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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,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
2、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。包括化学侵蚀和物理溶解。,热震稳定性(耐急冷急热性) （1）
3、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0.51.0。,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：Al2O3（小于48）
4、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13001400。 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14001500。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，它与电热元件
5、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
6、度高，高温结构强度高 ，抗磨性、耐急冷急热性好；导热性好（比一般耐火材料大510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（Cr2
7、O3）36 （2）含w（ZrO2Y2O3）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
8、调制而成，在室温下涂敷于耐火材料表面，干燥。陶瓷材料的辐射能力强，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2040的耐火黏土生料和6080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。
9、,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。可以制成硅藻土砖或粉料使用。 蛭石：又称黑云母，成分为w（SiO2）3840 ，w（Fe2O3）423 w（Al2O3）1418 w（MgO）1121，内含有510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12501350 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。
10、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25mm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,
