耐火材料性能指标
耐火材料种类、性能及检测
耐火材料种类、性能及检测目前，工业上使用的耐火材料种类繁多，性能各异，涉及工业生产的各个领域。
生产水泥使用的耐火材料应满足水泥生产工艺的要求，本文针对水泥回转窑系统使用耐火材料的种类及性能，从耐火砖和耐火浇注料二个方面进行介绍。
第一节回转窑工艺特性对耐火材料的要求一、简介回转窑的工艺特性：1．窑温高，对耐火材料的损坏加剧，水泥熟料熔体中的C3A（铝酸三钙）、C4AF（铁铝酸四钙）等侵蚀程度加大，窑内过热导致热应力破坏加剧。
2．窑速快，单位产量加大，机械应力和疲劳破坏加大。
3．碱、氯、硫等组分侵蚀严重，硫酸盐和氯化物等挥发、凝聚、反复循环富集，加剧结构剥落损坏。
4．窑径大，窑皮的稳定性差。
5．窑系统结构复杂，机械电气设备故障增加，频繁开停窑导致热震破坏加剧。
二、预分解窑对耐火材料的要求1．常温力学强度和高温结构强度要高，窑内不管烧成状况的好坏，窑内温度在10000C以上，要求耐火砖荷重软化温度高。
2．热震稳定性要好，即抵抗窑温剧烈变化而不被破坏的能力好。
在停窑，开窑以及窑运转状态不稳定的情况下，窑内的温度变化较大，要求窑衬在温度剧烈变化的情况下，不能有龟裂或者剥落，要求在操作时尽量使窑温稳定。
3．抗化学侵蚀性要强，在窑内烧成时，所形成的灰分、熔渣、蒸气会对窑衬产生侵蚀。
4．耐磨及力学强度要高，窑内生料的滑动及气流中粉尘的磨擦，对窑衬造成磨损。
尤其是开窑的初期，窑内还没有窑皮保护时更是如此。
窑衬还要承受高温时的膨胀应力及窑筒体椭圆变形所造成的应力。
要求窑衬要有一定的力学强度。
5．窑衬具有良好的挂窑皮性能，窑皮挂在衬砖上，对衬砖有保护作用，如果衬砖具有良好的挂窑皮性能并且窑皮也能够维持较长时间，可以使窑衬不受侵蚀与磨损。
6．气孔率要低，如果气孔率高会造成腐蚀性的窑气渗透入衬砖中凝结，毁坏衬砖，特别是碱性气体。
7．热膨胀安定性能要好，窑筒体的热膨胀系数虽大于窑衬的热膨胀系数。
但是窑筒体温度一般都在280-450度左右，而窑衬砖的温度一般都在800度以上，在烧成带温度有1500度，窑衬的热膨胀比窑筒体要大，窑衬容易受压力造成剥落。
窑炉基本结构、耐火材料
≤16 ≥3.05 ≥65 ≥1700 1.95% ≥20
≤15 ≥3.1 ≥70 ≥1700 1.95% ≥20
12 3.22
≥100 ≥1700
1.8%
≥15
窑炉各部位耐火材料 投料池 熔化部 （熔化区和澄清区） 卡脖 冷却部 小炉 蓄热室 烟道 烟囱
耐火材料的侵蚀
窑体侵蚀的一般机理 耐火材料在玻璃熔窑中所处的环境非常严 酷。玻璃熔制是在高温下进行的，热点区的最 高温度达到1600℃甚至更高。配合料、玻璃液 及碱蒸气与耐火材料之间的侵蚀反应与温度成 指数函数关系，即随着温度的升高，侵蚀急剧 增大。经验表明，在正常熔制作业温度范围内， 每升高50℃，耐火材料侵蚀速率增加一倍。
互动问题
计算熔窑的熔化率 已知：熔窑负载（每天熔化量为500吨）， 熔窑尺寸如图，计算该熔窑的熔化率。
20m
14.5m
11m
末对小炉中心线
熔窑的基本结构
3、熔化部 熔化部的结构包括大碹、胸墙、池壁、池 底以及相应的钢结构。
大碹 小炉 蓄热室 胸墙
池壁 池底
熔窑的基本结构
3.1大碹 大碹是熔窑的顶盖，从结构安全角度来讲，是熔窑 非常关键的部位。
硅质耐火材料
