第二章 耐火材料的性能8学时doc.docx

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第二章耐火材料的性能8学时doc

第二章耐火材料的性能（8学时）

一、定义

耐火度不低于1580℃的一类无机非金属材料。

耐火度是指耐火材料锥形体试样在没有荷重情况下，抵抗高温作用而不软化熔倒的摄氏温度。

耐火材料广泛用于冶金、化工、石油、机械制造、硅酸盐、动力等工业领域，在冶金工业中用量最大，占总产量的50％～60％。

二、耐火材料的种类

耐火材料种类繁多，通常按耐火度高低分为普通耐火材料（1580～1770℃）、高级耐火材料（1770～2000℃）和特级耐火材料（2000℃以上）；按化学特性分为酸性耐火材料、中性耐火材料和碱性耐火材料。

此外，还有用于特殊场合的耐火材料。

现在对于耐火材料的定义，已经不仅仅取决于耐火度是否在1580℃以上了。

目前耐火材料泛指应用于冶金、石化、水泥、陶瓷等生产设备内衬的无机非金属材料。

三、成分

酸性耐火材料以氧化硅为主要成分，常用的有硅砖和粘土砖。

硅砖是含氧化硅94%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，抗热震性差。

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。

中性耐火材料以氧化铝、氧化铬或碳为主要成分。

含氧化铝95%以上的刚玉制品是一种用途较广的优质耐火材料。

以氧化铬为主要成分的铬砖对钢渣的耐蚀性好，但抗热震性较差，高温荷重变形温度较低。

碳质耐火材料有碳砖、石墨制品和碳化硅质制品，其热膨胀系数很低，导热性高，耐热震性能好，高温强度高，抗酸碱和盐的侵蚀，尤其是弱酸碱具有较好的抵抗能力，不受金属和熔渣的润湿，质轻。

广泛用作高温炉衬材料，也用作石油、化工的高压釜内衬。

碱性耐火材料以氧化镁、氧化钙为主要成分，常用的是镁砖。

含氧化镁80%～85%以上的镁砖，对碱性渣和铁渣有很好的抵抗性，耐火度比粘土砖和硅砖高。

主要用于平炉、吹氧转炉、电炉、有色金属冶炼设备以及一些高温设备上。

在特殊场合应用的耐火材料有高温氧化物材料，如氧化铝、氧化镧、氧化铍、氧化钙、氧化锆等，难熔化合物材料，如碳化物、氮化物、硼化物、硅化物和硫化物等；高温复合材料，主要有金属陶瓷、高温无机涂层和纤维增强陶瓷等。

四、主要品种

在普通和特种耐火材料中，常用的品种主要有以下几种：

酸性耐火材料

用量较大的有硅砖和粘土砖。

硅砖是含93%以上SiO2的硅质制品，使用的原料有硅石、废硅砖等。

硅砖抗酸性炉渣侵蚀能力强，但易受碱性渣的侵蚀，它的荷重软化温度很高，接近其耐火度，重复煅烧后体积不收缩,甚至略有膨胀,但是抗热震性差。

硅砖主要用于焦炉、玻璃熔窑、酸性炼钢炉等热工设备。

粘土砖中含30%～46%氧化铝，它以耐火粘土为主要原料，耐火度1580～1770℃，抗热震性好，属于弱酸性耐火材料，对酸性炉渣有抗蚀性，用途广泛，是目前生产量最大的一类耐火材料。

