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1、第三章筑炉材料 授课人 杨晓敏 2008 01 04 返回总目录 教学提示 教学要求 本章让学生掌握热处理炉常用的筑炉材料 筑炉材料包括耐火材料和保温材料 炉壳用的金属材料 钢板 角钢等 做炉底板 坩锅用的耐热金属材料等 在设计热处理炉时 根据炉子的工作条件合理选用筑炉材料 尽量做到延长炉子寿命 降低炉子的造价和燃料消耗量 一 耐火材料二 保温材料三 炉用金属材料 图1炉衬结构 耐火材料 直接承受高温作用 保温材料 保温作用 减少炉体散热 炉衬结构 1 定义 指能抵抗高温及高温下的物理 化学作用的非金属筑炉材料 一 耐火材料 耐火度 1 定义 耐火度是耐火材科抵抗高温作用的性能 指耐火材料受热
2、后软化到一定程度时的温度 2 耐火度的测定 是测定一定尺寸的三角形锥体 在规定加热条件下 试锥顶部因受温度及本身重量影响而弯倒刚接触底平面时的温度 耐火材料的耐火度和使用温度 高温结构强度 荷重软化点来评价 1 定义 是指耐火制品在高温下承受压力而不发生变形的抗力 2 荷重软化点 是指在一定压力 196kPa 轻质的为98kPa 条件下以一定的升温速度加热 测出样品开始变形的温度和压缩变形达4 或40 的温度 前者的温度叫荷重软化开始点 后者的温度叫荷重软化4 或40 的软化点 耐火材料的荷重软化点 高温化学稳定性定义 是指耐火材料在高温下 抵抗炉气 熔盐和金属氧化物等的侵蚀作用的能力 包括化
3、学侵蚀和物理溶解 热震稳定性 耐急冷急热性 1 定义 是指耐火制品抵抗温度急剧变化而不损坏 不破裂或剥落 的性质 2 测定 将耐火制品加热到850 然后再放入流动的冷水中冷却 反复进行直至破碎至其总量损失20 时的次数 耐火制品的耐急冷急热性次数 高温体积稳定性定义 是指耐火制品在高温下长期使用时 化学成分发生变化 产生再结晶或进一步烧结的现象 从而使耐火材料的体积发生收缩或膨胀 一般允许的耐火材料制品的体积变化不应超过0 5 1 0 2 常用耐火材料 1 耐火粘土砖 2 高铝砖 3 轻质砖与超轻质砖 4 碳化硅耐火制品 5 耐火纤维 6 耐火混凝土 7 陶瓷涂料 8 耐火泥 耐火粘土砖成分
4、Al2O3 小于48 和SiO2和各种金属氧化物等 特点 普通粘土砖是弱酸性的耐火材料 抗急冷急热较好 可达20余次 高于其它耐火制品 荷重软化点比其它耐火材料低 最高使用温度为1300 1400 应用 可用于砌筑炉墙 炉顶 炉底 燃烧室等处 由于铁铬铝电阻合金与粘土砖有化学反应 不宜做电热体搁砖 易于受炉气中CO H2等还原性气体的侵蚀 不宜做无炉罐可控气体热处理炉炉衬 高铝砖成分 Al2O3含量大于48 的硅酸铝质耐火砖 特点 高温下呈中性 耐火度和荷重软化开始点都较高 最高使用温度为1400 1500 高铝砖有良好的耐急冷急热性及化学稳定性 但成本较高 应用 高温炉和盐浴炉的内衬砌砖 它
5、与电热元件不发生化学作用 常用作电热元件的隔热砖和套管等 抗渗碳砖 含Fe2O3量低于1 的高铝砖称为抗渗碳砖 专用来砌筑无马弗气体渗碳炉的内衬 砖中的铁会与气氛中的CO发生反应 导致砖体疏松 剥落而破坏 轻质砖与超轻质砖分类 按体积密度分为重质粘土砖 密度为2 1 2 2g cm3 轻质粘土砖 0 4 1 3g cm3 超轻质粘土砖 小于0 3g cm3 特点 体积密度小 保温性强 传热损失小 热容量小 炉子的蓄热损失小 但高温强度低 抗化学侵蚀能力较差 应用 轻质砖可用于炉墙和炉顶 超轻质砖多数用于砌筑保温隔热层和低温炉的炉衬 碳化硅耐火制品主要成分 SiC 特点 耐火度高 高温结构强度高
