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　　耐火材料4.1耐火材料的种类和性能1、耐火材料的定义和分类定义：凡具有抵抗高温以及在高温下所产生的物理化学作用的材料统称耐火材料。三种分类方法：1）按耐火度分类:特级耐火材料2）扌艮据化学矿物组成分类:其它高耐火度制品。耐火度为1580〜1770耐火度为1770〜2000C。耐火度为大于2000Co中性耐火材料2、耐火材料的主要性能耐火材料的基本特性可以通过它的物理性能和高温使用性能来表A、耐火材料的物理性能：主要包括体积密度、真比重、气孔率、吸水率、透气性、耐压强度、热膨胀性、导电性及热容量等。这些物理性能的好坏，直接影响着耐火材料的使用性能。a、气孔率在耐火制品内，有许多大小不同，形状不一的气孔。不和大气相通的气孔称为闭口气孔；其中气孔率可分为:若耐火砖块的总体积（包括其中的全部气孔）为V、质量开口气孔的体积为V］、闭口气孔的体积为V2，连通气孔的体积为V3,则：真气孔率io。%即砖块中全部气孔体积（包括开口、闭口和连通的气孔）占整块体积的百分率。即砖块中外通气孔（包括开口和连通的气孔）体积占整块体积的百分率。真比重：不包括气孔在内的单位体积砖块重量与4C水的单位体积重量之比。直比重=不包括气孔在内的单位体积砖块重量吸水率：是原料中所有开口气孔所吸收的水的质量Mw与砖块质量M之比值。用下述公式计算：吸水率二企xlOO%热膨胀性：耐火制品受热膨胀，冷后收缩，这种变化属于可逆变化的。耐火制品的热膨胀性能主要取决于其化学一矿物组成和所受的温度。耐火制品的热膨胀性可用线膨胀系数或体积膨胀系数来表可用线膨胀百分率或体积膨胀百分率表示。B、耐火材料的使用性能a、耐火度定义：耐火材料抵抗高温而不变形的性能叫耐火度。加热时，耐火材料中各种矿物组成之会发生反应，并生成易熔的低熔点结合物而使之软化，故耐火度只是表明耐火材料软化一定程度时的温度。2、耐火度的测定测定耐火度时，将耐火材料试样制成一个上底每边为2mm,下底每边为8mm,高mm、截面呈等边三角形的三角锥体。把三角锥体试样和比较用的标准锥体放在一起热。三角锥体在高温作用下则软化而弯倒，当锥的顶点弯倒并触及底板（放置温度（与标准锥比较）称为该材料的耐火度，三角锥体软倒情况如下图所示：承受一定的机械强度，故实际使用温度比测定的耐火度低。B、荷重软化温度耐火材料在常温下的耐压强度很高，但在高温下发生软化,耐压强度也就显著降低一般用荷重软化温度来评定耐火材料的高温结构应该注意的是：耐火度并不能代表耐火材料的实际使用温度。因为在实际使用时，耐火材料强度。1、定义：荷重软化温度就是耐火材料受压发生一定变形量的温2、测定方法：将待测耐火材料制成高为50mm,直径为36mm圆柱体试196kPa的荷重压力下，按照一定的升温速度加热，测出试样的开始变形温度和压缩4%及40%的温度作为试样的荷重软化温度。耐火材料的实际使用温度比荷重软化点高：因为一方面材实际荷重很少达196kPa,另一方面耐火材料在炉子中只是单面受热。表4-1某些耐火材料在高温下的结构强度耐火材料名称荷重软化开始点、荷重软化终止点、温度氧化硅质粘土质氧化镁质由表可以看出：氧化硅质耐火材料的荷重软化温度和耐火度接近，因此氧化硅质耐火材的高温结构强度好；而粘土质耐火材料的荷重软化温度远比其耐火度低，这是粘土质耐火材料个缺点。氧化镁质耐火材料的耐火度虽然很高，但其高温结构强度同样很差，所以实际使用温度仍然低于其耐火度很多。当然，在没有荷重的情况下，其使用温度可以大大提高。将试样在850C下加热40分钟后，再置于流动的冷水(1020C)中冷却，并反复进行几次，直到其脱落部分的重量达到最初总重量的20%时为止，此时其经受的耐急冷急热次数就作为该材料的温度极度抵抗性指标。对于某些怕水的材料，可以用冷风冷却，但须注明是空气冷却次数。耐火材料的抵抗温度急变性能，除和它本身的物理性质如膨胀型、导热性、孔隙度等有关外，还与制品的尺寸、形状有关，一般薄的、尺寸不大和形状简单的制品，比厚的、尺寸较大和形状复杂的制品有较好的耐急冷急热性。高温体积稳定性定义：耐火材料在高温下长期使用时体积发生不可逆变化。有些体积膨胀叫残存膨胀，有些体积收缩叫残存收缩.膨胀或收缩的值占原尺寸的百分比，就表示其体积的稳定这一变化严重时往往会引起炉子的开裂和倒塌。因此，使用耐火材料时，对这个性能必须十分注意。耐火材料在高温下抵抗炉渣侵蚀的能力称为抗渣性。影响材料抗渣性的主要因素有：炉渣化学性质炉渣主要分酸性渣和碱性渣。