耐火材料课件第一章.ppt

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耐火材料耐火材料工艺工艺学学江西理工大学江西理工大学材料与材料与化学工程化学工程学院学院1耐火材料耐火材料是冶金、建材、化工、机械等工业是冶金、建材、化工、机械等工业高温窑炉及物件重要的基础材料。

了解它们高温窑炉及物件重要的基础材料。

了解它们的性能及选用合适的耐火材料对于生产控制的性能及选用合适的耐火材料对于生产控制及降低成本有重要的意义。

本课程介绍常用及降低成本有重要的意义。

本课程介绍常用耐火材料的基本性能，应用范围以及易懂的耐火材料的基本性能，应用范围以及易懂的生产工艺与原料知识。

生产工艺与原料知识。

这门课程是从事耐火材料生产、研究、这门课程是从事耐火材料生产、研究、应用和贸易的人员的必修之课，其重要性不应用和贸易的人员的必修之课，其重要性不言而喻。

言而喻。

2课程课程考核考核平时成绩平时成绩出勤作业出勤作业考试成绩考试成绩3绪绪论论一、耐火材料的定义一、耐火材料的定义11、传统的定义：

、传统的定义：

耐火度不小于耐火度不小于15801580的无的无机非金属材料；机非金属材料；22、ISOISO的定义：

的定义：

耐火度不小于耐火度不小于15001500的非的非金属材料及制品；金属材料及制品；ISO:

ISO:

国际标准化组织的英语简称。

其全称是InternationalOrganizationforStandardization。

4二、耐火材料的分类二、耐火材料的分类11、根据耐火度的高低、根据耐火度的高低普通耐火材料：

普通耐火材料：

1580158017701770高级耐火材料：

高级耐火材料：

1770177020002000特级耐火材料：

特级耐火材料：

200020005标普型：

标普型：

230mm113mm65mm230mm113mm65mm；不多于不多于44个量尺，（尺寸比）个量尺，（尺寸比）Max:

Min4:

1Max:

Min4:

1；异异型：

不多于型：

不多于22个凹角，（尺寸比）个凹角，（尺寸比）Max:

Min6:

1Max:

Min6:

1；或有一个或有一个50507070的锐角；的锐角；特异型：

（尺寸比）特异型：

（尺寸比）Max:

Min8:

1Max:

Min75%MgO75%，AlAl22OO33含量一含量一般为般为7-8%7-8%，主要矿物成分为方镁石和镁铝尖晶，主要矿物成分为方镁石和镁铝尖晶石（石（MgAlMgAl22OO44）；）；镁镁铬铬质质制制品品：

含含MgO60%MgO60%，CrCr22OO33含含量量一一般般在在20%20%以以下下，主主要要矿矿物物成成分分为为方方镁镁石石和和铬铬尖尖晶晶石石;26镁橄榄石质及镁硅质制品：

此种镁质材料镁橄榄石质及镁硅质制品：

此种镁质材料中除含有主成分中除含有主成分MgO外，第二化学成分为外，第二化学成分为SiO2。

镁橄榄石砖比镁硅砖含有更多的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，其次镁方镁石；后者的主要矿物为方镁石，其次镁橄榄石橄榄石；镁镁钙钙质质制制品品：

此此种种镁镁质质材材料料中中含含有有一一定定量量的的CaO,主主要要矿矿物物成成分分除除方方镁镁石石外外还还含含有有一定量的硅酸二钙（一定量的硅酸二钙（2CaOSiO2）。

）。

27（33）白云石质耐火材料）白云石质耐火材料以天然白云石为主要原料生产的碱性以天然白云石为主要原料生产的碱性耐火耐火材料称为白云石质耐火材料。

材料称为白云石质耐火材料。

主要化学成分为：

主要化学成分为：

30-42%30-42%的的MgOMgO和和40-60%40-60%的的CaOCaO，二者之和一般应大于二者之和一般应大于90%90%。

其主要。

其主要矿物成分为方镁石和方钙石（氧化钙）。

矿物成分为方镁石和方钙石（氧化钙）。

28（44）碳复合耐火材料）碳复合耐火材料碳复合耐火材料是指以不同形态的碳复合耐火材料是指以不同形态的碳素碳素材料材料与相应的耐火氧化物复合生产的耐火与相应的耐火氧化物复合生产的耐火材料。

