耐火材料的六大使用性能
耐火材料的性能
04 耐火材料的化学性能
高温下的化学稳定性
01
在高温环境下，耐火材料应能保持其化学稳定性，不易 与周围的介质发生化学反应，从而避免材料性能的损失 。
02
耐火材料应能抵抗环境气氛的影响，如氧化、还原、硫 化、氮化等，以维持其结构和性能的稳定性。
03
耐火材料应具有较低的高温化学反应速率，以延长其使 用寿命。
02
耐火材料应具有较低的与其它材料的反应速率，以避免相互间
的腐蚀和破坏。
耐火材料应具有良好的热震稳定性，以应对温度急剧变化的环
03
境条件。
耐火材料的应用与发展
05
在冶金工业中的应用
01
熔炼炉衬材料
耐火材料用于熔炼炉内衬，以承受高温和熔融金属的侵 蚀。
02
连铸结晶器
耐火材料制成的结晶器是控制钢水凝固成型的关键部件 。
耐火材料的性能
目录
• 耐火材料概述 • 耐火材料的物理性能 • 耐火材料的力学性能 • 耐火材料的化学性能 • 耐火材料的应用与发展
01
耐火材料概述
耐火材料的定义
01
耐火材料是指能够在高温环境下 长期保持其物理、化学性质的建 筑材料。
02
它主要用于钢铁、有色金属、玻 璃、陶瓷、化工等高温工业的炉 衬、容器和管道等。
VS
塑性
塑性是指耐火材料在外力作用下发生形变 后，在形变过程中保持一定的形状和尺寸 的能力。塑性好的材料能够更好地适应生 产中的加工要求。
蠕变性与耐压蠕变性
蠕变性
耐压蠕变性
是指在一定温度和恒定压力下，耐火材料随 时间延长而发生形变的现象。蠕变性反映了 耐火材料在高温下长期承受负荷时的稳定性。
是指在恒定温度和持续增加的压力下，耐火 材料的形变率随时间的变化情况。耐压蠕变 性是评估耐火材料在高温高压下稳定性的重 要指标。
耐火材料
5.良好的抗蚀性。 耐火材料在使用过程中，常常受到液态熔液、 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 抵抗这种蚀损的性能。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、导电性和硬火材料(原料或制品)的化学组成
耐火材料种类繁多，通常按耐火度高低分为: 普通耐火材料（1580～1770℃） 高级耐火材料（1770～2000℃） 特级耐火材料（2000℃以上）
按化学特性分为:
酸性耐火材料 中性耐火材料 碱性耐火材料
酸性耐火材料以氧化硅为主要成分，常用的有 硅砖和粘土砖。 硅砖是含氧化硅93％以上的硅质制品，使用的 原料有硅石、废硅砖等，其抗酸性炉渣侵蚀能力 强，荷重软化温度高，重复煅烧后体积不收缩， 甚至略有膨胀；但其易受碱性渣的侵蚀，抗热振 性差。硅砖主要用于焦炉、玻璃熔窑、酸性炼钢 炉等热工设备。粘土砖以耐火粘土为主要原料， 含有30％～46％的氧化铝，属弱酸性耐火材料， 抗热振性好，对酸性炉渣有抗蚀性，应用广泛。
碱性耐火材料以氧化镁、氧化钙为主要成分，常用的 是镁砖。含氧化镁80％～85％以上的镁砖，对碱性渣和铁 渣有很好的抵抗性，耐火度比粘土砖和硅砖高。主要用于 平炉、吹氧转炉、电炉、有色金属冶炼设备以及一些高温 设备上。 在特殊场合应用的耐火材料有高温氧化物材料，如氧化 铝、氧化镧、氧化铍、氧化钙、氧化锆等，难熔化合物材 料，如碳化物、氮化物、硼化物、硅化物和硫化物等；高 温复合材料，主要有金属陶瓷、高温无机涂层和纤维增强 陶瓷等。
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Al203，Si02，Fe203， CaO，MgO，Ti02，ZrO2，Na20，K20等氧化物。
耐火材料各性质
耐⽕材料各性质耐⽕材料的⼒学性质耐⽕材料的⼒学性质是指材料在不同温度下的强度、弹性、和塑性性质。