含酸性较多的耐火材料，对酸性炉渣的抵抗能力强，对碱性炉渣的抵抗能力差。反之，碱性耐火材料如氧化镁质和白云石质耐火材料对碱性渣的抵抗能力强，对酸性渣的抵抗能力差。工作温度温度在800〜900C时，炉渣对材料的侵蚀作用不大显著，但温度达到1200-1400C以上时，材料的抗渣性就大大降低。c、耐火材料的致密程度提高耐火材料的致密度，降低它的气孔率是提高耐火材料性的主要措施，可以在制砖过程中选择合适的颗粒配比和较高的成型压力。4.2硅酸铝质耐火材料硅酸铝质耐火材料是由AI2O3和Si。?及少量杂质所组成，才艮据其AI2O3含量不同可分为：15〜30%）2、粘土质耐火材料（含A14.2.1粘土质耐火材料自然界产出的粘土质耐火材料有耐火粘土和高岭土，主要组成为高岭石（Al）,其余部分为氐0、NaCaO、MgO,TiO及Fe2（）3等杂质，含量约为6〜7%。根据AI2O3、Si。?和杂质含量的不同，耐火粘土又分为硬）硬质粘土中AI2O3含量较多，杂质含量较少，耐火度高，可塑性差；(2)软质粘土则相反，AI2O3含量较少，杂质较多，耐火度较低，但可塑性好。粘土受热后，首先放出结晶水，继续升高温度，则发生一系列变化而烧结，用化学式可表示为：(Ago?2SiOg,2H?0)3A4O3.2Si6+4SiO?+6白硅石粘土加热时产生体积收缩，所以天然产出的耐火粘土必须预先进行熾烧成熟料，以免砖坯在烧成时因体积收缩而产生裂料没有可塑性和粘结性，制砖时必须加入一部分软质粘土做结合剂，这种未经锻烧的粘土叫生料。熟料和生料按一定比例配合。1、粘土砖的性质耐火度一般粘土砖的耐火度在1580〜1730荷重软化温度因为粘土砖在较低的温度下出现液相而开始软比，如果受外力就会变形，所以粘土砖的荷重软化温度比耐火度低很多，只有1350粘土砖是弱酸性的耐火材料，它能抵抗酸性渣的侵蚀，对碱性渣侵蚀作用的抵抗能力则稍差。热稳定性粘土砖的热膨胀系数小，所以它的热稳定性好。在850C体积稳定性粘土砖在高温下出现再结晶现象，使砖的体积缩小.同时产生液相。由于液相表面张力的作用，使固体颗粒相互靠近，气孔率低，使砖的体积缩小，因此粘土砖在高温下有残存收缩 的性质。 2、粘土砖用途 粘土砖用途广泛。凡无特殊要求的砖体均可用粘土砖筑、 高炉、 热风炉、化铁炉、平炉和电炉等温度较低部分使用粘土 浇铸系统用砖、加热炉、热处理炉、燃烧室、烟道、烟囱等均使用 粘土砖。粘土砖尤其适用于温度变化较大部 4.2.2高铝质耐火材料 含AI2O3 在46%以上，用刚玉、高铝饥土或硅线石系矿物 耐火度咼铝砖的耐火度比粘土砖和半硅砖的耐火度都要咼，达 1750〜1790C,属于高级耐火材料。 荷重软化温度因为高铝制品中AI2O3 髙，杂质量少，形成易熔的玻璃体 所以荷重软化温度比粘土砖高，但因莫来石结晶未形成网状组织， 故荷重软化温度仍没有硅砖高。 ,所以抗碱性渣的能力比抗酸性渣 的能力弱些。 咼铝砖的用途主要用于砌筑高炉、热风炉、电炉炉顶、鼓风炉、反射炉、 用粘土砖能够满足要求的地方就不必使用高铝砖。4.2.3 半硅质耐火材料 SiC2 含量大于65%，AI2O3 含量为15-30%的耐火材料属于 半硅砖的各种性能介于粘土砖和硅砖之间，其特点是：耐火度为1650〜1710C 体积稳定性好，因为原料中粘土的收缩被SiOBB电子2的膨胀所抵 若含Si。?多则会有残余膨胀产生。(5)抗酸性渣的侵蚀性好。 半硅砖所用原料广泛，价格低，加上具有上述特性，所以 使用 范围较广，可以代替二、三等粘土砖。常用以砌筑化铁炉 内衬，加 热炉炉顶和烟囱等。 4.3 氧化硅质耐火材料 二氧化硅的熔点高达1710C,所以它可以用来制造耐火材 硅砖就是一种含SiC2在93%以上的氧化硅质耐火材料。 由于SiO?在不同温度下有不同的晶型存在，伴随着晶型的 变化， 还有体积的变化，同时还产生应力，故硅砖的制造技术 和使用性能 与SiO2 的晶型转变有着密切的关系。 4.3.1 二氧化硅的结晶转变 二氧化硅在不同温度下的结晶状态(同素异晶体)有下列 几种： -白硅石，卩一白硅石。以上 结晶形态。SiO2 的各种同素异晶体在不同温度下会发生转变，这种转 变按其本质的不同可分为下列两类: 1、迟钝型转变 这是由一种结晶构造过渡到另一种新的结晶构造。这种转 从结晶的边缘开始的，极其缓慢地发展到结晶中心，所以需要很长

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