6、 抗磨性 耐急冷急热性好 导热性好 比一般耐火材料大5 10倍 导电性好 可用做电热元件 在1300 以上易氧化 也易于被碱性物质侵蚀而脆化 应用 高温炉的电热元件 高温电阻炉的炉底板 马弗罩 炉底的轨道等 耐火纤维组成 系由各种耐火物质制成的一种纤维状耐火材料 热处理炉中常用的有硅酸铝 石英 氧化铝和石墨耐火纤维等 特点 体积密度小 耐高温 热导率低 热容量小 化学稳定性和抗热震性好等优点 具有耐热和保温两种性能 缺点 某些气氛对耐火纤维又腐蚀作用 应用 一般热处理炉用硅酸铝纤维 真空炉 热压炉和气氛炉使用石墨纤维 耐火纤维分类和使用温度 1 含w Cr2O3 3 6 2 含w ZrO2 Y
7、2O3 98 耐火混凝土是一种不定形耐火材料 由耐火骨料 掺合料 水泥和适量的水混合均匀后 再经成形 干燥 硬化等过程而制成整体炉衬 如马弗炉 盐浴炉坩锅等炉衬预制构件 耐火度低于耐火砖 耐火混凝土 按其所用水泥的不同 铝酸盐 矾土水泥作粘结剂 捣打会发热 须及时浇水养护 否则会疏松 剥落 又称 水硬性 混凝土 磷酸盐混凝土 用磷酸作粘结剂 高温烧结 忌用水养护 故亦称 火硬性 混凝土 使用温度可达1300 水玻璃混凝土 水玻璃作粘结剂 自然干燥 亦称 气硬性 混凝土 可用作低于1100 炉砌体或构件 陶瓷涂料耐火材料用陶瓷涂料 是氧化锆加水调制而成 在室温下涂敷于耐火材料表面 干燥 陶瓷材料
8、的辐射能力强 炉子升温速度快 炉温均匀 涂料的化学稳定性好等 金属构件用陶瓷涂料 它是用水调制的硅酸铝涂料 可涂敷于电热元件 辐射管 料筐等表面 可防止被涂金属氧化 脱碳或渗碳 防化学侵蚀 耐火泥组成 由20 40 的耐火黏土生料和60 80 的耐火黏土熟料粉组成 应用 用于砌炉时填塞砖缝使其相互粘结 保证炉子强度合气密性 1 保温层的作用 减少炉墙散热 节省热能 2 主要性能特点热导率小 小于0 25W m 体积密度小 体积比热容小等 3 常用的保温材料硅藻土蛭石矿渣棉石棉膨胀珍珠岩它们常以散料或成型制品使用 硅藻土 主要成分SiO2和少量的粘土杂质组成 使用温度低于900 可以制成硅藻土砖
9、或粉料使用 蛭石 又称黑云母 成分为w SiO2 38 40 w Fe2O3 4 23 w Al2O3 14 18 w MgO 11 21 内含有5 10 的水分 受热后水分蒸发而形成膨胀蛭石 保温性能好 蛭石的熔点为1370 最高使用温度可达1000 矿渣棉 是一种将煤渣 高炉渣和某些矿石在1250 1350 熔化后 用压缩空气或蒸汽将其熔液吹成丝状 然后压制成制品 最高使用温度为750 容易被压碎而降低保温性能 石棉 是一种纤维状的矿物 主要成分为蛇纹石 熔点为1500 500 失去结晶水 使用温度不超过500 可以散料使用 也可以加工成石棉绳和石棉板等制品使用 膨胀珍珠岩 是一种由酸性的
10、火山玻璃质珍珠岩结构的熔岩 主要成分SiO2 有良好的保温能力 最高使用温度为800 膨胀珍珠岩散料可与水玻璃 水泥 磷酸铝等结合剂制成各种成形保温材料 三 炉用金属材料 炉外用金属材料 普通金属材料 炉内用耐热钢 炉用金属材料 外壳构件 热处理炉的炉底板炉罐 坩锅 辐射管导轨 传送带 夹具电热元件 引出棒等 炉体的框架一般都是由不同的角钢 槽钢等型材焊接而成 炉壳是用2 5mm厚的低碳钢焊接而成 炉门或炉盖的框架可用铸铁浇铸成形或用型钢 钢板焊接而成 炉门或炉盖的启动机构 如链轮 转轴等零件 常用碳素结构钢来制作 炉外用金属材料 普通金属材料 冷加工性和焊接性比较差铸钢形体笨重 缩孔严重 但镍资源贫缺 炉内用耐热钢 本章结束