耐⽕材料在常温或⾼温的使⽤条件下，都要受到各种应⼒的作⽤⽽变形或损坏，各应⼒有压应⼒、拉应⼒、弯曲应⼒、剪应⼒、摩擦⼒、和撞击⼒等。
此外，耐⽕材料的⼒学性质，可间接反映其它的性质情况。
检验耐⽕材料的⼒学性质，研究其损毁机理和提⾼⼒学性能的途径，是耐⽕材料⽣产和使⽤中的⼀项重要⼯作内容。
4.1 常温⼒学性质4.1.1 常温耐压强度σ压定义；是指常温下耐⽕材料在单位⾯积上所能承受的最⼤压⼒，也即材料在压应⼒作⽤下被破坏的压⼒。
常温耐压强度σ压=P/A ，（pa）式中；P—试验受压破坏时的极限压⼒，（N）；A—试样的受压⾯积，（m2）。
⼀般情况下，国家标准对耐⽕材料制品性能指标的要求，视品种⽽定。
其中，对常温耐压强度σ压的数值要求为50Mpa左右(相当于500kg/cm2)；⽽耐⽕材料的体积密度⼀般为2.5g/cm3左右。
据此计算，因受上⽅砌筑体的重⼒作⽤，导致耐⽕材料砌筑体底部受重压破坏的砌筑⾼度，应⾼达2000m以上。
可见，对耐⽕材料常温耐压强度的要求，并不是针对其使⽤中的受压损坏。
⽽是通过该性质指标的⼤⼩，在⼀定程度上反映材料中的粒度级配、成型致密度、制品烧结程度、矿物组成和显微结构，以及其它性能指标的优劣。
体现材料性能质量优劣的性能指标的⼤⼩，不仅反映出来源于各种⽣产⼯艺因素与过程控制，⽽且反映过程产物⽓、固两相的组成和相结构状态以及相关性质指标间的⼀致性。
⼀般⽽⾔，这是⼀条普遍规律。
4.1.2 抗拉、抗折、和扭转强度与耐压强度类似，抗拉、抗折、和扭转强度是材料在拉应⼒、弯曲应⼒、剪应⼒的作⽤下，材料被破坏时单位⾯积所承受的最⼤外⼒。
与耐压强度不同，抗拉、抗折、和扭转强度，既反映了材料的制备⼯艺情况和相关性质指标间的⼀致性，也体现了材料在使⽤条件下的必须具备的强度性能。
抗折强度σ折按下式计算。
抗折强度σ折=3PL/2bh2，(pa)式中：P—试样断裂时的作⽤⼒，（N）；L—试样两⽀点的距离，（m）；b、h—分别为试样的宽度、厚度，（m）。
耐火材料基础知识
1.6 硅藻土：海水或淡水中的微生物——硅藻类的遗体骨 骼（硅壳）堆积而成，本质上是含水的非晶质二氧化硅。
第一节 石英原料的主要类型及SiO2变体
2. SiO2变体的种类及性质
α-石英、β-石英
SiO2的种类
α-鳞石英、β-鳞石英、γ-鳞石英 α-方石英、β-方石英 石英玻璃
第一节 石英原料的主要类型及SiO2变体
★ 耐火材料在烧制过程当中的物理化学变化一般都 未达到烧成温度下的平衡状态，当制品在长期使 用中，受高温和时间的作用，会进一步产生物理 化学变化，从而进一步烧结和物相再结晶和玻璃 化，从而初始制品进一步密实，产生重烧收缩。 但是有的如硅质在高温下产生膨胀。
★ 重烧线变化的大小表明制品高温体积稳定性的好 坏，为了降低耐火制品的重烧收缩或膨胀，在工 艺上一般提高砖坯的成型密度，适当提高烧成温 度或延长保温时间，但不宜过高，以免制品变形 或者进一步玻璃化，从而降低了热震稳定性。
热容
★ 热容（又称比热容）是指常压下加热1公 斤样品使之升温一度所需的热量。
★ 影响热容的因素
耐火材料的热容是随它的化学矿物组成和所处的 温度条件而变化的，通常很少测定热容，检验标 准中也没有规定方法。
重烧线变化
★ 重烧线变化是指将耐火材料试样加热到规定温度， 并恒定一定时间，冷却至室温以后，其线性尺寸 的不可逆变化。
耐火材料分类及性能
耐火材料分类及性能
能承受高温下物理、化学作用而不易损坏或不损坏的确材料，称为耐火材料，是各种工业炉的基础材料之一。
一、耐火材料的分类
按材料高低，通常分为普通耐火材料和特种耐火材料；按材料密度，分为重质耐火材料和轻质耐火材料；按耐火的主要化学成分，分为粘土砖、高铝砖、硅砖、氯化铝砖、石墨和碳制品以及碳化硅制品等。
二、普通耐火材料
普通耐火材料是用量最多，应用而最广的耐火材料。
主要材料见表1.3.1。
