焦炉烘炉和开工Word下载.docx
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多数耐火制品的导热系数随温度升高而增大（如硅砖，粘土砖等），也有些制品则相反（如镁砖和碳化硅转）。
（5）耐火度是衡量耐火制品高温下抵抗熔化的能力。
系用规定尺寸的角锥形试样与一些标准试样放在一起，以一定的速度加热升温，这些标准试样是以高岭土、氧化铝及石英按不同比例配制而成，各有已知的耐火度。
当升温至待测试样与某标准锥试样同时软化弯倒，即角锥的顶点弯倒和底盘接触时，则待测试样的耐火度等于该标准锥的耐火度。
故耐火度系试样制品软化弯倒的温度。
耐火材料的耐火度一般不大于1580℃。
（6）高温荷重软化开始温度（也叫荷重软化点）是表示耐火材料在高温和荷重同时作用下的抵抗能力。
系用一定尺寸的圆柱形试样在一定的压力下（19.6×
104Pa），以一定的升温速度加热，使试样引起一定数量的变形温度来表示的。
按变形数量又分为开始变形温度（变形量占0.6%），变形量占4%时的温度和终了变形温度（4%）。
粘土砖的荷重变形曲线比较平坦，开始变形温度和终了变形温度之差可达200~250℃，而硅砖在达到开始变形温度后立即破坏，开始变形温度和终了变形温度之差仅10~15℃。
由于焦炉砌体中耐火材料自重很大，再加上机械设备的负荷，故耐火材料的高温荷重变形温度对炉体寿命非常重要，其中对生产有意义的主要是开始变形温度，即负荷软化点。
（7）高温体积稳定性 耐火材料在高温下长期使用时，相成分会继续变化，产生再结晶和进一步烧结现象，因此耐火制品体积会有变化，由于各种制品的化学成分不同，有的收缩，有的膨胀，且这种变化是不可逆的，称为残余收缩和残余膨胀，其数值用制品加热到1200~1500℃（因耐火制品种类不同而异），保温2h，冷却到常温的体积变化百分比率（%）来表示。
（8）温度激变抵抗性是耐火制品抵抗温度激变而不损坏的性能；
系将试样加热到850±
10℃后，放在流动的冷水中冷却，并反复进行，直到试样损坏，脱落部分的质量占原试样质量的20%时为止，此时其经受的急冷急热次数，就作为该制品耐急冷急热性能的指标。
制品的热稳定性与制品的热膨胀性有很大的关系，若制品的线膨胀系数大，则由于制品内部温度分布不均匀而引起不同程度的膨胀，从而产生较大的压力，降低了制品的热稳定性。
此外制品的形状越复杂，尺寸越大，其热稳定性也越差。
经上述测定不同的耐火制品差别很大，如硅砖抵抗性最差仅1－2次，普通粘土砖10－20次，而粗粒粘土砖可达25~100次。
一些耐火制品的基础特性如表1所示：
表1耐火制品的基本性能
性能
制品
耐火度
℃
荷重软化开始温度℃
常温耐压强度102×
Pa
显气孔率%
体积密度g/cm3
高温体积稳定性
导热系数kJ/m·
h.·
温度℃
小于%
硅砖
1610~1710
1620~1650
1716~4903
16~25
1.9
1450
＋0.8
半硅砖
1670
1250~1320
1471~1961
20~25
2.0
1400
－0.5
粘土砖
1610~1730
1250~1400
1226~5394
18~28
2.1~2.2
1350
高铝砖
1750~1790
1400~1530
2452~5884
18~23
2.3~2.75
1550
镁砖
2000
1420~1520
3923
20
2.6
二、焦炉用耐火材料
（1）硅砖硅砖是以石英岩为原料，经粉碎，并加入粘结剂、矿化剂经混合、成型、干燥和按计划加热升温而烧成的。
硅砖含SiO2大于93%，系酸性耐火材料，具有良好的抗酸性渣的侵蚀作用。
硅砖的导热性能好，耐火度为1690~1710℃，荷重软化点可高达1640℃，无残余收缩。
其缺点是耐急冷热急性能差，热膨胀性强。
SiO2（二氧化硅）在不同的温度下能以不同的晶型存在，在晶型转化时会产生体积的变化，并产生内应力，故硅砖的制造、性能和使用与SiO2的晶型转变有密切关系。
SiO2能以三种结晶形态存在，即石英、方石英和鳞石英，而每一种结晶形态又有几种同素异形体。
即：
α石英、β石英；
α方石英、β方石英；
α鳞石英、β鳞石英、γ鳞石英。
三种形态及其同素异形体，是以晶型的密度不同来彼此区分的,它们在一定的温度范围内是稳定的，超过此温度范围，即发生晶型转变。
例如：
密度为2.53的α石英，在加热到870℃时，转变为新的密度为2.2.的α鳞石英，当温度达到1710℃时转变成石英玻璃。
SiO2的晶型转变如图1所示。
α石英870℃α鳞石英1470℃α方石英1710℃石英玻璃
（y=2.53）（y=2.23）（y=2.23）
570℃163℃180~270℃
±
0.82%±
0.2%±
2.8%
β石英β鳞石英β方石英
（y=2.65）（y=2.23）（y=2.23~2.32）
170℃
0.2%
γ鳞石英
（y=2.26~2.28）
图1SiO2晶型转变图
