耐火材料复习提纲

《耐火材料复习提纲》由会员分享，可在线阅读，更多相关《耐火材料复习提纲（8页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、第一章耐火材料的定义及分类 传统的定义：耐火度不小于 1580的无机非金属材料；ISO 的定义：耐火度不小于 1500的无机非金属材料及制品。2、按化学性质分类（1）酸性耐火材料 中性耐火材料 碱性耐火材料 3、按制造方法分类 块状耐火材料;不定形耐火材料;烧制耐火材料;熔铸耐火材料。 4、按耐火度分类普通耐火材料;高级耐火材料;特级耐火材料5、按形状和尺寸分类 标准砖; 异型砖;管形材;耐火器皿。6、按使用场合分类 冶金用;水泥窑用;玻璃窑用;陶瓷窑用;锅炉用。7、按性质分类按密度分：轻质 (气孔率 45%-85%)、重质；按功能特性：抗蠕变性、耐磨性、抗渣性等耐火材料按气孔率分类：特致密制

2、品；高致密制品；致密制品；烧结制品；普通制品；轻质制品；超轻质制品。耐火材料的一般生产过程原料加工配料混练（成型）干燥烧成（熔制）（成型）检验成品配料 原料的配合 粒度的配合 临界粒径的确定 配料包括按规定比例的各种原料、和同一原料的各不同颗粒组成配合的粉料；1、要求：a 、配料的化学组成必须能满足制品的要求，并且应比控制指标高些；b、结合剂的选择对制品的最终性能不产生影响，对结合剂变为制品的一部分应慎重，作为配料组成配料；c 、原料中含水分和灼减成分时，使得原料、配料和制品的化学组成之间出现换算关系。2、配料方法：容积法：按体积比来配料。简单。重量法：比较准确，误差一般0.2% 。配 料一、

3、各种原料的配合（配方）根据耐火材料制品的品种和性能要求选用原料的配合；对烧结制品、不烧制品、不定形耐火材料，各种颗粒熟料或其他脊性料与各种结合剂的配合是配料的重要环节；原则：任何原料或结合剂的选用，及其用量都应合理控制，应保证既有利于制品的生产，又不能损害制品的性能。要考虑各种物料之间的化学反应。(2) 粉体的流动性 颗粒形状影响粉体的流动性。 a、休止角：未加负载的粉料堆积在水平面上，假设落在料堆顶上的粉料速度是可以忽略不计的，则料堆与水平面的交角。(画图 ) b、偏析：粉料流动时，颗粒密度、形状、表面性状等的差异，粉料呈不均匀的现象称偏析。 偏析分类及原因：附着偏析：粉料进入料仓时，因有一

4、定落差，使粗细粉分开。填充偏析：料仓加料时，粗粒料层起筛分作用，细粉可穿过其间进入下面的静止层；滚落偏析：粗颗粒质量大，摩擦系数小，使得粗颗粒滚落快而流向仓壁。 混 练(1) 定义：使两种以上不均匀物料的成分和颗粒均匀化，促进颗粒接触和塑化的操作过程称为混练。(2)混合程度的表示方法 不均匀系数：混合的均匀程度与物料的质量体积有关，物料体积越小、质量小则混合均匀程度越高（采用湿法球磨）。(3)混合过程： 快速混合阶段 扩散混合阶段 后期混合阶段（逆混合阶段）成型定义：耐火坯料借助于外力和模型，成为具有一定尺寸和形状、强度的坯体或制品的过程。 3、耐火材料工业常见成型方法：等静压成型 半干压成型

5、 注浆成型 浇注成型 振动成型 捣打成型 热压成型 热压注成型 电熔铸存在的问题和今后的发展 钢铁工业的竞争日趋激烈，耐火材料生产厂家面临更大的成本压力； 洁净钢的生产对耐火材料提出了更高的要求，除了要求长寿以外，还要求对钢水无污染；中国耐火材料企业的研发力量有待加强。不能仅仅作为 一个加工基地；应注意可持续发展战略。 存在的差距：1、通常用耐火材料综合消耗指标来衡量一个国家的钢铁工业与耐火材料的发展水平，我国吨钢消耗水还较高。（见下表）2、耐火材料生产装备落后，新技术推广慢 3、原料不精，高纯原料的生产有困难。我国发展耐火材料工业的优势 1、有丰富的耐火材料原料资源高铝矾土、菱镁石和石墨等。

