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耐火材料基本知识 |
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浏览次数:1786次 日期:2012/05/28 |
耐火材料一般是指耐火度在1580℃以上的无机非金属材料。它包括天然矿石及按照一定目的要求经过一定的工艺制成的各种制品。尽管各国规定的定义不同,例如:国际标准化组织(ISO)正式出版的国际标准中规定:“耐火材料是耐火度至少为1 500~E的非金属材料或制品(但不排除那些含有一定比例的金属材料)”,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,并能承受相应的物理化学变化及机械作用。 耐火材料是高温技术工业不可缺少的基础材料。建材工业、钢铁工业、有色金属冶炼工业、机械丁业、化学工业以及近代高科技工业(火箭、热核反应堆)等国民经济重要支柱工业的发展,都离不开耐火材料工业的发展。耐火材料的质量和性能特性不但直接影响到耐火材料用户的产品质量、生产成本和经济效益,有时,还会影响到生产及人身安全。耐火材料工业的发展已成为国民经济发展的重要条件之一。 我国自公元前1700年的青铜器时代就开始利用天然黏土砌筑炼铜炉。在河南郑州郊区古荥阳发现的炼铁遗址说明,公元前200年我国就开始利用黏土矿物砌筑炼铁炉。自青铜器时代开始,我国耐火材料的使用已有3700多年的历史。 解放前,我国冶金工业、甚至一般锅炉用的耐火材料都需从国外进口。 新中国成立后,耐火材料工业得到迅速发展,新建、扩建和改建的现代化工厂遍及各地。目前,已有一大批现代化设备的工厂,可以自制制砖用大型机械设备,自行设计现代化工厂;耐火材料的科学研究工作也得到迅速发展;这使我国耐火材料年产量从新中国成立初期的年仅10万余吨,发展到2003年的产量已达10000万吨。近年来,耐火材料产量、质量、品种都有较大提高和发展,开发了镁碳砖、铝碳砖、优质硅砖、隔热砖、镁质绝热板等新产品,不定型耐火材料和熔铸耐火材料也有新的发展。 一、耐火材料应具备的性质 耐火材料由于长期使用于各种不同加热条件的高温设备,因此,必须具有以下主要性能: 1.高的耐火度 为适应高温操作要求,耐火材料应具有在足够高的温度下而不软化、不熔融的性能。 2.良好的荷重软化温度 耐火材料能够承受窑炉的荷重和在操作过程中所作用的应力,并在高温下不丧失结构强度,不发生软化变形和坍塌。 3.具有高温下的体积稳定性 耐火材料在高温条件下使用时,由于材料内部的物理化学反应,体积会发生变化。要求耐火材料在高温下体积稳定,不致产生因过大的膨胀或收缩使窑炉砌体由于制品的膨胀而崩裂,或由于收缩过大出现裂缝,降低砌体的使用寿命。 4.好的热震稳定性 耐火材料受窑炉的操作条件影响很大,当温度急剧变化或各部位砌体受热不均匀时,砌砖体内部会产生应力而使耐火材料开裂、剥落,造成炉体损坏。因此,要求耐火材料具有一定的热震稳定性。 5.良好的抗蚀性 耐火材料在使用过程中,常常受到液态溶液、炉尘、气态介质或固态物质的化学作用,使制品被侵蚀损坏。因此,耐火材料必须具有强的抵抗这种侵蚀损坏的性能。 此外,要求耐火材料具有一定的耐磨性,在某些特殊条件下有一定的透气性、导热性、导电性和硬度等,同时要求外形和尺寸准确。 二、耐火材料的分类 耐火材料的品种繁多,形状复杂,尺寸大小不一,性能各异,分类方法很多。 按化学成分可以分为:酸性、碱性和中性耐火材料。 按耐火度可以分为:普通耐火材料(1 580-1 770℃)、高级耐火材料(1 770-2000℃)、特级耐火材料(2 000℃以上)三大类。 按加工制造工艺可以分为:烧成制品、熔铸制品和不烧制品。 按用途町以分为:水泥窑用、玻璃窑用、高炉用、平炉用、转炉用和连铸用耐火材料等。 按外观可以分为:标型、普型、异型、特型和超特型耐火材料制品。 按成型工艺可以分为:天然岩石切锯、泥浆浇注、可塑成型、半干成型和振动、捣打、熔铸成型等制品。 按矿物组成可以分为:硅酸铝质(黏土砖、高铝砖、半硅砖)、硅质(硅砖、熔融石英制品)、镁质(镁砖、镁铝砖、镁铬砖)、碳质(碳砖、石墨砖)、白云石质、锆英石质、特殊耐火材料制品(高纯氧化物制品、难熔化合物制品和高温复合材料)。 按密度可以分为:重质、轻质耐火材料。 三、耐火材料的组成 耐火材料的性质取决于其中的物相组成、分布及各相的特性。而物相组成包括矿物组成和化学组成。即耐火材料是由矿物组成,而矿物又由化学成分构成。 (一)化学组成 耐火材料(原料或制品)的化学组成,一般用化学分析的方法进行测定。耐火材料通常测定Al2O3、SiO2、Fe2O3、CaO、MgO、TiO2、ZrO2、Na2O、K2O等氧化物及烧失量。 化学组成是构成耐火材料制品的基础。根据耐火材料中各成分的含量及作用,通常将耐火材料的组成分为两部分,即占绝对多量的基本成分——主成分和占少量的从属的副成分。副成分是原料中伴随的夹杂成分和工艺过程中特别加入的添加成分(加人物)。 1.主成分 它是耐火材料占绝大多数的组分,是构成耐火基体材料的成分,也是耐火材料的特性基础。它的性质和数量直接决定制品的性质。其主要成分町以是氧化物,也可以是元素或非氧化物的化合物。耐火材料按其主成分的化学性质又可分为三类。
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