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耐火材料基础知识课件

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《耐火材料基础知识》课件

《耐火材料基础知识》课件
有色金属工业
在铜、铝等有色金属的冶炼和加工过程中，耐火 材料也扮演着重要的角色，对于保护炉衬和提高 产品质量具有重要作用。
核能领域
核能领域对于耐火材料的要求极高，需要具备优 良的高温性能、化学稳定性和抗辐照性能，为核 能技术的发展提供支撑。
耐火材料的发展趋势
高性能化
提高耐火材料的性能指标，以满足高温、高速、 高负荷等苛刻工况的需求。
复合耐火材料
通过将不同材质的耐火材 料进行复合，形成具有多 重性能的复合耐火材料， 以满足复杂工况的需求。
绿色耐火材料
研发低污染、低能耗的绿 色耐火材料，减少对环境 的负面影响，推动耐火材 料行业的可持续发展。
耐火材料的应用前景
1 2 3
钢铁工业
随着钢铁工业的发展，对耐火材料的需求量不断 增加，尤其在高炉、连铸和轧钢等关键部位，需 要高性能的耐火材料。
维护保养
为了延长耐火材料的使用寿命，需要 定期进行维护保养，如检查、修复、 更换等。
环境友好
耐火材料在使用过程中应尽量减少对 环境的污染，符合可持续发展的要求 。
05
耐火材料的发展趋势与展望
新型耐火材料的研发
纳米级耐火材料
利用纳米技术，开发出具 有高性能的纳米级耐火材 料，具有更佳的抗热震性 能和高温强度。
环保化
加强环保意识，研发低污染、低能耗的耐火材料 ，推动行业的可持续发展。
智能化
利用传感器、物联网等先进技术，实现耐火材料 的智能化监控和管理，提高生产效率和安全性。
晶体结构
指耐火材料中的晶体颗粒的大小 、形状、取向及分布情况，对耐 火材料的力学性能和高温性能有
重要影响。
玻璃质结构
指耐火材料中的玻璃质成分的粘度 、流动性及稳定性等，对耐火材料 的抗热震性能和高温性能有一定影 响。

耐火材料基础知识培训PPT课件

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耐火材料基础知识培训
耐火材料基础知识培训
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。耐火材料 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。
耐火材料基础知识培训
本次培训主要介绍耐火材料的 基本概念 基本性能
耐火材料基础知识培训
（5）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。
（6）含锆耐火材料 含锆耐火材料是指以氧化锆（ZrO2）、锆英石等
含锆材料为原料生产的耐火材料。
含锆耐火材料制品通常包括锆英石制品、锆莫来 石制品、锆刚玉制品等。
耐火材料基础知识培训
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;
耐火材料基础知识培训
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；后者的主要矿物为方镁石， 其次镁橄榄石；
耐火材料基础知识培训
2、依据制品形状及尺寸的不同分： 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；