6、2、有相当大的耐火材料生产能力。3、有优秀的耐火材料专业的生产、科研、设计、管理和教学的科技人员，体系很完善。今后发展的方向当今耐火材料的发展，一极是不定形化，而另一极则是定形耐火材料的高级化，概括起来就是朝着高纯化、精密化、致密化和大型化。着重开发氧化物和非氧化物复合的耐火材料。 高纯化：减少了硅石、粘土、叶腊石等天然原料用量,转向烧结、电熔氧化镁、碳化硅等 人工合成原料。 精密化：研制复杂和高精度形状的加工技术。 致密化：采用高压成型、高温烧成的设备和技术，使高纯原料制成的制品（尤其大型 制品）致密度得以保证。 大型化第二章：耐火材料的结构 1、显微结构 反映晶粒大小、晶体间及与基质间的分

7、布状态等信息。 耐火材料按其主晶相和基质的成分可以分为两类:(1)是含有晶相和玻璃相的多成分耐火制品，硅砖、粘土砖；(2)是仅含晶相的多成分的结晶体，如镁砖等碱性耐材。 （1） 陶瓷结合 （2） 直接结合 2 宏观结构 耐火材料是固相和气孔构成的非均质体。这些气孔、固体的大小、形状、容积、分布状态等特征对耐材制品的性能有重要影响。可用肉眼和普通光学显微镜观察。这类结构特征称为耐材的宏观结构。气孔起重要作用。气孔是成型过程中残留于制品内的气体。气孔包括开口气孔和闭口气孔，气孔存在可使耐火材料的机械性能显著下降。合理控制耐火材料中气孔的数量、形态和分布极为重要。 耐火制品是矿物组成体，制品的性质是

8、其组成矿物和宏观、微观结构的综合反映。 对耐材的宏观、显微结构的关注，可以从以下方面研究与考察：（1）主晶相、次晶相、基质的结合状态；（2）气孔种类、气孔率、气孔大小、分布状态。常温抗折强度 材料单位面积所承受的极限弯曲应力。 耐火材料在使用时，除受压应力外，还受弯曲应力和剪应力的作用。一般，抗折强度是耐压强度的 1/21/3 高温抗折强度：材料在高温下单位截面所能承受的极限弯曲应力。高温蠕变性材料在恒定的高温、恒定的外力作用下所发生的缓慢变形，称高温蠕变。受外力作用产生的变形随时间而增加的现象。 蠕变性的影响因素分析 1）使用条件：温度高、荷重大、时间长，则蠕变大。2）气氛性质：氧化或还原气

9、氛，使得 Fe 变价，影响粘度。3)化学矿物组成：晶相与玻璃相的相对多少，玻璃相对晶相的润湿性、粘度等，都是晶相时，晶体的弹性、键强、发育程度、缺陷的影响如空位、位错、晶界滑移等。4)显微结构的影响：气孔多，蠕变大。所以提高材料的抗蠕变性，考虑适当的降低气孔率。比热容（1） 定义：常压条件下，加热单位质量的物质使之温度升高 1所需要的热量（2） 讨论比热容 的意义： 在烘、冷窑（炉）时，筑体材料的热容会影响窑炉体的升（降）温速度； 筑体材料的热容直接影响着窑炉体的蓄热量。（3） 影响 c 的因素： 材料的化学、矿物组成； 温度 T：耐火材料的热容一般 随 T 升高而增大。比热容的检测方法 多采

10、用量热计法。Q=cmt 1耐火度 耐火材料在无荷重时抵抗高温作用而不熔化的性质称为耐火度 (与熔点不同）。熔点是纯物质的结晶相与其液体处于平衡状态下的温度；耐火度是多相固体混合物在开始熔融温度与熔融终了温度范围内液相和固相同时共存。耐火度与熔点的区别：(1)熔点指纯物质的结晶相与液湘处于平衡时的温度； (2)熔点是一个物理常数；耐火材料为多相混合体，其熔融是在一定的温度范围内进行的，所以耐火度是一个工艺指标因此耐火度的高与低与材料的允许使用温度并不等同，也就是说耐火度不是材料的使用温度上限，只有综合考虑材料的其它性能和使用条件，才能作为合理选用耐火材料的参考依 耐火度的影响因素 耐火制品的化学

11、矿物组成及其分布状态是影响其耐火度的主要因素。 杂质成分特别是具有强熔剂作用的杂质，将严重降低制品的耐火度。 测定条件也将影响到耐火度的大小 2荷重软化温度 它表示耐火材料在高温和荷重同时作用时的抵抗能力，也表示耐火材料呈现明显塑性变形的软化范围。 影响荷软的因素：1) 化学矿物组成。晶相构造和性状、晶相与液相的比例和相互作用、液相粘度等。2)生产工艺。制品烧成温度和气孔率等。原料纯度、杂质成分的性质和含量。3）测定条件。升温速率快，荷软温度较高。测定荷软的意义：可以作为材料最高的使用温度。提高荷软点措施：提高原料纯度；改善结合相成分。3高温体积稳定性 耐火材料在高温下长期使用时，其外形体积保