指标 SiO2 Al2O3 Fe2O3 显气孔率 真比重 常温耐压强度 优质硅砖
≥96 ≤0.3 ≤0.6 ≤20
普通硅砖
≥95 ≤0.5 ≤1.0 ≤21 ≤2.37 ≥29.4
2.32~2.33
≥40
荷软温度
≥1680
≥1660
粘土质耐火材料
Al2O3 含量在30~48%，其余主要是SiO2。
耐火材料的侵蚀
2、池壁的侵蚀 池壁的侵蚀主要是在玻璃液面线处和多砌 层的池壁的水平缝处，因为这里存在气体、液 体、固体三相界面，三相界面的侵蚀反应使上 述部位受到加速侵蚀。因此，在多砌层池壁结 构中，上层池壁用抗侵蚀能力强的耐火材料以 耐液面线处的剧烈侵蚀。下层池壁可使用多个 窑期，但多砌层池壁的水平缝处易有气泡积聚， 尤其在更换上层池壁砖后，与其相接的下层池 壁已有局部蚀损时，将使新换的上层池壁砖底 面暴露，造成了向上钻蚀的条件，这将使玻璃 质量受到直接影响。
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。
火电厂耐火材料技术指标
一、耐火浇注料：适用于炉内中、低温和烟道炉顶等部位的内衬。
1、密度：≥2000Kg/ M32、耐压强度：≥25Mpa3、抗折强度：≥5Mpa4、热震稳定性：≥15次(900℃*3H,水冷)5、耐火度：：≥1650℃二、高强度耐火浇注料：适用于炉内中、高温部位、抗渣侵蚀性能要求较高的区域。
1、密度：≥2200Kg/ M32、耐压强度：≥30Mpa3、抗折强度：≥6Mpa4、热震稳定性：≥20次(900℃*3H,水冷)5、耐火度：：≥1710℃三、钢纤维增强耐火浇注料：适用于需要抗拉强度大和抗热震性能高的如折烟角、炉烘等部位。
1、密度：≥2350Kg/ M32、耐压强度：≥60Mpa 110℃*24h≥35Mpa 1000℃*3h3、抗折强度：≥9Mpa 110℃*24h≥5Mpa 1000℃*3h4、1100℃室温水急冷急热循环5次后抗折强度：≥4Mpa5、耐火度：：≥1710℃6、烧后线变化率：±0.4%四、耐磨耐火浇注料：适用于旋风炉、燃煤炉卫燃带等煤灰冲击和磨蚀严重、高温部位的内衬。
1、密度：≥2500Kg/ M32、耐压强度：≥90Mpa 110℃*24h≥110Mpa 1000℃*3h3、抗折强度：≥13Mpa 110℃*24h≥15Mpa 1000℃*3h4、热震稳定性：≥25次(900℃*3H,水冷)5、耐火度：：≥1780℃6、耐磨性：≤8cm3(GB/T18301-2001)五、碳化硅耐磨耐火浇注料：碳化硅耐磨浇注料是以优质耐磨耐高温材料棕刚玉和耐磨、高导热材料碳化硅为基料，按严格的配方复合而成，具有高温强度好、耐磨抗冲刷、高导热、抗热震、耐腐蚀、密封性好速凝早强等诸多特点，是近年来对耐磨、高导性能要求高的部位最为理想的换代产品。
1、密度：≥2800Kg/ M32、耐压强度：≥90Mpa 110℃干燥后≥140Mpa 1350℃烧后3、抗折强度：≥12Mpa 110℃干燥后≥25Mpa 1350℃烧后4、热震稳定性：≥45次(850℃，水冷)5、耐火度：≥1790℃6、耐磨性：≤6cm3(GB/T18301-2001)7、SiC ：≥50%一、微膨胀耐火可塑料：适用于锅炉敷管炉墙内层、烟道和炉顶等部位的内衬。
耐火等级和耐火时间
耐火等级和耐火时间耐火等级和耐火时间是评估材料在火灾条件下的耐火性能的重要指标。