材料。

一般而言，碳复合材料主要包括一般而言，碳复合材料主要包括镁碳制镁碳制品、镁铝碳制品、锆碳制品、铝碳制品品、镁铝碳制品、锆碳制品、铝碳制品等。

等。

29（55）含锆耐火材料）含锆耐火材料含含锆锆耐耐火火材材料料是是指指以以氧氧化化锆锆（ZrOZrO22）、锆锆英英石石等等含含锆锆材材料料为为原原料料生生产产的的耐耐火火材材料料。

含含锆锆耐耐火火材材料料制制品品通通常常包包括括锆锆英英石石制制品品、锆锆莫莫来石制品、锆刚玉制品等。

来石制品、锆刚玉制品等。

30（66）特种耐火材料）特种耐火材料上述分类所不能包括的材料。

此类材料除其化上述分类所不能包括的材料。

此类材料除其化学组成比较特殊，不宜归类到上述类别中外，通学组成比较特殊，不宜归类到上述类别中外，通常它们还具有各自的较为突出的特点，如优良的常它们还具有各自的较为突出的特点，如优良的热震稳定性、抗渣性等，往往用于特定的使用条热震稳定性、抗渣性等，往往用于特定的使用条件。

特种耐火材料又可分为如下品种：

件。

特种耐火材料又可分为如下品种：

碳碳质质制制品：

品：

包括碳砖和石墨制品；包括碳砖和石墨制品；纯氧化物制品：

包括氧化铝制品、氧化锆制品、纯氧化物制品：

包括氧化铝制品、氧化锆制品、氧化钙制品等；氧化钙制品等；非氧化物制品：

包括碳化硅、碳化硼、氮化硅、非氧化物制品：

包括碳化硅、碳化硼、氮化硅、氮化硼、硼化锆、硼化钛、塞伦氮化硼、硼化锆、硼化钛、塞伦（SialonSialon）、）、阿伦阿伦（AlonAlon）制品等；制品等；31按耐火材料的外观形状，按耐火材料的外观形状，可以分为定型耐火可以分为定型耐火制品（包括标型砖、普型砖、异型砖、特异型制品（包括标型砖、普型砖、异型砖、特异型砖、坩埚、管、器皿及其它形状复杂的制品等）砖、坩埚、管、器皿及其它形状复杂的制品等）、不定型耐火材料（包括浇注料、捣打料、喷、不定型耐火材料（包括浇注料、捣打料、喷涂料、可塑料等）及耐火泥浆等；涂料、可塑料等）及耐火泥浆等；按耐火度，按耐火度，可分为普通耐火制品（可分为普通耐火制品（1580-1580-17701770）、高级耐火制品（）、高级耐火制品（1770-20001770-2000）、特）、特级耐火制品（级耐火制品（20002000以上）；以上）；按生产工艺，按生产工艺，可分为烧成制品、熔铸制品可分为烧成制品、熔铸制品和不烧制品；和不烧制品；1.2.31.2.3其他分类方法其他分类方法321.31.3耐火材料的组成、结构与性质耐火材料的组成、结构与性质耐火材料是构筑热工设备的高温结构材料，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，还不同程度在使用过程中除承受高温作用外，还不同程度地受到地受到机械应力机械应力、热应力热应力作用作用，高温气体、熔高温气体、熔体体以及以及固体介质的侵蚀、冲刷、磨损固体介质的侵蚀、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。

备能够满足和适应各种使用环境和操作条件。

33耐火材料的性质主要包括化学耐火材料的性质主要包括化学-矿物组成、矿物组成、组织结构、力学性质、热学性质及高温使用性组织结构、力学性质、热学性质及高温使用性质等。

质等。

根据这些性质可以预测耐火材料在高温环境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，热工设备选择结构材料的重要依据，通常按照通常按照热工设备的工作性质与操作环境，来研制、设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、满足使用要计、生产或选择能适应操作环境、满足使用要求的耐火材料求的耐火材料。