12、持稳定不发生变化(收缩或膨胀) 的性能称为高温体积稳定性。一般用材料重烧线变化率和重烧体积变化率来表示。问题：一般材料的重烧都是收缩的，为什么在砌筑窑炉等热工设备时还要留膨胀缝？因为两者不是在相同的温度下使用的，在未达到重烧温度前，材料是热胀冷缩的，所以砌筑窑炉时要预留膨胀缝。当温度达到重烧温度后，由于液相的生成，材料发生重烧收缩。依据：热膨胀系数。5、热震稳定性（1） 定义：耐火材料抵抗温度急剧变化而不破坏的性质。或称抗热震性、热稳定性。 耐火材料是非均质的脆性材料，与金属材料相比，其导热性差，弹性小，抗张强度低，使得其抵抗热应力破坏的能力差，即热震稳定性差。热应力产生原因：1 机械约束；2

13、）均质材料中出现温度梯度；3）非均质固体中各相之间的热膨胀系数的差别；4）单相多晶体中热膨胀系数各向异性。耐火材料因热震破坏有两种类型：热震开裂 因温度大幅度急剧变化导致的材料瞬时开裂，裂纹尚未扩展；热震损伤/坏 材料在热冲击循环作用下先出现开裂、剥落，后碎裂直至整体破坏。（2） 测试和表征方法 1）热交换次数表示法 2）重量损失表示法 3） 残余强度表示法。关于提高材料抵抗热震开裂能力由上述可知，欲避免材料热震产生裂纹，有效途径为：1）降低材料热膨胀系数 ；2）提高材料导热系数,即提高 a；3）提高材料强度 f 也可以提高材料抵抗热震裂纹的产生的能力；并同时降低材料的弹性模量 E 以及泊松比

14、 。关于提高材料抵抗热震损伤能力 由 Rv 可知，热震裂纹扩展及损坏除了受热膨胀系数、弹性模量、泊松比等因素外，还和材料断裂表面能有关系。提高材料的断裂表面能，可有效提高材料抗热震损坏的能力。这些都是从 U 上做文章；另外，根据 W(应变能)=U( 断裂表面能) ，从 W 上做文章，用微裂纹释放应变能，减小 W，也可以提高材料抗热震损失能力。5、抗渣性（1） 定义：耐火材料在高温下抵抗熔渣侵蚀而不损坏的性质 。 熔渣侵蚀是耐火材料损坏的最常见形式之一。所谓熔渣，在此泛指各种对耐火材料有侵蚀作用的固态、液态和气态物质，其中尤以液态熔渣的侵蚀作用最大。熔渣侵蚀过程分两个阶段：熔渣与耐材接触与渗透；

15、继而发生反应与危害。A 熔渣与耐材接触与渗透：渗透渠道：孔隙和裂纹；基质；晶界 熔渣经毛细管和裂纹的渗入熔渣沿基质渗入熔渣沿晶界的侵入 熔渣与耐火材料发生反应，一般可分为以下两种情况：单纯溶解反应溶解降低溶解速度的措施：1、降低溶解度和耐火材料在熔渣中的浓度差值。2、降低扩散系数和提高扩散层厚度。耐火材料的结构崩裂 1)变质层的形成；2) 结构的崩裂；避免耐材结构崩裂的措施：降低熔渣的渗透性。渣蚀的其他反应与危害 1)加速熔毁；2) 还原与氧化的危害；3)冲蚀。（4） 影响耐火材料抗渣能力的因素：1)耐火材料的化学矿物组成及显微结构； 2)耐火材料在熔渣中的溶解度或溶解速度；（4） 测试方法

16、耐火材料抗渣蚀性能的检验方法有熔锥法、坩埚法、浸渍法、转动浸渍法、撒渣法和回转法等。 6耐真空性 是指耐火材料在真空和高温下服役时的耐久性7、抗水化性 碱性耐火材料如氧化钙质材料，在生产使用过程中与环境中水(气态或液态) 发生反应而丧失强度的现象叫水化反应。耐火材料抵抗水化的能力叫抗水化性。提高制品抗水化性的措施主要是提高原料的锻烧温度，降低其化学反应活性。有时采用有机无水结合剂，或采用浸渍处理，以隔绝空气中水与制品的接触。 8、抗氧化性 含碳耐火材料在高温下抵抗氧化的能力叫抗氧化性。改善抗氧化性的主要方法有：(1)选择抗氧化能力强的碳素材料，加高纯鳞片状石墨；(2)改善制品结构特征，增加制品致密度，减少贯通气孔存在，以减少氧与碳的反应界面；(3)使用微量添加剂，有些物质在高温使用条件下，先于碳同氧反应在