文档介绍：黄朝晖
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第 6 章耐火材料
(第二篇)
第六章耐火材料
第一节概述
一、耐火材料的定义和分类
耐火材料(refractory)是耐火度(refractoriness)不低于1580 ℃的无机非金属材料。
它是为高温技术服务的基础材料。是用作高温窑炉等热工设备的结构材料(structural materials),以及工业用高温容器和部件的材料,并能承受相应的物理化学变化及机械作用。
(二)分类
按矿物组成可分为氧化硅质、硅酸铝质、镁质、白云石质量、橄榄石质、尖晶石质、含碳质、含锆质耐火材料及特殊耐火材料。
按制造方法可分为天然矿石和人造制品。
按形状可分为块状制品和不定形耐火材料。
按热处理方式可分为不烧制品、烧成制品和熔铸制品。
按耐火度可分普通、高级及特级耐火制品。
按化学性质可分为酸性、中性及碱性耐火材料。
按可分为轻质及重质耐火材料。
按其制品的外形和尺寸可分为标准砖、异形砖、特异形砖、管和耐火器皿等。
还可按其应用分为高炉用、水泥窑用、玻璃窑用、陶瓷窑用耐火材料等。
二、耐火材料的组成与性质
在高温下使用过程中,受物理、化学、机械作用,容易熔融软化或被熔蚀磨损,或产生崩裂损坏等现象,必须预知耐火材料在高温下的使用情况。
在高温下测定的性质如耐火度、荷重软化点、热震稳定性、抗渣性、高温体积稳定性等,反映了在该温度下它与外界作用的关系。
耐火材料的质量取决于它的性质,若干性质又取决于耐火材料的化学矿物组成。
(一)耐火材料的组成
耐火材料的组成包括化学组成和矿物组成。化学组成是耐火材料的基础特征。
在耐火材料的化学成分固定的前提下,耐火材料的矿物组成决定其性质的重要因素。
矿物组成一般可分为主晶相(principal crystalline phase)、次晶相(secondary crystalline phase)及基质相(matrix)三大类。
(二)耐火材料的性质
包括物理性质、力学性质、热学性质、电学性质及使用性质。
这些性质可用于判断材质的优劣,还可根据使用的工作条件,直接考察它在高温下的适用性。
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耐火材料在高温作用下达到特定软化程度的温度,表征材料抵抗高温作用的性能。
耐火度取决于材料化学矿物组成和它们的分布情况。耐火度是评价其重要技术指标,但是不能作为制品使用温度的上限。
(refractoriness under load)
指耐火材料在以恒荷重持续升温法所测定的达到某一特定压缩变形时的温度。表征耐火材料抵抗重力负荷和高温热负荷共同作用而稳定的能力。
高低主要取决于制品的化学矿物组成,也与其宏观结构有关。
可以判断材料在使用过程中失去荷重能力。仅作为耐火材料最高使用温度的参考值。
(volume stability under high temperature)
一般以制品在无重负荷作用下重烧体积变化百分率或重烧线变化百分率来衡量其优劣。
保证砌筑体的稳定性,减少砌筑体的缝隙,提高其密封性和耐侵蚀性,避免砌筑整体结构和破坏,也可判断制品生产工艺和方法的正确性。
(thermal shock resistance)
又称热震稳定性、耐急冷急热性。
抵抗温度急剧变化而不破坏的能力。在使用过程中,经常受到强烈的急冷、急热作用,如间歇生产的窑炉、窑炉点火及停火和停窑检修等情况。