341.3.11.3.1耐火材料的化学耐火材料的化学-矿物组成矿物组成（11）化学组成）化学组成化学组成是耐火材料最基本的特性，是决定化学组成是耐火材料最基本的特性，是决定耐火材料的物相组成以及很多重要性质耐火材料的物相组成以及很多重要性质，如抗如抗渣侵蚀性能、耐高温性能、力学性能等的重要渣侵蚀性能、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：

含量的多少及作用分为以下几类：

主成分主成分是指在耐火材料中对材料的性质起决是指在耐火材料中对材料的性质起决定作用并构成耐火基体的成分定作用并构成耐火基体的成分。

耐火材料按其耐火材料按其主成分的化学性质可分为酸性耐火材料、中性主成分的化学性质可分为酸性耐火材料、中性耐火材料和碱性耐火材料。

耐火材料和碱性耐火材料。

35杂杂质质成成分分耐耐火火材材料料中中由由原原料料及及加加工工过过程程中中带带入入的的非非主主要要成成分分的的化化学学物物质质（氧氧化化物物、化化合合物物等等）称称为为杂杂质质。

杂杂质质的的存存在在往往往往能能与与主主要要成成分分在在高高温温下下发发生生反反应应，生生成成低低熔熔性性物物质质或或形形成成大大量量的的液液相相，从从而而降降低低耐耐火火材材料料基基体体的的耐耐火火性性能，故也称之为熔剂。

能，故也称之为熔剂。

添加成分添加成分耐火材料的化学组成中除主要成分耐火材料的化学组成中除主要成分和杂质成分外和杂质成分外，有时为了制作工艺的需要或改有时为了制作工艺的需要或改善某些性能往往善某些性能往往人为地加入少量的添加成分人为地加入少量的添加成分，引入添加成分的物质称为添加剂。

按照添加剂引入添加成分的物质称为添加剂。

按照添加剂的目的和作用不同可分为矿化剂、稳定剂、促的目的和作用不同可分为矿化剂、稳定剂、促烧剂等。

烧剂等。

矿化剂矿化剂:

能促进或控制结晶化合物的形成或反应而加入配料中的物质.36（22）矿物组成）矿物组成耐火材料一般说来是一个多相组成体，其矿耐火材料一般说来是一个多相组成体，其矿物组成取决于耐火材料的化学组成和生产工艺物组成取决于耐火材料的化学组成和生产工艺条件，条件，矿物组成可分为两大类：

结晶相与玻璃矿物组成可分为两大类：

结晶相与玻璃相，其中结晶相又分为主晶相和次晶相。

相，其中结晶相又分为主晶相和次晶相。

主晶相主晶相是指构成耐火制品结构的主体而且是指构成耐火制品结构的主体而且熔点较高的结晶相。

主晶相的性质、数量、结熔点较高的结晶相。

主晶相的性质、数量、结合状态直接决定着耐火制品的性质。

合状态直接决定着耐火制品的性质。

37次晶相次晶相又称第二固相，是在高温下与主晶又称第二固相，是在高温下与主晶相共存的第二晶相。

相共存的第二晶相。

如镁铬砖中与方镁石并存的铬尖晶石，镁如镁铬砖中与方镁石并存的铬尖晶石，镁铝砖铝砖（方镁石）中的镁铝尖晶石，镁钙砖中的镁铝尖晶石，镁钙砖（方镁石）中中的硅酸二钙，镁硅砖中的硅酸二钙，镁硅砖中（方镁石）的镁橄榄石等。

的镁橄榄石等。

次晶相也是熔点较高的晶体，它的存在可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：

时可以改善制品的某些特定的性能。

如：

高温结构强度以及抗熔渣渗透、侵蚀的能高温结构强度以及抗熔渣渗透、侵蚀的能力。

力。

38基质基质填充于主晶相之间的不同成分的结填充于主晶相之间的不同成分的结晶矿物（次晶相）和玻璃相统称为晶矿物（次晶相）和玻璃相统称为基质基质，也，也称为结合相。

基质的组成和形态对耐火制品称为结合相。

基质的组成和形态对耐火制品的高温性质和抗侵蚀性能起着决定性的影响。

的高温性质和抗侵蚀性能起着决定性的影响。

因为因为基质对于主晶相而言是制品的相对薄弱基质对于主晶相而言是制品的相对薄弱之处，在使用中无论物理因素还是化学因素之处，在使用中