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耐火材料基础知识
目录： 一、耐火材料的发展 二、耐火材料的主要性能 三、耐火材料施工要领 四、影响施工结果的因素 五、耐火材料施工管理细则
一、耐火材料的发展
不定形耐火材料的发展 不定形耐火材料是由耐火骨料、结合剂或掺外加剂以一定比例组成的混合料， 能直接使用或加适当的液体调配使用。 不定形耐火材料是不经预先烧成、松散状混合物交货和成型烘烤后即直接使 用的新型耐火材料，也称为不烧耐火材料或松散耐火材料。用该材料能做成 无缝的衬体和构筑物，故称整体耐火材料。过去，不定形耐火材料普遍使用 水泥做结合剂，因此也被称为耐火混凝土。 不定形耐火材料与烧成耐火砖相比具有很多优点： （1）不需庞大的压砖机和烧成热工设备，工厂占地面积小，因此设备费用 和基建投资均比较低； （2）能源消耗少，无需预烧成； （3）劳动强度低，操作简单，生产效率高； （4）成品便于贮存和运输，能实现机械化筑炉，施工效率高； （5）能任意造型，制成整体衬体，热震稳定性好，强度高，抗剥落形强， 可提高其使用寿命；同时，无接逢，气密性好，散热损失少，可节约能源； （6）能修补窑炉，延长其使用寿命，提高炉子作业率。
>2.5
低水泥浇注料（LCC）
1.0～2.5
超低水泥浇注料（ULCC）
0.2～1.0
无水泥或抄微粉浇注料 （NCC）
≤0.2
根据结合剂的发展应用也可以看出耐火材料的发展历程：
结合方式 代表性的浇注料及结合剂 传统水泥结合浇注料 （硅酸盐水泥、低档铝酸钙水泥） 水合结合 纯铝酸钙水泥结合浇注料 （高档铝酸钙水泥） ρ -氧化铝结合浇注料 （ρ -Al2O3+超细粉） 可水化氧化铝结合浇注料 水玻璃和磷酸盐结合浇注料 [Al(H2PO4)3+MgOorCA,Na2O·nSiO2·aq+Na2SiF6] 硫酸盐或氯化盐结合浇注料 [MgSO4/MgCl2+MgO,Al2(SO4)3+CA] 聚磷酸盐结合浇注料 [Na5P3O10或(NaPO3)6+MgO,CaOorCA] 树脂结合浇注料 (Reso-CH2OH+OCH-r) 水合结合+聚合结合 低水泥浇注料 （粘土+CA水泥，超细粉+CA水泥） 粘土结合浇注料 （Ca-粘土或Na-粘土+ CA水泥） 超低水泥浇注料 （氧化物超细粉+ CA水泥） 无水泥浇注料 (氧化物超细粉+电解质，SiO2超细粉+MgO) Sol-gel bonded (硅溶胶或率溶胶+电解质) 出现的大致年代 1920s 1960s～1970s 1980s 1990s 1950s～1960s 1960s 1960s～1970s 1980s 1970s 1970s 1980s

耐火材料基础知识ppt课件

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的单位体积重量之比。
真比重= 不包括气孔在内的单位体积砖块重量
4C水的单位体积重量
8
d、吸水率：是原料中所有开口气孔所吸收的水的质量 Mw与砖块质量M之比值。用下述公式计算:
吸水率= M w ×100%
M
吸水率测定方法简便，在生产实际中常用来鉴定 耐火原料的质量。原料烧结程度愈好其吸水率愈低。
9
一、耐火材料的物理性能： 主要包括体积密度、真比重、气孔率、吸水率、透气性、 耐压强度、热膨胀性、导电性及热容量等。这些物理性能的 好坏，直接影响着耐火材料的使用性能。
5
a、气孔率 在耐火制品内，有许多大小不同，形状不一的气孔。 （1）和大气相通的气孔称为开口气孔； （2）贯穿耐火制品的气孔称为连通气孔； （3）不和大气相通的气孔称为闭口气孔；
3
2）根据化学矿物组成分类： A、氧化硅质耐火材料。 B、硅酸铝质耐火材料。 C、氧化硅质耐火材料。 D、铬铁质耐火材料。 E、碳质耐火材料。 F、其它高耐火度制品。 3）根据耐火材料的化学性质分类： A、酸性耐火材料 B、碱性耐火材料 C、中性耐火材料
4
1.2、耐火材料的主要性能
耐火材料的基本特性可以通过它的物理性能和高温使 用性能来表示。
e、热膨胀性： 耐火制品受热膨胀，冷后收缩，这种变化属于
可逆变化的。 耐火制品的热膨胀性能主要取决于其化学—矿物
组成和所受的温度。 耐火制品的热膨胀性可用线膨胀系数或体积膨胀
系数来表示，也可用线膨胀百分率或体积膨胀百分率表示。
10
二、耐火材料的使用性能
通常用来表示耐火材料使用性能的一些指标如耐火 度、荷重软化温度、抗渣性、热稳定性、残余收缩等都是 在特定的实验条件下测定出来的，和实际使用情况有着一 定距a、离。耐火度