表1.3.1 普通耐火材料表
三、特种耐火材料
特种耐火材料，通常具有纯度高、耐高温、抗磨损、抗金属液体或熔渣浸蚀性能优良，常用的材料有工业纯氯化铝机压制品，烧结电熔刚玉制品，烧结电熔刚玉莫来石制品，碳化硅制品，镁砖及镁铝砖，镁铬砖。
四、耐火砖
耐火砖是用耐火材料制成，因而具有耐火材料的特性。
常用的有粘土砖、高铝砖、硅藻砖等。
五、耐火水泥和耐火混凝土
低钙铝酸盐耐火水泥是用优质铝钒土和石灰石按一定比例配合经烧结磨细制成。
低钙铝酸盐水泥同耐火砖细块（如高铝砖、轻质耐火砖细块以及石棉等）掺合可制成耐火混凝土。
六、耐火泥
耐火泥是由胶质材料、掺合材料、骨料按一定比例配合而成。
一般属水硬性耐火混凝土材料。
常用耐火泥有粘土质耐火泥、高铝质耐火泥、硅质耐火泥、镁质耐火泥等。
耐火材料用途
耐火材料用途耐火材料是一种能够在高温环境下保持其结构和性能的材料，具有优异的耐热性、耐磨性和耐腐蚀性。
它在工业生产中具有广泛的用途，下面我们将详细介绍耐火材料的用途。
首先，耐火材料在冶金行业中有着重要的应用。
在冶炼过程中，高温和腐蚀性气体对炉子和炉衬造成严重的侵蚀，而耐火材料能够有效地抵御这些侵蚀，保护冶炼设备的正常运行。
在炼钢和炼铁过程中，耐火材料被广泛用于炉墙、炉顶、炉底等部位，以确保冶炼过程的顺利进行。
其次，耐火材料在建筑材料行业中也扮演着重要的角色。
它常常被用于建造高温窑炉、热处理炉、玻璃窑等工业设备，以及烟囱、炉壁等高温工作环境的构建。
同时，耐火材料也被广泛应用于建筑材料的生产中，例如高温砖、耐火水泥等产品，这些产品在建筑材料市场上有着巨大的需求。
此外，耐火材料还在化工行业中发挥着重要的作用。
在化工生产过程中，许多反应需要在高温环境下进行，这就对反应设备的耐热性提出了较高的要求。
耐火材料被广泛用于化工设备的内衬、隔热层等部位，以确保设备在高温和腐蚀性介质中能够安全、稳定地运行。
除此之外，耐火材料还在电力、玻璃、陶瓷等行业中得到了广泛的应用。
在电力行业，耐火材料常被用于电力设备的内衬、隔热层等部位，以确保设备在高温环境下的安全运行。
在玻璃和陶瓷行业，耐火材料则被用于窑炉、炉墙等部位的构建，以满足高温加工的需求。
总的来说，耐火材料在工业生产中具有着不可替代的作用。
它保护了工业设备的正常运行，确保了生产过程的安全稳定。
随着工业的不断发展，对耐火材料的需求也将不断增加，相信在未来，耐火材料将会有着更加广阔的应用前景。
耐火材料选用原则
耐火材料选用原则一、引言耐火材料是一种特殊的材料，具有极高的耐高温、耐腐蚀性能，广泛应用于冶金、化工、建筑等行业。
在选用耐火材料时，需要根据不同的使用条件和要求进行选择。
本文将介绍耐火材料的选用原则。
二、使用条件与要求1. 使用温度：不同的耐火材料适用于不同的使用温度范围。
2. 腐蚀性：如果使用环境中存在酸碱等腐蚀性物质，需要选择具有较强抗腐蚀性能的耐火材料。
3. 热震稳定性：在温度快速变化或受到机械冲击时，需要选择具有较好热震稳定性的耐火材料。
4. 抗氧化性：在氧化环境中，需要选择具有良好抗氧化性能的耐火材料。
5. 密实度：密实度越高，抗磨损和抗渗透能力越强。
三、常见耐火材料及其特点1. 硅酸盐类耐火材料：主要成分为硅酸盐，具有较好的耐火性能和抗腐蚀性能，适用于中低温环境。
2. 氧化铝类耐火材料：主要成分为氧化铝，具有较好的耐高温性能和抗氧化性能，适用于高温环境。
3. 碳化硅类耐火材料：主要成分为碳化硅，具有极高的耐高温性能和抗磨损性能，适用于极高温环境。
4. 氮化硅类耐火材料：主要成分为氮化硅，具有较好的热震稳定性和抗氧化性能，适用于高温、强酸、强碱等恶劣环境。
四、选用原则1. 根据使用条件选择合适的耐火材料。
例如，在高温、强酸、强碱等恶劣环境中需要选择具有良好抗腐蚀性能的耐火材料。
2. 根据使用要求选择合适的密实度。
