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耐火材料培训
2008年7月15日
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一、耐火材料的定义
耐火材料是耐火度不低于1580℃的无机非金属材料。它是为高温技术服务的基础材料。尽管各国规定的定义不同,但基本概念是相同的,即耐火材料是用作高温窑炉等热工设备的结构材料,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。
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二、耐火材料的分类
耐火材料的种类很多,为了便于研究和合理使用,有必要进行科学分类,通常按其共性与特性划分类别。其中按材料的化学矿物组成分类是一种常用的基本分类方法。也常按材料的制造方法、材料的性质、材料的形状尺寸及应用等来分类。
按矿物组成可分为氧化硅质、硅酸铝质、镁质、白云石质、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。按其方式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。按耐火度可分为普通、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。按其密度可分为轻质及重质耐火材料。按其制品的形状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。
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三、耐火材料的组成与性质
一、化学成分
耐火材料的化学成分由原料的成分确定,分为主要成分和杂质成分,如:镁铬砖的主要原料是镁砂和铬矿,因而MgO和Cr2O3是镁铬砖的主要成分。SiO2是杂质成分。SiO2和CaO、MgO生成低熔点物质,降低产品的耐火性能,在碱性耐火材料中是最为有害的杂质。K2O、NaO、CaO、Mg2O是硅质产品(粘土质、高铝质、莫来石质材料)中最为有害的杂质。国家标准中对有害杂质的最高含量都做了明确规定。
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化学成分中给出的氧化物并不是耐火材料制品的真实组成,耐火材料是人造矿物组成,有多种矿物组成。以镁铬砖为例,组成矿物有方镁石MgO、镁铬尖晶石MgO·Cr2O3、镁铝尖晶石MgO·AL2O3、镁橄榄石2MgO·SiO2、钙镁橄榄石CaO·MgO·AL2O3等,就是主晶相方镁石也不是纯MgO,而是MgO和Fe2O3、Fe2O3、Cr2O3、SiO2、等成分的固熔体。
化学分析是将矿物破坏以后以氧化物的形式表示,虽然将氧化物转化成矿物需要专门知识,但此法简单易于实施,也能达到监控原材料和产品质量的目的。
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二、常规物理指标
耐火材料的常规物理指标包括组织结构、力学性质、热学性质和高温使用性质。其中有些是在常温下测定的性质。如“气孔率、体积密度、耐压强度等。根据这些性质,可以预知耐火材料在高温下的使用情况,另一些是在高温下测定的性质,如:耐火度、荷重软化温度、热震稳定性、抗渣性、高温体积稳定性等,这些性质反映在一定高温下耐火材料所处的状态或者反映在该温度下它与外界作用的关系。
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1、显气孔率:
耐火材料内的气孔是由原料中的气孔和成型后颗粒间的气孔所构成。它大致可以分为三类:
①、开口气孔:存在于制品表面,一端封闭,另一端与外界相通。
②、闭口气孔:封闭于制品内部,与外界处于隔绝状态。
③、贯通气孔:贯通制品两面与外界相通的气孔,能为流体通过。
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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。开口气孔体积占总气孔体积绝大多数,闭口气孔体积则很小,并且难于直接测定,因此制品的气孔率指标常用开口气孔(即显气孔率)表示,即制品中所有开口气孔的体积占制品总体积的百分数。它直接表示制品的致密程度,直接影响耐火制品的其它物理指标和使用性能。
一般常识,不管何种耐火材料原料中如果气孔率>15%不能用来制作耐火材料,中高档以上原料的气孔率应<10%,以5%~6%为好。
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耐火材料的气孔分布主要集中在细粉中和