耐火等级是指材料能够承受的火焰温度和火焰作用时间的能力。
耐火时间则是指材料能够在火焰作用下保持其功能和结构完整的时间。
耐火等级一般由字母和数字组成，常用的有A、B、C、D、E、F等级。
其中A级耐火等级最高，能够承受最高温度和最长时间的火焰作用。
耐火等级通常由国家标准或行业标准规定，不同等级的材料在火灾条件下的表现也有所差异。
耐火时间则是评估材料在火灾条件下能够保持其功能和结构完整的时间。
耐火时间一般由分钟或小时表示，常见的有30分钟、60分钟、90分钟、120分钟等。
耐火时间越长，材料在火灾中的保护能力也越强。
不同材料的耐火等级和耐火时间取决于其自身的物理和化学性质。
耐火材料通常具有较高的熔点和热稳定性，能够有效阻止火焰的蔓延和热量的传导。
常见的耐火材料包括石膏板、玻璃纤维、陶瓷等。
耐火等级和耐火时间的评估是通过一系列标准化测试来进行的。
在耐火测试中，材料样品将暴露在特定的火焰温度和时间下，观察其是否能够保持完好无损。
测试结果将根据材料的表现来确定其耐火等级和耐火时间。
耐火等级和耐火时间的评估对于建筑物和设备的防火安全至关重要。
根据建筑物的用途和防火要求，不同区域和部位的材料需要具备不同的耐火等级和耐火时间。
例如，在高层建筑中，楼梯间、疏散通道和防火门等部位需要选择具有较高耐火等级和耐火时间的材料，以确保人员的安全疏散和建筑物的结构完整。
耐火等级和耐火时间的评估也对于工业设备的防火安全具有重要意义。
在化工、电力、石油等行业中，许多设备需要在高温和火灾条件下正常运行。
因此，这些设备的外壳和隔热层通常采用具有较高耐火等级和耐火时间的材料，以保证设备的安全运行。
为了提高建筑物和设备的防火性能，不仅需要选择具有合适耐火等级和耐火时间的材料，还需要合理设计防火系统，包括火灾报警系统、自动喷水系统和防火隔离设施等。
同时，定期进行防火设施的检测和维护也是确保防火安全的重要措施。
窑炉设计
窑炉分类：连续式和间歇式连续式的主要是隧道窑，间歇式的有倒焰窑耐火材料分类：1、硅质和硅酸铝质耐火材料有粘土砖含氧化铝30-40%，氧化硅50-65%少量碱金属氧化物。
半硅砖氧化铝少于30%，氧化硅大于65%。
高铝砖氧化铝46%以上，其耐火温度和荷重软化点比粘土砖高，化学稳定性好，但热稳定性低。
硅砖含氧化硅93%以上。
刚玉砖。
2、镁质和锆质有镁硅砖、镁砖、镁铝砖、含锆耐火材料有锆石英砖等。
3、碳化硅耐火材料耐火材料的性能指标：1、耐火度：指材料在高温下抵抗熔化的性能。
2、荷重软化点：指耐火材料在一定压强下加热，发生一定变形和坍塌的温度。
3、热稳定性：4、化学稳定性：5、高温体积稳定性（尺寸稳定性）：燃料的燃烧：隧道结构包括四个部分：1、窑体：由窑墙、窑顶和窑车衬砖围成码烧坯体的空间。
是传热和坯体进行物化反应的主要场地。
2、窑内输送设备：一般是窑车，还有输送带、推板等，轻型窑车隧道窑是发展方向。
3、燃烧设备：4、通风设备：使窑内的气流按一定的方向流动，并维持窑内温度、气氛、压力制度。
隧道窑的基本原理、传热技术、气体流动：1、原理：包括燃料燃烧、气体力学、传热。
隧道窑内的气体流动：（一）各种压头对气体流动的影响：几何压头、静压头、动压头、阻力损失压头。
（二）料垛码法对流速流量的影响：2、隧道窑内的传热：方式有三：导热、对流传热、热辐射。