耐火材料基础知识PPT课件

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2021
3
耐火度
★ 耐火度是指耐材在无荷重时抵抗高温 作用而不融化的性能。 影响耐火度的因素
★ 主要是耐火制品的化学成分，矿物组成及其分 布状态；各种杂质成分特别是具有强溶剂作用 的成分会严重降低制品的耐火度；成分分布不 均同样也会降低制品的耐火度：
★ 值得一提的是，耐火度虽然是判定耐火材料质量 尤其是化学纯度的一个指标，但在该温度范围材 料已不再具有结构强度和机械强度，故认为耐材 的耐火度越高，使用温度越高和越耐用的看法是 不正确的。
2021
7
热震稳定性
★ 耐火材料抵抗温度急剧变化而不被破 坏的性能称为热震稳定性，通常用加 热试样后可经受水冷或风冷的次数或 热震后残余强度的保持率来表示；
★ 影响耐火制品抗热震的主要因素为制品 的物理性能和显微结构，特别是热膨胀 性、热导率等；一般来讲，耐火制品的 热膨胀率越大，抗热震性越差；制品的 热导率越高，抗热震性越好。
3.对于氧离子紧密堆积结构的氧化物，由于氧离 子紧密接触以及相互热振动，一般热膨胀系数较 大，如氧化镁、氧化非同向性晶体中，其热膨胀的各向异性十分 明显，各晶轴方向的热膨胀系数不等； 5.结构上高度各向异性的材料，其体积膨胀系数 都很小，可作为一种优良的抗热震材料，如瑾青 石；
2021
4
荷重软化温度
★ 荷重软化温度是指耐材制品在承受恒定荷载和 持续升温条件下，产生一定变形量对应的温度， 是耐材制品在荷重、升温及时间的综合作用下 性能的特征值。
★ 荷重软化温度的测定一般是加压0.2MPA（隔热 定形耐材制品0.05MPA），从试样膨胀的最高点 压缩至它原始高度的0.6%为软化开始温度（国际 标准为0.5%），4%为软化变形温度，40%为变 形温度。

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18
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。
10
❖ 6. 按标准和尺寸分为：
❖
标准砖;
❖
异型砖;
❖
管形材;
❖
耐火器皿；
11
❖ 7. 按使用场合：
❖
冶金用;
❖
水泥窑用;
❖
玻璃窑用;
❖
陶瓷窑用;
❖
锅炉用。
12
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。
13
第二节 耐火材料的性质
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。
21
第三节 耐火材料的生产过程
22
❖ 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。
23
第二章 耐火材料各论
33
第三节 镁质耐火材料
34
为典型的碱性耐火材料。种类较多。
24
第一节 硅质耐火材料
25
为典型的酸性耐火材料。
26
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。

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耐火材料是一个很大的概念范畴。不仅仅是我们生产实习中看到的砖 头，而是各种形状，各种结构，多种材料的有机复合等。
17
透气砖（porous plug）：由弥散型向定向型发展，材质（刚 玉、铬刚玉）质浇注料浇注而成，但与包衬寿命难以同步 快速更换透气砖系统：底板焊在钢包底部，安装时夹持装置 夹住透气砖并使其就位在中心位置上，更换时松脱楔形砖。
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镁铁砖
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1、硅质原料：
硅微粉主要包括：硅灰、硅石微粉体、熔融石英微粉 硅灰：球状，d＜1μm。 SiO2 ＞90％，是生产硅铁合金时产 生的工业副产品。主要用于不定形耐火材料、碳化硅窑具。
.
2.半硅质耐火原料 包括：叶蜡石、硅藻土等，其中SiO2大于65％。 叶蜡石(Al2O3 • 4SiO2 • H2O)砖主要应用于普通钢包，也可 用于铁水包，效果优于粘土砖。 硅藻土：主成分为SiO2，呈疏松土状，空隙率达80％～90 ％，能吸收本身重量1.5～4倍的水。主要用于生产保温材料 ，填料和滤剂等。 工业电瓷：主要成分Al2O3 、SiO2 以及K2O等
耐火材料在各行业用量：
2010年耐火制品产量约为 2000-3000万吨
有色、化工
13% 建材
17% 钢铁冶金
70%
3
钢铁冶炼过程
采矿
选矿
烧结 炼焦
炼铁
三脱 炉外精炼
LF精炼炉 ANS-OB
喂丝 VD真空脱气 RH真空处理
转炉炼钢 连铸
轧钢
耐火材料的应用
炼铜的闪速炉
3万吨/年硫化碱 生产线
无机化学 有机化学 分析化学 物理化学 硅酸盐物理化学 材料科学基础
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耐火材料讲义PPT课件