从图1可以看出，这种转变可分为两类，一种是横向的迟钝型转变，这是一种结晶构造过渡到另一种新的结晶构造。
这种转变是从结晶的边缘开始的向结晶中心缓慢地进行，需较长的时间，且在一定温度范围内才能完成，一般只向一个方向进行。
但在实际烧成过程中，SiO2并非是单一地从α石英—α鳞石英—石英玻璃的转变：
1）α石英
α鳞石英。
此时体积膨胀为16%。
2）α石英
α方石英。
此时体积膨胀可达14.5%。
3）α鳞石英
4）α方石英
5）α鳞石英
石英玻璃。
α方石英
另外一种转换为图1所示的上下转化，称为高低型转化，此种转变没有晶格的重排，只有晶格的扭曲或伸直，因此转化速度快且是可逆的。
各种型态的SiO2转化温度和体积变化不同，如图2所示：
方石英在180~270℃转化，体积变化最剧烈，而570℃时石英转化体积变化较小，鳞石英有
两个晶型转化点：
117℃和163℃,体积变化最小。
因此用于焦炉的硅砖，希望在制造过程中，尽量转化为鳞石英。
但实际生产的硅砖制品总是三种晶型同时存在。
由于三种石英中鳞石英的密度最小，因此鳞石英含量愈高的硅砖，其真密度愈小，如表2。
硅砖制品的体积变化曲线是复相组织体积变化的总和。
图3是两种密度（比重）不同的硅砖膨胀、收缩曲线。
由图3和表2可以看出真密度小的硅砖，石英转化较完全，膨胀过程平稳，残余膨胀小，有利于保持炉体严密。
此外，鳞石英的荷重软化温度高，导热性能好，故焦炉要尽量采用真密度小的硅砖，一般要求在2.38以下，优质硅砖的真密度应在2.34~2.35之间。
表2不同真密度硅砖的矿相组成
硅砖真密度
鳞石英，%
方石英，%
石英，%
石英玻璃，%
2.33
2.34
2.37
2.39
2.40
2.42
80
72
63
60
58
53
13
17
15
12
3
9
7
8
11
16
18
从图3和图1中还可看出，硅砖的热膨胀是不均匀的，600℃以前晶型转变较多，故体积变化较大，而且在117℃、163℃、180~270℃和570℃等几个转化点,体积变化尤为显著,这时最容易引起砌体变形和开裂。
因此这对焦炉各部分材质的选用，对焦炉的砌筑、烘炉、生产维修及冷炉等都有重要意义。
由于硅砖具有多种优点，因此用于焦炉可以提高燃烧室的温度，缩短结焦时间，增加焦炉生产能力，延长炉体的使用寿命，故现代焦炉主要用硅砖砌筑。
600~700℃以下时，硅砖对温度的剧变抵抗性能差。
这是由于高低型晶型转变，体积突然膨胀或收缩所至，因此硅砖不宜用于温度剧烈变化的部位。
但在700℃以上时，由于硅砖的体积变化比较平稳，因此能较好地适应温度的变化。
目前有一种用高密度硅砖砌筑焦炉的趋势，高密度硅砖是指气孔率在10%~13%范围内的硅砖，它的特点是密度高，气孔率低，因此导热性能及强度均比普通硅砖好。
表3为焦炉用硅砖的理化指标。
（2）粘土砖粘土砖的主要原料是耐火粘土和高岭土，其主要成分十高岭石（Al2O3·
2SiO2·
2H2O），其余部分为：
K2O、Na2O、caO、MgO及Fe2O3等杂质。
它们约占6%~7%左右。
粘土砖是以经煅烧的硬质耐火粘土（熟料）与部分可塑性粘土经粉碎、混合成型、干燥后烧成的。
加入熟料是为了减少烧成及使用过程中的收缩，提高成品率和使用寿命。
烧成过程是高岭石不断失水，分解生成莫来石（3Al2O3·
2SiO2）结晶的过程。
其主要反应如下：
温度在450~650℃高岭石分解出结晶水：
Al2O3·
2H2OAl2O3·
2SiO2＋2H2O
温度在600~830℃脱水高岭石分解为AlO及SiO2γ－Al2O3＋2SiO2。
温度在930~950℃时，γ－Al2O3再结晶为α－Al2O3，并开始生成莫来石结晶，3Al2O3＋2SiO23Al2O32SiO2。
粘土中的杂质在烧成过程中与氧化铝、氧化硅形成共晶低熔点硅酸盐，在烧成的粘土砖中形成包围在莫来石周围的非晶质玻璃相。
一般烧成的的粘土制品中含有30~45%的莫来石结晶，在其周围除上述非晶质玻璃相外，还有部分方石英。
表3焦炉用硅砖的理化指标
指标
牌号及数量
JG-93
SiO2含量不小于
耐火度不低于
19.6×
104Pa，荷重软化开始温度℃不低于
重烧线膨胀，%，1450℃不大于
显气孔率，%：
炉底砖不大于
炉墙砖不大于
其它部位用砖不大于
常温耐压强度，104Pa：
炉底，墙砖不小于
其他部位转不小于
真密度，t/m3不大于
93
1690
1620
0.8
22
23
25
2157
1716
粘土砖属于酸性耐火材料，能很好地抵抗酸性渣的浸蚀，对碱性渣的抗蚀能力较差，其耐火度虽高，但荷重软化开始温度较低，而且软化变形温度间隔很大，可达200℃，实际上在远低于荷重软化开始温度之前即开始发生高温蠕变。
这是因为在粘土砖中除了高耐火度的莫来石结晶外，还含有几乎达50%的玻璃相，后者的软化开始温度很低，但熔融物的粘度却很大，故出现上述情况。
粘土砖的热稳定性好，但导热性和机械强度
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