例如，在需要抵御磨损和渗透的场合需要选择密实度较高的耐火材料。
3. 根据预算选择合适的价格。
不同种类的耐火材料价格不同，需要根据预算选择合适的耐火材料。
4. 根据生产工艺选择合适的形状和尺寸。
例如，在需要制作复杂形状的零件时，需要选择易于加工成复杂形状的耐火材料。
五、结论在选用耐火材料时，需要根据使用条件和要求进行综合考虑，选择合适的耐火材料。
同时，还需要注意价格和加工难度等因素，以便更好地满足生产需求。
耐火材料分类及性能
耐火材料分类及性能能承受高温下物理、化学作用而不易损坏或不损坏的确材料，称为耐火材料，是各种工业炉的基础材料之一。
一、耐火材料的分类按材料高低，通常分为普通耐火材料和特种耐火材料；按材料密度，分为重质耐火材料和轻质耐火材料；按耐火的主要化学成分，分为粘土砖、高铝砖、硅砖、氯化铝砖、石墨和碳制品以及碳化硅制品等。
二、普通耐火材料普通耐火材料是用量最多，应用而最广的耐火材料。
主要材料见表1.3.1。
表1.3.1普通耐火材料表名称主要化学主要特点常用温度成分粘土Al2 O330~4 热震稳定性好，<1350℃砖8% 弱酸性高铝Al2 O348~7 抗渣性,热震稳定1400~1650砖5% 性好,中性℃半硅SiO2>65% 高温体积稳定抗<1250℃原创内容侵权必究砖15%<Al2O3酸性渣的侵蚀性<30% 好硅砖SiO2≥93% 荷重软化温度高,<1500℃绝热性较差,酸性MgO≥镁砖87%MgO>80% 镁铝Al2O3砖5%~10% 镁铬MgO>60% 砖Cr2O3~40%MgO35~55 镁橄%榄石SiO2砖30~40% 镁硅MgO>82% 砖SiO25~11%高温MgO35~55烧成%耐火度高,抗碱性渣强,绝热性抗水化性,热震稳定性差,碱性与镁砖相似,热震稳定性较好与镁砖相似,热震稳定性较好荷重软化温度稍高,抗渣性比镁砖原创内容侵权必究差荷重软化温度比镁砖高,热震稳定性差荷重软化温度高,抗渣性好,但抗水1600℃以上1600℃以上1600℃以上1500℃以上1600℃以上1600℃以上原创内容侵权必究白云CrO化性差砖50~60%SiO2+Al2O3+Fe2O3≤4%三、特种耐火材料特种耐火材料，通常具有纯度高、耐高温、抗磨损、抗金属液体或熔渣浸蚀性能优良，常用的材料有工业纯氯化铝机压制品，烧结电熔刚玉制品，烧结电熔刚玉莫来石制品，碳化硅制品，镁砖及镁铝砖，镁铬砖。
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耐火材料的六大使用性能
耐火材料的使用性能是指耐火材料在高温下使用时所具有的性能。
包括耐火度、荷重软化温度、重烧线变化、抗热震性、抗酸性、抗碱性、抗氧化性、抗水化性和抗CO侵蚀性等。
（一般）耐火度
耐火度是指耐火材料在无荷重时抵抗高温作用而不熔化的性质，用于表征耐火材料抵抗高温作用的性能。
耐火度与熔点不同，熔点是结晶体的液相与固相处于平衡时的温度。
绝大多数耐火材料都是多相非均质材料，无一定熔点，其开始出现液相到完全熔化是一个渐变过程。
在相当宽的高温范围内，固液相并存，固如欲表征某种材料在高温下的软化和熔融的特征，只能以耐火度来度量。
因此，耐火度是多相体达到某一特定软化程度的温度。
耐火度是指耐火材料在无荷重时抵抗高温作用而不熔化的性质，用于表征耐火材料抵抗高温作用的性能。
耐火度是判定材料能否作为耐火材料使用的依据。
国际标准化组织规定耐火度达到1500℃以上的无机非金属材料即为耐火材料。
耐火度的意义与熔点不同，不能把耐火度作为耐火材料的使用温度。
（二）荷重软化温度
荷重软化温度是耐火材料在一定的重负荷和热负荷共同作用下达到某一特定压缩变形时的温度，是耐火材料的高温力学性质的一项重要指标，它表征耐火材料抵抗重负荷和高温热负荷共同作用下保持稳定的能力。
