1）大多数特种耐火材料的材质已经超出了硅酸盐范围，而且品位高、纯度高，熔点都在2000℃以上（个别的为1728℃）；（2）成型工艺不局限半干成型，除了大量应用注浆法和可塑法成型外，还采用等静压、气相沉积、热压、电熔等，而且大多数采用微米（μm）级的细粉料；（3）制品烧成温度很高（1600～2000℃，甚至更高），并在各种烧成气氛或真空中烧成；（4）它不仅制成砖，棒，罐等厚实制品，还制成管、板、片、坩埚等薄型制品，中空的球状制品，高度分散的散状材料，还可制成透明或半透明制品，柔软如丝的纤维，各种宝石般的单晶以及硬度仅次于金刚石的超硬材料；（5）它除了具有耐火性能外，有的还具有更好的电、热、机械、化学等性能，因此它除了用于高温工业，还广泛用于其他部门。

被普遍和广泛使用的是结合剂，它赋予或提高非塑性 物料的可成型性及提高坯体和成品的理化性能。
特种耐火材料的工业生产中，常见的结合剂有：纸浆 废液、沥青、酚醛树脂、糊精化淀粉、石蜡、油酸、 铝酸钙水泥、硅酸钠、磷酸盐、硫酸铝、-氧化铝、微 粉等。36_4

第三章 特种耐火材料的基本工艺

特种耐火材料的制造工艺基本上与普通耐火材料和传 统陶瓷的制造工艺相仿。其工艺流程如下： 原料选择原料热处理粉碎配料混练素坯成型 干燥素坯预烧粗加工烧成最后加工检验 成品。


第一节 坯料的制备

一、热处理


煅烧：在低于制品的烧成温度下，将原料预先烧一次。
目的是去除原料中易挥发的杂质和夹杂物、使原料的 颗粒致密化及结晶长大、促使其完成晶型转化。

电熔：将原料先在电弧炉内熔融，冷却凝固后再粉碎 成各种大小的颗粒。
目的是使原料活性降低、减少烧成收缩、减少易水化 原料的水化倾向。 二、粉碎 粉碎的任务是改变原料的颗粒度，为以后各道工序提 供所需的各种大小粒度的粉料。 作用（1）使原料高度细分散，粒度分布恰当，有利于 成型；（2）使颗粒之间的接触面增大，有利于固相反 应和烧结；（3）降低烧成温度；（4）使组分均匀； （5）有利于杂质的去除。 常用的粉碎设备是旋转式球磨机、振动球磨机、气流 粉碎机。

氧化锆、石英、氧化镁等制品的制造工艺

第六章 难熔化合物制品的制造工艺

碳化物、氮化物、硅化物和硼化物制品的制造工艺

第七章 金属陶瓷

氧化铝、氧化镁等金属陶瓷

第八章 高温无机涂层

各种喷涂工艺（高温熔烧、火焰、等离子体喷涂等）

第九章 纤维及纤维增强材料

耐火材料概述第一篇：耐火材料概述耐火材料一般是指耐火度在1580℃以上的无机非金属材料.它包括天然矿石及按照一定的目的要求经过一定的工艺制成的各种产品.具有一定的高温力学性能、良好的体积稳定性，是各种高温设备必需的材料。

耐火材料种类：1、酸性耐火材料通常指SiO2含量大于93%的耐火材料，它的主要特点是在高温下能抵抗酸性渣的侵蚀，但易于与碱性熔渣起反应。

酸性耐火材料常用的有硅砖和粘土砖。

硅砖是含氧化硅93％以上的硅质制品，使用的原料有硅石、废硅砖等，其抗酸性炉渣侵蚀能力强，荷重软化温度高，重复煅烧后体积不收缩，甚至略有膨胀；但其易受碱性渣的侵蚀，抗热振性差。