中性耐火材料

高铝质制品中的主晶相是莫来石和刚玉，刚玉的含量随着氧化铝含量的增加而增高，含氧化铝95%以上的刚玉制品是一种用途较广的优质耐火材料。

铬砖主要以铬矿为原料制成的，主晶相是铬铁矿。

它对钢渣的耐蚀性好，但抗热震性差，高温荷重变形温度较低。

用铬矿和镁砂按不同比例制成的铬镁砖抗热震性好，主要用作碱性平炉顶砖。

碳质制品是另一类中性耐火材料，根据含碳原料的成分和制品的矿物组成，分为碳砖、石墨制品和碳化硅质制品三类。

碳砖是用高品位的石油焦为原料，加焦油、沥青作粘合剂，在1300℃隔绝空气条件下烧成。

石墨制品（除天然石墨外）用碳质材料在电炉中经2500～2800℃石墨化处理制得。

碳化硅制品则以碳化硅为原料，加粘土、氧化硅等粘结剂在1350～1400℃烧成。

也可以将碳化硅加硅粉在电炉中氮气氛下制成氮化硅－碳化硅制品。

碳质制品的热膨胀系数很低，导热性高，耐热震性能好，高温强度高。

在高温下长期使用也不软化，不受任何酸碱的侵蚀，有良好的抗盐性能，也不受金属和熔渣的润湿，质轻，是优质的耐高温材料。

缺点是在高温下易氧化，不宜在氧化气氛中使用。

碳质制品广泛用于高温炉炉衬（炉底、炉缸、炉身下部等）、熔炼有色金属炉的衬里。

石墨制品可以做反应槽和石油化工的高压釜内衬。

碳化硅与石墨制品还可以制成熔炼铜同金和轻合金用的坩埚。

碱性耐火材料

以镁质制品为代表。

它含氧化镁80%～85%以上，以方镁石为主晶相。

生产镁砖的主要原料有菱镁矿、海水镁砂由海水中提取的氢氧化镁经高温煅烧而成）等。

对碱性渣和铁渣有很好的抵抗性。

纯氧化镁的熔点高达2800℃,因此,镁砖的耐火度较粘土砖和硅砖都高。

20世纪50年代中期以来，由于采用了吹氧转炉炼钢和采用碱性平炉炉顶，碱性耐火材料的产量逐渐增加，粘土砖和硅砖的生产则在减少。

碱性耐火材料主要用于平炉、吹氧转炉、电炉、有色金属冶炼以及一些高温热工设备。

氧化物材料

如氧化铝、氧化镧、氧化铍、氧化钙、氧化锆、氧化铀、氧化镁、氧化铈和氧化钍等熔点在2050～3050℃。

难熔化合物材料

如碳化物（碳化硅、碳化钛、碳化钽等）、氮化物（氮化硼、氮化硅等）、硼化物（硼化锆、硼化钛、硼化铪等）、硅化物（二硅化钼等）和硫化物（硫化钍、硫化铈等）。

它们的熔点为2000～3887℃，其中最难熔的是碳化物。

高温复合材料

如金属陶瓷、高温无机涂层和纤维增强陶瓷等。

五、应用

经常使用的特殊材料有AZS砖、刚玉砖、直接结合镁铬砖、碳化硅砖、氮化硅结合碳化硅砖、氮化物、硅化物、硫化物、硼化物、碳化物等非氧化物耐火材料；氧化钙、氧化铬、氧化铝、氧化镁、氧化铍等耐火材料。

