耐火材料课件第三章

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高温蠕变持久试验机
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9）导热率 当前，大量使用碳质和碳化硅材料， 使高炉长寿。在高炉炉缸周围装有冷却壁，使用 高导热性材料，能把铁水凝固的等温线移到远离 炉壳的地方，即加厚铁水的凝固防线。因此，炉 缸采用导热系数只有1.162W/(m.K)以下的陶瓷材 料，发展到用导热系数2～3 W/(m.K)以上的碳砖， 是一个很大的飞跃。现今已提出高度石墨化的要 求，拟把导热系数提高到15或更高，今日碳化硅 砖之所以取得进展，还在于它有远比陶瓷材料高 的导热系数。
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2 化学结合 是指耐火材料制品中由化学结合剂形成的 结合，即加入少量结合物质，在低于烧结温度的条件 下，发生一系列的化学反应使制品硬化而形成的结合。 此种结合在不烧耐火制品中普遍存在。它的形成和性 质注意取决于所用化学结合剂的性质。以化学结合的 耐火制品，经高温使用，有的可形成陶瓷结合。
3 直接结合 由耐火主晶相直接接触产生的一种结合方 式，它既不同于化学结合，也不同于陶瓷结合。
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第三章 氧化硅质耐火材料
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焦炉用硅砖
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玻璃窑用硅砖
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热风炉用硅砖
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普通粘土砖就其耐火度而言是很差的，但它又 是使用广泛的耐火材料，这是因为它试验的急冷急 热频率高达20次，而一些高密度制品、结晶形式良 好的制品，如高密度粘土砖、镁砖、硅砖、高铝砖 等，只能频繁加热几次甚至一二次。一般的耐热混 凝土型的材料有好的抗热震性能。
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5）抗渣性
抗渣性是指耐火材料在高温下抵抗熔渣及其他熔 融液侵蚀而不易损毁的性能。耐火材料在实际使 用中约有50％是由于渣蚀而损毁的。耐火材料受 熔渣侵蚀分为两个阶段：即熔渣与耐火材料的接 触与渗透；熔渣与耐火材料的反应与危害。

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
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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 。
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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。

2 荷重软化温度（荷软点）
耐火材料对高温和荷重同时作用的抵抗能力，也表示耐火材料 呈现明显塑性变形的软化范围。 测定方法：给耐火材料施以恒定压负荷，并加热，测定其 发生明显变形时的温度点即为荷软点。 荷软点 : TH: 0.6％变形温度点 TK :40％变形温度点 荷重软化温度范围： TK－TH
2 杂质成分 杂质成分则是指由于原料纯度有限而被带入或生产过程中混入的 对耐火制品性能具有不良影响的部分。高温下有溶剂作用。 3 添加剂 加入量很少，甚至是极微； 弥补主成分在使用性能、生产性能或作业性能等某方面的不足而 使用的， 通常有 结合剂、矿化剂、稳定剂、烧结剂、减水剂、抗水化剂、 抗氧化剂、促凝剂和膨胀剂等。能明显改善耐火制品的某种功能 或特性，对该制品的主性能无严重影响。 耐火材料的化学分析通常指分析耐火制品和原料的各种氧化物含量和 其它主要成分含量和灼烧量。通过化学成分分析，按所含成分的 种类和数量，可以判断原料和制品的纯度，制品的化学特性，并 借助有关相图大致估计制品的矿物组成和耐火性能，可以作为选 取原料、检查和调整工艺过程、确定使用条件的依据。
4 按照化学矿物组成分为：酸性、中性、碱性耐火材料
酸性耐火材料—硅质制品（硅砖） 中性耐火材料—硅酸铝质制品（半硅砖，粘土砖、高铝砖等）,碳 质制品 碱性耐火材料—含有MgO和CaO的耐火材料。镁质和白云石质 （强碱性）
5 按照烧制工艺分为：不烧砖、烧制砖、熔铸耐火制 品、耐火混凝土等
第二节 耐火材料的生产工艺
常规工艺：原料的选择、破碎、粉碎、细磨、筛分、 配料、混料、成型、干燥、烧成等几个基本工序。
一 原料的选取和制备
（1）选矿 （2）干燥与煅烧 （3）破碎与筛分
二 配料
是指按照制品的类型和性能要求，将准备好的原料按 照设计好的配方按比例配合起来。配料的基本原则是 能获得成型后的密实坯体和制品的致密度，从而保证 制品的性能。配方包括按规定比例配合的各种原料量。

时间/min
① ②
毛细管力、粘结剂附着力、
机械捏合力等作用，物料 产生团聚、捏合。但总体 之内。
混练过程中物料混合不均匀度与时间的关系
而言，这两种作用的结果，是使配合料的均匀性波动在一定范围 (h1~h2)
二、混 练
（2）混练效率
● 混合效率可用混合指数 i 来表示。在整个坯料的不同部位
进行多点取样，并测定某一组分的含量 C, 就可以计算出整个
二、半干法压制成型
1. 压制过程
耐火材料的压制成型过程可 以大致分为以下三个阶段： 阶段A: 在压力作用下，颗粒发生 明显的位移，重新分布形成较紧 密的堆积，坯料被压缩明显。 压缩，mm P1
压力，MPa
A
B
P2
C
二、半干法压制成型
1. 压制过程
阶段B: 当压力增至 P1 后，
颗粒发生脆性及弹性变形， 坯料被进一步压缩，但呈 阶梯式变化——坯料被压 缩到一定程度后，即阻碍 进一步压缩，一旦压力继 续增大到使颗粒再度产生 过程短促而频繁，最后，压制过程进入第三阶段。 阶段C: 在极限压力 P2 作用下，坯料不再被压缩，坯体的密度不
增大而降低，从而使得成型坯体的密度亦不均匀，产生所谓的
“层密度”现象。 ● 压强随砖坯厚度改变的关系如下： Sh = S0· exp(-Kh/R) Sh——距受压面 h mm 处的压强；S0——受压面上的压强； K—— 与模型结构有关的系数；R——坯体截面的当量半径。
二、半干法压制成型
2. 砖坯中的压力分布和层密度现象 ● 由于坯体的气孔率取决于压强大小，故沿坯体厚度方向的 压强落差即在一定程度上确定了坯体密度的均匀性。因此， 坯体密度的均匀性可用 Sh和 S0 的比值来估计： β =Sh/ S0 = exp(-Kh/R) 显然， β 越接近于1，则坯体密度的均匀性越好。 3. 影响坯体密度均匀性的因素 (1) 坯料的性质：包括其流动性、自然堆积密度等。 (2) 坯料颗粒间的内摩擦力及颗粒与模壁间的外摩擦力大小：与 颗粒形状、含水率、塑化剂或润滑剂性质及含量有关。 (3) 加压速度及加压方式。 (4) 坯体的大小、厚薄及形状等。