对不合格的耐火砖进行返 工或报废处理，防止不合 格品流入市场。
04 耐火材料的应用领域
钢铁工业
熔炼与连铸
耐火材料用于制造钢包、中间包 、滑动水口等，保护钢水不被氧 化，提高产品质量。
轧钢与锻造
耐火材料用于制造加热炉炉衬， 减少能源损失，提高加热效率。
有色金属工业
铝冶炼
耐火材料用于制造铝熔炼炉炉衬，保护铝液不被氧化，提高铝产品质量。
06 案例分析：某耐火材料公 司的成功经验
公司概况与市场定位
公司成立时间
01
成立于XXXX年，是国内较早进入耐火材料行业的公司之一。
公司规模
02
拥有员工XXX余人，其中研发人员占比XX%。
市场定位
03
专注于高端耐火材料的研发、生产和销售，服务于国内外钢铁、
有色金属、玻璃等高温工业领域。
技术创新与产品开发
公司建立了专业的客户服务团队，为客户提供全方位的技术支持和售后服务，及时解决客户问题，提 高客户满意度。
环境友好与可持续发展
环境友好
公司注重环境保护，采用环保材料和工 艺，减少生产过程中的环境污染。
VS
可持续发展
公司积极履行社会责任，推动产业升级和 绿色发展，实现可持续发展。
THANKS FOR WATCHING
铜冶炼
耐火材料用于制造铜熔炼炉炉衬，保护铜液不被氧化，提高铜产品质量。
陶瓷与玻璃工业
陶瓷烧成
耐火材料用于制造陶瓷烧成窑炉的炉 衬，保护陶瓷制品不被氧化或污染。
玻璃熔炼与连铸
耐火材料用于制造玻璃熔窑的炉衬和 玻璃液输送管道，确保玻璃液的纯度 和质量。
能源与环保领域
煤化工
耐火材料用于制造煤气化炉炉衬，保护炉体免受高温和化学侵蚀。
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驱兽围猎
开荒造田
火，是人类驯 化的第一种自 然力，也是人 类掌握的最伟 大的自然力
3
火
甲骨文的“火”，酷似燃烧的火焰，是十 分典型的象形文字。
经由金文的过度，小篆字形的“火”仅保 留了火焰的抽象本意。
汉字中，凡用“火”构建的文字，大都与 火及火的使用有关。
4
光
“光”，会意字，甲骨文的“光”由上“火” 下“人”构成，就像人举火把以照明。
作高温部件 → 高温陶瓷阀门，耐磨件，锚固件， 缸套，保护套管，换热元件等
作修补材料 → 喷补料，涂抹料，热态自流修补 料，接缝料，压入料等
作保温材料 → 耐火纤维毡、毯等，轻质砖，轻 质浇注料、喷涂料等
19
鞍钢260吨铁水包 (工作衬整体浇铸)
酒钢150吨砖砌钢包
20
21
22
连铸用功能耐火材料
高温材料 = 耐火材料 ≠ 防火材料
High temp.material=Refractory ≠ Fire proof，fire resistant
15
温度高达1750℃
耐火材料与其他材料的主要不同点在于耐材要在高温下承 受热、化学和机械因素的破坏作用。耐材因而必须具备特 定的使用性能能保证耐用性、安全性和功能性，尽可能减 少热损失和热物流损失。
金文的“光”字，把头上的火略微简化， 又增两点，表示光芒。
小篆的“光”字承接金文，下部人性演变 为“儿”。楷书缘此写为“光”。
“光”字本意光明，光亮，后引申为“光 彩、荣誉”等
5
炭
“炭”，会意字，《说文》释为：“炭，烧 木余也。”即木材在不完全燃烧后生成的 木炭。
金文的“炭”字，上部类“厂”的部分为 烧炭窑的外形，内里“少”表“木余”， 其下“灭”表炭火熄灭。
无机非金属材料
传统无机非金属材料 陶瓷 水泥 玻璃 耐火材料
陶瓷 搪瓷
Ceramics 磨料 碳材料 其他
新型无机非金属材料 压电材料 磁性材料 导体陶瓷 激光材料 光导纤维 超硬材料 高温结构陶瓷 生物陶瓷（人造骨等） 光电转换材料
1
2
烹饪熟食
……
取暖避寒
火
烧陶炼金
“炎”字本意大火，后引申为“燃烧”、 “灼热”、“发烧”等意，如《书·胤征》： “火炎昆冈，玉石俱焚》”《水浒传》： “赤日炎炎似火烧》”还有仅代表感染后发 生“炎症”。