经常使用的隔热

  耐火材料有硅藻土制品、石棉制品、绝热板等。

经常使用的不定形耐火材料有补炉料、耐火捣打料、耐火浇注料、耐火可塑料、耐火泥、耐火喷补料、耐火投射料、耐火涂料、轻质耐火浇注料、炮泥等。

六、生产工艺

根据制品的致密程度和外形不同，有烧结法、熔铸法和熔融喷吹法等。

烧结法是将部分原料预烧成熟料，破碎和筛分，再按一定配比与生料混合，经过成型、干燥和烧成。

原料预烧的目的是将其中的水分、有机杂质、硫酸盐类分解的气体烧除，以减少制品的烧成收缩，保证制品外形尺寸的准确性。

原料在破碎和研磨后还需要经过筛分，因为坯料由不同粒度的粉料进行级配，可以保证最紧密堆积而获得致密的坯体。

为了使各种生料和熟料的成分和颗粒均匀化，要进行混炼，同时加入结合剂，以增强坯料结合强度。

如硅酸铝质坯料加入结合粘土，镁质坯料加入亚硫酸纸浆废液，硅质坯料加入石灰乳等。

根据坯料含水量的多少，可以采用半干法成型（约含5%水分），可塑法成型（约含15%水分）和注浆法成型（约含40%水分）。

然后进行干燥和烧成。

熔铸法是将原料经过配料混匀和细磨等工序，在高温熔化，直接浇铸，经冷却结晶、退火成为制品。

如熔铸莫来石砖、刚玉砖和镁砖等。

它们的坯体致密，机械强度高、高温结构强度大，抗渣性好，使用范围不断在扩大。

熔融喷吹法是将配料熔化后，以高压空气或过热蒸汽进行喷吹，使之分散成纤维或空心球的方法。

制品主要用作轻质耐火、隔热材料。

此外，还可制成粉状或粒状不定形耐火材料，临用时以焦油、沥青、水泥、磷酸盐、硫酸盐或氯化盐等结合剂胶结，不经成型和烧结而直接使用。

七、耐火材料性能

1、耐火材料的化学矿物组成

耐火材料的化学组成是其基本特征。

一种耐火材料在一定条件下能否形成某种物相，为何出现此种物相，并具有某些特定性质，以及如何从本质上改变材料的某些特定性质，都首先取决于其化学组成。

所以，为了掌握耐火材料的本质必须对其化学组成有全面的认识。

根据耐火材料中各种化学成分的含量和作用，通常将其分为主成分、杂质和外加成分三类。

（1）主成分

耐火材料中的主成分是指占绝大多数的、对材料高温性质起决定性作用的化学成分。

耐火材料之所以具有优良的抵抗高温作用的性能，且许多耐火材料又各具特性的原因主要取决于其主成分。

所以，对耐火材料的主成分必须予以充分重视。

通常，耐火材料依化学组成分类，许多同材质的耐火材料划分为若干等级都是或多半是根据其主成分的种类以及其含量多寡而定的。

可作为耐火材料主成分的都是具有很高晶格能的高熔点或分解温度很高的单质或化合物。

要求这些物质在耐火材料生产或服役过程中能形成稳定的、具有优良性能的矿物，并在自然界储量较高且较易提取与利用。

在地壳中分布较多并可作为耐火材料主成分的主要是氧化物。

另外，有一些碳化物、氮化物、硅化物和硼化物，也可作为耐火材料的主成分。

几种高熔点氧化物和一些非氧化物的熔点如表2—1所示。

现在，生产与使用较广泛的耐火材料中的主成分主要是Al2O3、BeO、Cr2O3、MgO、CaO、SiO2、ThO2、TiO2、UO2、ZrO2等氧化物和SiC、WC、B4C等碳化物以及AlN、Si3N4等氯化物。

（2）杂质

杂质是指在耐火材料中不同于主成分、含量微少而对耐火材料的抵抗高温性质往往带来危害的化学成分。

这种化学成分多是由含主成分的原料中夹带而来的。

耐火材料的杂质中有的是易熔物，有的本身具有很高熔点，但同主成分共存时，却可产生易熔物。

故杂质的存在往往对主成分起强的助熔作用。

助熔作用虽有时有助于材料的液相烧结，但对材料抵抗高温作用却有严重危害。

助熔作用愈强，即由于杂质的存在，系统中开始形成液相的温度愈低，或形成液相量愈多，或随着温度升高液相量增长速度愈快，以及所形成的液相粘度愈低、润湿性愈好，危害愈严重。

如对主成分为SiO2的材料而论，若含Na2O、Al2O3、TiO2、CaO、和FeO中任一氧化物，除其中Na2O熔点较低以外，其他氧化物虽具有较高的熔点，但与SiO2共存时都有助熔作用，如表2—2所示。

可见。

若Na2O与SiO2共存，由于开始形成液相的温度很低，故以SiO2为主成分的耐火材料中，若含有少量Na2O即可对其高温性质带来严重危害。

若以SiO2为主成分的耐火材料中分别含有Al2O3和TiO2，虽然SiO2-Al2O3与SiO2-TiO2两系统的共熔温度相近，分别为1595℃和1550℃、但在共熔温度下系统内每1％杂质氧化物生成的液相量却差别较大，前者约为后者的1.9倍。