硅砖主要用于焦炉、玻璃熔窑、酸性炼钢炉等热工设备。

粘土砖以耐火粘土为主要原料，含有30％～46％的氧化铝，属弱酸性耐火材料，抗热振性好，对酸性炉渣有抗蚀性，应用广泛。

2、碱性耐火材料一般是指以氧化镁或氧化镁和氧化钙为主要成分的耐火材料。

这类耐火材料的耐火度都较高，抵抗碱性渣的能力强。

例如镁砖、镁铬砖、铬镁砖、镁铝砖、白云石砖、镁橄榄石砖等。

主要用于碱性炼钢炉、有色金属冶炼炉及水泥窑炉等。

3、硅酸铝质耐火材料是指以SiO2-Al2O3为主要成分的耐火材料，按其Al2O3含量的多少可以分为半硅质（Al2O3 15~30%）、粘土质（Al2O3 30~48%）、高铝质（Al2O3大于48%）三类。

4、熔铸耐火材料是指用一定方法将配合料高温熔化后，浇注成的具有一定形状的耐火制品。

5、中性耐火材料是指高温下与酸性或碱性熔渣都不易起明显反应的耐火材料，如炭质耐火材料和铬质耐火材料。

有的将高铝质耐火材料也归于此类。

6、特种耐火材料是在传统的陶瓷和一般耐火材料的基础上发展起来的新型无机非金属材料。

7、不定形耐火材料是由耐火骨料和粉料、结合剂或另掺外加剂一定比例组成的混合料，能直接使用或加适当的液体调配后使用。

不定型耐火材料是一种不经煅烧的新型耐火材料，其耐火度不低于1580℃。

各种耐火材料的荷重变形曲线 采用三点弯曲法测量。
有时为了制作工艺的需要或改善某些性能往往人为地加 耐火材料作为构筑热工设备的结构材料，常常在温度变化条件下使用。
（4）镁质耐火材料（与 镁相关） 一般说来，在一定的温度范围内，气孔率越大，热导率越低。
入少量的添加成分，引入添加成分的物质称为添加剂。 这些不可逆的体积变化称为残余膨胀或残余收缩，也称重烧膨胀或收缩。
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。
硅质（氧化硅质） 硅酸铝质 刚玉质 镁质、镁钙质、镁铝质、镁硅质 碳 复合耐火材料 锆质耐火材料 特种耐火材料
（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。
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。
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。
注:杂质的熔剂作用只是相对的，这种作用取决于基 体的性质和杂质的组成和比ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ。
添加成分
曲线速率最小，应变速度几乎不变，与时间无关。 热容是耐火材料的另一重要的热学性质，它是表征材料受热后温度升高情况的参数。
耐火材料的化学组成中除主要成分和杂质成分外 K--为透气度系数，也称透气率（升·米/牛顿·小时）

特种耐火材料的用途及工艺简介
特种耐火材料是以提纯高纯原料或以合成高纯原料为基础，以传统生产工艺和特殊生产工艺相结合的方法加工而成的耐火材料制品。

是许多工业部门不可缺少的产品，特别是在很多新技术、新领域中，在关键的部位代替其他产品，大大的提高原有产品的使用寿命。

 一、特种耐火的分类及特点
 根据原料及制品的性质不同，大致可将特种耐火材料分为五大类：
 1、高熔点氧化物材料及其复合物
 举例：氧化铝(Al2O3)、氧化镁(MgO)、氧化铍(BeO)、氧化锆(ZrO)、氧化钙(CaO)、熔融石英(SiO2)、氧化钍（ThO2）、氧化铀(UO2)、镁铝尖晶石（MgO·Al2O3）等。

高熔点氧化物是和传统耐火材料“血缘”关系最近的特种耐火材料。

 氧化铝坩埚
 2、难熔化合物材料（碳化物，氮化物、硼化物、硅化物等）及其复合材料
 举例：碳化硅（SiC）、碳化硼(B4C)、氮化硅(SiN)、氮化硼(BN)、氮化铝(AlN)、硼化锆(ZrB)、硼化镧（LaB6）、硅化钼（MOSi2）等。

多数由人工合成。

 碳化硼喷嘴
 3、高熔点氧化物与难熔金属的复合材料（金属陶瓷）
 举例：有碳化钨-钴系(WC-Co)；氧化铝-铬系（Al2O3-Cr）;
 氧化铝-铁系(Al2O3-Fe)；氧化镁-钼系(MgO-Mo)；。