9
灾
“灾”，会意字，以火起室中表示灾难的降 临。灭火刻不容缓，固“火速”、“十万 火急”等均用来表示事情已至非常紧迫之 程度。
小篆的“炭”字，上为“山”，中为 “厂”，下为“火”，此为“煤炭”之意。
楷体的“炭”字，与小篆相比，“厂”略
有变化。
6
பைடு நூலகம்
灰
“灰”，会意字，金文的“灰”字，上为 “叉”，下为“火”，表示用手从火堆中 取出来的灰烬。
小篆在演变过程中，省却了手（又）中的 小点，《说文》释为：“灰，死火余烬 也。”“又，手也，火即灭可以执持”。
ISO836:2001和GB/T18930-2002定义：物理和化学性 质适宜于高温环境下使用的非金属材料，但不排 除某些产品可含有一定量的金属材料。
14
Refractory = 耐火材料 → 高温材料
Refractory词义： 难控制的，不听管教的，任性的
如：a very refractory child 难驾驭的人（物） （指疾病等）难治的 难熔的，耐热的
1932年，水泥粉料状的耐火浇注料产生。此外， 气硬性的耐火可塑料也出现，这是现代不定形耐 火材料的先驱。
13
什么是耐火材料？
早期科教书定义：耐火度不低于1580℃的无机非金 属材料。
ASTMC71-01定义：能够在大于1000°F（538℃）环 境中满足一定使用要求的非金属材料。可作热工 设备的内衬结构材料，也可作某些高温装置的部 件和功能性材料。这类材料的主要组成物为高温 氧化物、非氧化物、碳素材料和金属材料。
16
高炉出铁
铁水温度： 1400 - 1500℃
17
耐火材料 — 满足采用工艺制造其他 材料用的结构和功能材料
钢铁 水泥 有色金属 玻璃 陶瓷 石油化工产
品 ……
18
耐火材料的用途
做结构材料 → 各种工业炉、热工设备的衬体 （砖砌衬、整体衬）
作功能材料 → 透气元件、滑板、连铸“三大 件”、 钙质钢水过滤器、导电料等
外
内
装
装
侵
侵
入
入
式
式
水
水
口
口
23
24
转炉热喷补
喷补料：聚磷酸盐结合的镁质、镁钙质干式喷补料
25
全纤维炉衬
26
耐火材料在各工业的消耗比例
27
耐火材料与日常生活的相关性
《正字通·火部》语：“灾，害火也。凡五 行沴水害物者皆曰灾，又祸也。”“灾” 已泛指人们遭受的自然祸害和苦难。
10
耐火泥土的发现
约公元前6000年，西亚地区（今伊拉克、伊朗、叙利 亚和土耳其周边地区）人类发现被火烧烤后的泥土变的致 密，水不易渗入。还发现像粘土这样有较高粘度的泥巴可 以做成任何大小的炉膛。然后该地域的人们学会用粘土成 型各种器皿。当时粘土做成的重要的器皿是经烧后定形的 水罐。
楷体发生讹变，省略“手”，写作“灰”， 意为“灭”后残留一撇，即余烬也。
7
炙
“炙”，会意字，古文字的“炙”中，上 “肉”下“火”，意为烤肉。
《说文》释为：“炙，炮肉也，从肉在火 上。”由此并逐渐引申为一般意义上的烧 和烤，如“炙手可热”、“脍炙人口”等。
8
炎
“炎”字，会意字，甲、金、篆、楷中的 “炎”字均为两火叠加，火焰“高冲”， 表示大火燃烧时火光冲天。
11
公元前4500年左右，西亚周边的一些国家开始 出现了水罐等各种容器，这就是最初的陶瓷。露 天烧制的这些器皿在希腊成为“Kreamos”，这就 是今天Creamics（陶瓷）一词的起源。
12
1914年，W.A.L.Schaefer在美国芝加哥建立了名 叫Pliable Fire-brick Company的公司来生产期 新开发的耐火材料和推广其应用技术。该公司的 最初产品是用来修补锅炉炉壁的耐火可塑料。后 来该公司更名为Plibrico（派力固）公司。随着 人们对这种可塑料优良性能的认识，它的应用范 围也越来越广，派力固公司也相应地曾加了产量。 后来派力固公司发展到在全球十多个国家都有其 分公司的跨国企业。