而且，随温度的升高，此差别更大，如在1600℃下，约为2．3倍。

因此，杂质Al2O3较TiO2对SiO2的熔剂作用强。

氧化铝对硅质耐火材料的高温性能危害极大。

另外，当杂质与主成分共存时，若生成的液相粘度较低，且随温度升高粘度降低愈快以及润湿性愈好，则对耐火材料的危害愈严重。

因此，想提高耐火材料抵抗高温的性能，必须严格控制杂质的含量。

（3）外加成分

常称为外加剂，是在耐火制品生产中为达到特定目的而另外加入的少量成分。

如为促进材料中某些物相的形成和转化而加入的矿化剂；为抑制材料中某些物相形成而加入的抑制剂或稳定剂，为促进材料的烧结而加入的助熔剂等。

总之，在耐火材料生产中，加入少量外加剂可在一定程度上改变材料的组成与结构，从而便于生产和使制品获得某种预期特性。

但必须注意，切勿因此而严重影响其抵抗高温作用的基本性质。

2、矿物组成

矿物是指由相对固定的化学组分构成的有确定的内部结构和一定物理性质的单质或化台物。

它们在一定的物理化学条件下稳定。

耐火材料是矿物的组成体。

这些矿物皆为固态晶体，且多为由氧化物或其复合盐类构成。

其中，除部分矿物是前述高熔点单一氧化物或其他化合物呈稳定结晶体构成的以外，还有由复合氧化物构成的高熔点矿物，如表2-3所示。

其中最主要的是由铝酸盐、铬酸盐、磷酸盐、硅酸盐、钛酸盐和锆酸盐构成的矿物。

另外，许多耐火材料中还有少量非晶质的玻璃相。

仅有极少数耐火材料是完全由非晶质的玻璃构成的。

3、耐火材料中矿物的分布状况

耐火材料在常温下除极少数外，那是由多相多晶体或多晶体与玻璃相共同构成的集合体。

许多耐火材料中还含有气孔。

若耐火材料的化学组成相同，而其中存在的晶体和玻璃相等物相种类、性质、数量、晶粒形状和大小、分布和结合状态等不同，则这些耐火材料性质的优劣可能差别很大。

根据耐火材料中构成相的性质、所占比重和对材料技术性质的影响，分为主晶相、次晶相和基质。

（1）主晶相。

主晶相是指构成材料结构的主体，其熔点较高，是对材料的性质起支配作用的一种晶相。

耐火材料主晶相的性质、数量、分布和结合状态直接决定制品的性质。

许多耐火制品，如莫来石砖、刚玉砖、方镁石砖、尖晶石砖、碳化硅耐火制品等皆以其主晶相命名。

（2）次晶相。

次晶相又称第二晶相或第二固相，是指耐火材料中在高温下与主晶相和液相并存的、一般其数量较少和对材料高温性能的影响较主晶相小的第二种晶相。

如以方镁石为主晶相的镁铬砖、镁铝砖、镁硅砖和镁钙砖等分别含有的铬尖晶石、镁铝尖晶石、镁橄榄石和硅酸二钙等皆为次晶相。

耐火材料中次晶相的存在对耐火材料的结构，特别是对高熔点晶相间的直接结合有利，从而对其抵抗高温作用也往往有益。

与普通镁砖相比，镁铬砖、镁铝砖、镁硅砖和镁钙砖等由于次晶相的存在，使制品的荷重软化温度都有所提高。

许多依矿物组成命名的耐火材料，如莫来石刚玉砖、刚玉莫来石砖，就是以其主晶相和次晶相复合命名的。

名称中前者为主晶相，后者为次晶相。

（3）基质。

基质是指在耐火材料大晶体或骨料间隙中存在的物质，由大晶体嵌入其中的那部分物质，也可认为是大晶体之间的填充物或胶结物。

基质既可由细微结晶体构成，也可由玻璃相构成，或由两者的复合物构成。

如镁砖、镁铬砖、镁铝砖等碱性耐火材料中的基质是由结晶体构成的；硅砖、硅酸铝质耐火材料中的基质多是由玻璃相构成的。