荷重软化温度是耐火材料在一定的重负荷和热负荷共同作用下达到某一特定压缩变形时的温度，是耐火材料的高温力学性质的一项重要指标，它表征耐火材料抵抗重负荷和高温热负荷共同作用下保持稳定的能力。
耐火材料高温荷重变形温度是其重要的质量指标，因为它在一定程度上表明制品在与其使用情况相仿条件下的结构强度。
决定荷重软化温度的主要因素是制品的化学矿物组成，同时也与制品的生产工艺直接相关
（三）重烧线变化（高温体积稳定性）
首先应当了解耐火材料的高温体积稳定性是指其在高温下长期使用时，制品外形体积或线度保持稳定而不发生永久变形的性能。
对烧结制品，一般以制品在无重负荷作用下的重烧体积变化率或重烧线变化率来衡量。
重烧体积变化也称残余体积变形，重烧线变化也称残余线变形。
耐火制品的重烧变形量对判别制品的高温体积稳定性，保证砌体的稳定性，减少砌体的缝隙，提高其密封性和耐侵蚀性，避免砌体整体结构的破坏，都具有重要意义。
耐火材料的高温体积稳定性是指其在高温下长期使用时，制品外形体积或线度保持稳定而不发生永久变形的性能。
对烧结制品，一般以制品在无重负荷作用下的重烧体积变化率或重烧线变化率来衡量。
重烧体积变化也称残余体积变形，重烧线变化也称残余线变形。
耐火制品的重烧变形量对判别制品的高温体积稳定性，保证砌体的稳定性，减少砌体的缝隙，提高其密封性和耐侵蚀性，避免砌体整体结构的破坏，都具有重要意义。
（四）抗热震性
抗热震形也称耐急冷急热性，它表征耐火制品抵抗温度急剧变化而不破坏的能力。
在实际工作中，耐火材料经常会遭受到温度急剧变化的情况，在很短的时间内工作温度变化很大，这种温度的急剧变化即称为热震作用。
热震作用会导致耐火材料的开裂、剥落和崩塌。
因此，当耐火材料在使用中工作温度有急剧变化时，必须考查其抗热震性。
耐火材料因热震而破坏的过程大致可分为裂纹的形成和裂纹的扩展两个阶段。
在裂纹形成过程中，导致材料产生裂纹的根本原因是材料内的热应力达到了气强度极限，于是便产生裂纹。
在加热时，常在耐火材料内部产生裂纹，而在冷却时，常在耐火材料表面产生裂纹。
要提高材料的抗热震性，避免材料产生裂纹，必须提高材料的强度，特别是抗拉强度、剪切强度，以提高抵抗裂纹形成的能力，同时应降低材料的弹性模量及泊松比，从而降低可能产生的热应力。
抗热震形也称耐急冷急热性，它表征耐火制品抵抗温度急剧变化而不破坏的能力。
在实际工作中，耐火材料经常会遭受到温度急剧变化的情况，在很短的时间内工作温度变化很大，这种温度的急剧变化即称为热震作用。
热震作用会导致耐火材料的开裂、剥落和崩塌。
因此，当耐火材料在使用中工作温度有急剧变化时，必须考查其抗热震性。
要提高材料的抗热震性，避免材料产生裂纹，必须
提高材料的强度，特别是抗拉强度、剪切强度，以提高抵抗裂纹形成的能力，同时应降低材料的弹性模量及泊松比，从而降低可能产生的热应力。
（五）抗渣性
抗渣性是指耐火材料在高温下抵抗炉渣的侵蚀和冲刷作用的能力。
这里炉渣的概念从广义上来说是指高温下与耐火材料相接处的治金炉渣、燃料灰分、飞尘、各种材料和气态物质等。
抗渣性是指耐火材料在高温下抵抗炉渣的侵蚀和冲刷作用的能力。
这里炉渣的概念从广义上来说是指高温下与耐火材料相接处的治金炉渣、燃料灰分、飞尘、各种材料和气态物质等
（六)耐真空性
通常耐火材料在常温下的蒸汽压都很低，可以认为是极为稳定不挥发的。
但在高温减压下工作时，其挥发性将成为不可忽视的问题，会因其挥发减量而造成损耗，加速其损坏。
在这种条件下与在高温常温大气压下使用不同，买真空性成为耐火材料必须具备的重要特征之一。
通常耐火材料在常温下的蒸汽压都很低，可以认为是极为稳定不挥发的。
但在高温减压下工作时，其挥发性将成为不可忽视的问题，会因其挥发减量而造成损耗，加速其损坏。
在这种条件下与在高温常温大气压下使用不同，耐真空性成为耐火材料必须具备的重要特征之一。