基质往往含有主成分以外的全部或大部分杂质，因此，这些物相在商温下易形成液相，从而使制品易于烧结，但有损于主晶相间的结合，危害耐火材料的高温性质。

当基质在高温下形成液相的温度低、液相的粘度低和数量较多时，耐火制品的生产和其性质，实质上受基质所控制。

想提高耐火材料的质量、必须提高耐火材料基质的质量，减少基质的数量，改善基质的分布，使其在耐火材料中由连续相孤立为非连续相。

4、耐火材料的组织结构

普通耐火材料在常温下是由固相和气孔构成的非均质体。

在耐火材料中，这些固相和气孔的空间线度一般在10-5—10-4cm以上，用肉眼或借普通光学显微镜（放大10-2500倍的显微镜）可观察、分辨其性状和分布。

耐火材料中的这种量级的结构常称之为宏观结构。

耐火材料中这种量级结构上的不同，可导致材料的许多物理性质及化学性质的显著差别。

特别是这种量级的气孔的容积、形状、大小和分布等特征，对耐火材料的许多性质更具有重要的意义。

因此，对耐火材料的宏观结构必须予以充分重视。

（1）耐火材料中的气孔

在耐火制品内，有许多大小不同、形状不一的气孔．加图2—1所示。

耐火材料中的气孔大致可以分为三类：

开口气孔，一端封闭，另一端与外界相通；闭口气，封闭在制品中不与外界相通；贯通气孔，贯穿耐火制品两面，能为流体通过。

耐火材料中气孔的存在，会导致其密度和有效断面降低，从而致使其力学及热学性质随之变化。

耐火材料在服役中承受热重负荷和抵抗热震、渣蚀的性能也受到显著影响。

贯通气孔易于通过流体，从而使侵蚀性流体易渗入制品内部，渣蚀加剧。

开口气孔能为流体侵入，但当流体侵入时，孔内气体被压缩，使流体的侵入受到抑制，故渣蚀危害较贯通气孔为轻。

封闭气孔不受外部气液侵入，渣蚀危害小。

有时还可能使导热性降低，并有利于耐热震作用。

气孔既可分布于耐火材料晶体的晶格、晶粒和大颗粒内部．又可分布于基质中，还可存在于晶粒或大颗粒间以及晶粒与基质界面之间。

晶内或大颗粒内的气孔对材料的密度、力学和热学性质有影响。

若耐火材料基质较多或基质高温性能较差，在使用时仅对体积稳定性和抗热震性可能有一定影响，对渣蚀影响不显著。

晶界或晶粒与基质间的气孔，对材料抵抗热重负荷下的蠕变与渣蚀危害很大，但却可能有利于其抗热震性。

基质内的气孔有利于流体的迁移，对渣蚀危害甚大。

在耐火材料中对其技术性质有明显影响的气孔，依其直径大小可分为：

1mm以上的粗大孔洞与裂纹；25um以上的粗毛细孔和0.1-25um之间的细毛细孔。

不同大小的气孔对材料性质的影响是不同的。

气孔大小对抗热震性的影响如图2-2所示。

（2）耐火材料气孔率

在研究气孔对耐火制品使用中被外界介质侵入而加速其损坏的影响时发现，贯通气孔和开口气孔通常起着主要作用，闭口气孔影响很小。

因此为简便起见，通常将上述三类气孔合并为两类，即开口气孔（包括贯通气孔）和闭口气孔。

气孔率是耐火制品所含气孔体积与制品总体积的百分比。

率（显气孔率）表示。

气孔率是多数耐火材料的基本技术指标，其大小几乎影响耐火制品的所有性能，尤其是强度、热导率、抗热震性等，如图2-4所示。

（3）耐火材料密度

耐火材料的密度是指材料的质量与其体积之比，单位为g／cm3；。

当计量的体积包含的气孔类型不同时，则可分为体积密度、视密度和真密度。

体积密度是单位体积（包括全部气孔体积）耐火制品的质量。

它表征耐火材料的致密程度，体积密度高的制品，其气孔率小，强度、抗渣性、高温荷重软化温度等一系列性能好。

几种主要耐火材料的体积密度与显气孔率如表2—4所示。

（4）耐火材料吸水率

吸水率是耐火材料全部开口气孔吸满水的质量与干燥试样的质量之比。

若耐火材料中开口气孔和连通气孔中吸满水后的质量为mw，则：

耐火材料的吸水率实质上是反映制品中开口气孔量的一个技术指标，在生产中多用来鉴定原料的煅烧质量，原料燃烧得越好，吸水率数值越低，一般应小于5％。

由耐火材料的吸水率可计算耐火材料的显气孔率，若mi表示材料在水中的质量，则

（5）耐火材料透气度

透气度是耐火材料允许气体在压差下通过的性能。

耐火制品透气度与下列因素有关：

气孔的特性和大小、制品结构的均匀性、气体的压力差等。

此外，透气度还随着气体温度的升高而降低。

耐火制品透气度可用下式计算：

通常认为，制品的透气度越小越好，如用于隔离火焰或高温气体的制品，要求具有很低的透气度；但随着技术的发展，为满足特殊的使用条件，有时则要求制品有良好的透气性，例如吹氩浸入式水口透气内壁等一系列专用透气耐火制品，必须具有一定的透气度。

5、耐火材料的热学性质和导电性

（1）耐火材料的热膨胀性

耐火材料的热膨胀性是指其体积或长度随着温度升高而增大的物理性质，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率或体积膨胀率表示，也可用线膨胀系数或体膨胀系数来表示。

耐火材料的平均线膨胀系数，由常温到1000℃的范围为（4-15）×10-6/℃，线膨胀率为0.4％—I.4％。

其中碳化硅制品较低，硅铝系制品居中，碱性制品较高，硅砖特高。

各种耐火材料的平均线膨胀系数如表2-5所示。

影响热膨胀性的因素很多。

一般而言，由晶体构成材料的热膨胀性与晶体中化学键的性质和键强有关。

由共价键向离子键发展的过程中，离子键性增加，其膨胀性也增大。

具有较大键强的晶体和非同向性晶体中键强大的方向上，具有较低的热膨胀性。

如碳化硅具有较高的键强，故热膨胀性较低。

又如层状结构的石墨，其垂直于c轴的层内原子键强大，线膨胀系数很低，仅为1×10-6/℃，而平行于c轴的层间分子键强小，线膨胀系数高达27×10-6/℃。

故凡由高度各向异性的晶体构成的多晶体，其热膨胀性都很小，如董青石和铝板钛矿多晶体都是低热膨胀性的材料。

具有氧离子紧密堆积结构的氧化物晶体，一般具有较高的热膨胀性。

如MgO、BeO、Al2O3、MgAl2O4和BeAl2O4等都具有氧离子紧密堆积结构，故都具有相当高的热膨胀性。

具有网络结构的玻璃，一般皆具有很低的热膨胀性，如石英玻璃是由硅氧四面体构成网络，正负离子间键强大，故具有最小的线膨胀系数，仅为0.54×10-6/℃。

热膨胀性是耐火材料使用时应考虑的重要性能之一。

炉窑在常温下砌筑，而在高温下使用时炉体要膨胀，为抵消热膨胀造成的应力，需预留膨胀缝。

此外，也是工业窑炉和高温设备进时炉体要膨胀，为抵消热膨胀造成的应力，需预留膨胀缝。

此外，也是工业窑炉和高温设备进行结构设计的重要参数，其重要性还表现在直接影响耐火材料的抗热震性和受热后的应力分布和大小等。

（2）耐火材料的热导率

热导率（又称导热系数）是表征耐火材料导热特性的一个物理指标，是指单位温度梯度下（每米长度温度升高1℃），单位时间内通过单位面积的热量，用λ表示，单位w／（m.℃）。

耐火材料的热导率对于高温热工设备的设计是不可缺少的重要数据。

对于那些要求隔热性能良好的轻质耐火材料和要求导热性能良好的隔焰加热炉结构材料，检验其热导率更具有重要意义。

影响耐火制品热导率的主要因素有：

化学矿物组成、组织结构和温度等。

材料的化学组分越复杂，杂质含量越多，添加成分形成的因溶体越多，热导率越低；晶体结构越复杂的材料，热导率也越小。

材料结构中的细小封闭孔隙越多，气孔率越大，热导率越小；晶体的热导率大于玻璃质的热导率。

大部分耐火材料的热导率随温度升高而增大，但镁砖和碳化硅砖则相反，温度升高时其热导率反而减小。

（3）耐火材料的比热容

耐火材料的比热容是指1kg材料温度升高1℃所吸收的热量，单位为kJ／（kg.℃）。

耐火材料的比热容取决于它的化学矿物组成和温度，一般随温度的升高而增大。

耐火材料的比热容数值主要用于窑炉设计热工计算。

蓄热室格子砖采用高比热容的致密材料，以增加蓄热量和放热量，提高换热效率。

（4）耐火材料的导温性

耐火材料的导温性用导温系数表示，它标志着材料受热时温度的传递速度，用下式表示：

耐火材料导温系数的高低，是决定材料加热和冷却时内部温度梯度大小的重要因素。

（5）耐火材料的导电性能

6、耐火材料的力学性质

耐火材料的力学性质是指材料受载荷时产生形变或断裂的性能。

耐火材料受载荷作用，首先产生形变。

此种形变随外力增大而增加，一般经弹性形变或再经塑性形变直至断裂。

材料的强度指材料抵抗此种外力作用产生各种形变而不破坏的能力。

根据作用于材料之上的应力的不同，如压缩应力、拉应力、弯曲应力、剪应力、摩擦力和撞击力等，相应地将材料的强度分为耐压强度、抗拉强度、抗折强度、抗剪强度、耐磨性和抗撞击性等。

耐火材料抵抗长时间负荷时产生的蠕变也相应地称为耐压蠕变、抗拉蠕变…等等。

材料负载后的变形和强度．多随温度不同而有变化。

耐火材料除在常温下使用以外，一般都要在高温下服役，因此，对耐火材料除应考查其常温下的强度外，还应评价热态下的强度。

（1）耐火材料的常温耐压强度

常温耐压强度是指常温下材料单位面积所能承受的最大压力，用N／mm2即兆帕（MPa）表示，即

耐火材料的常温而压强度是材料的一项重要技术性质。

虽然在一般热工设备中耐火材料所承受的静载荷不大，很少因材料的常温耐压强度较低而破坏。

但是耐火制品的常温耐压强度是其组织结构的参数，特别是显微结构的敏感参数，测定常温耐压强度是检验现行工艺状况的可靠方法．通过材料的常温耐压强度也可间接地评定其他力学性质的优劣，如抗弯强度、抗拉强度、耐磨性和耐撞击性等，而且，测定常温耐压强度的方法简便。

因此，常温耐压强度是判断制品质量的常规检验项目。

（2）高温耐压强度

耐火材料的高温耐压强度是指材料在高于1000—1200℃的高温热态下单位面积所能承受的最大压力，单位为N／mm2。

耐火材料的耐压强度一般随温度升高而有明显的变化。

当温度由常温逐渐升高时，初始阶段都随温度升高而呈线性下降。

此后，有的材料耐压强度仍随温度升高而继续下降，有的当温度升至一定范围内时，则陨温度升高而升高，并在某一特定温度下达最高值，随后急剧下降。

几种耐火制品的高温耐压强度的变化如图2—4历示。

耐火制品高温耐压强度的这种变化，是受材料中的一些组分特别是其中的基质或其结合相在高温下发生的变化所控制。

一般来说，完全由晶体构成的烧结耐火材料，因高温下其中晶粒及晶界易发生塑性变形，特别是当其加荷速度较小时更易产生塑性变形，故强度随温度的升高而降低。

当其中部分晶相或各晶相间在高温下熔融或形成熔融体