（计算）主要是燃烧产物的气体辐射传热和强制对流传热，与电热窑炉的传热方式不同。
3、烧成制度：包括压力制度、气氛制度、温度制度。
烧成阶段：4、隧道窑炉的改善措施：电热窑炉的优缺点：不需要燃烧设备、通风设备，结构简单、加热空间紧凑、空间热强度较高，热效率高、制品不受烟气和灰影响，温度便于精确控制，产品质量好。
电热元件一般要有保护气氛，元件消耗大，设备昂贵。
电阻炉分类：采用电热元件将电能转换成热能以加热工件的设备（一）间歇操作电阻炉：箱式、井式（立式）（二）半连续操作电阻炉：钟罩式、台车式（三）连续操作：窑车式电热隧道窑、传送带式电阻炉电热体材料满足条件和性质：1、发热温度满足工要求。
耐火材料沥青残碳量
耐火材料沥青残碳量耐火材料是一种具有抗高温性能的材料，广泛应用于高温工业领域。
沥青残碳量是评估耐火材料耐火性能的重要指标之一。
本文将围绕耐火材料沥青残碳量展开讨论，探究其对耐火性能的影响。
我们需要了解什么是耐火材料的沥青残碳量。
沥青是一种黑色或棕色的有机物质，主要成分是碳氢化合物。
在制备耐火材料时，常会使用沥青作为粘结剂，将各种耐火颗粒粘结在一起。
而沥青残碳量则是指在高温条件下，沥青中未燃烧的残留物质的含量。
耐火材料的沥青残碳量直接影响着耐火性能。
一般来说，沥青残碳量越高，耐火性能越好。
这是因为沥青中的残碳具有很好的隔热性能和耐化学侵蚀能力，能够有效地减少热量传导和化学反应，提高耐火材料的使用寿命。
然而，沥青残碳量过高也会对耐火性能产生负面影响。
当沥青残碳量过高时，耐火材料的热稳定性会下降，易受热膨胀和热震的影响，导致材料破裂或脱落。
因此，在制备耐火材料时，需要控制沥青残碳量的范围，以保证材料的稳定性和耐久性。
为了降低沥青残碳量，可以采取以下措施。
首先，选择合适的沥青粘结剂。
不同类型的沥青在高温条件下的残碳量有所差异，应根据具体需求选择适合的沥青类型。
其次，可以添加一些助燃剂或氧化剂。
助燃剂能够促进沥青的燃烧，减少残碳的生成；而氧化剂则能够加速沥青的氧化反应，降低残碳量。
此外，还可以调整制备过程中的温度和时间，以控制沥青的燃烧程度。
除了沥青残碳量，耐火材料的其他性能指标也需要进行综合考虑。
例如，耐火材料的耐火极限是指材料能够承受的最高温度，直接影响着材料的使用范围。
此外，耐火材料还需要具有一定的抗压强度、耐化学侵蚀能力和导热性能等。
因此，在实际应用中，需要综合考虑这些指标，选择合适的耐火材料。
耐火材料的沥青残碳量是评估耐火性能的重要指标之一。
适当控制沥青残碳量可以提高耐火材料的耐火性能和使用寿命。
通过选择合适的沥青类型、添加助燃剂或氧化剂以及调整制备过程等措施，可以降低沥青残碳量，提高耐火材料的热稳定性和耐久性。
1.5耐火材料的使用性能
莫来石和作为莫来 硅酸盐玻璃相800～900℃下 石基质的大量的硅 开始转变为粘度大的液相。 酸盐玻璃相组成
耐火制品在与其使用情况相近的条件下的结构强度与变形 情况，因而是耐火制品的重要性能指标。
陶瓷工业用耐火材料--------耐火材料的使用性能
耐火制品的荷重软化温度 制品的化学-矿物组成 制品的组织结构 制品的显微结构 制品的液相的性质、 制品的结晶相与液相的比例及相互作用。
陶瓷工业用耐火材料--------耐火材料的使用性能
陶瓷工业用耐火材料--------耐火材料的使用性能
粘土砖： 荷重变形曲线比较平坦，开始变形温度较低，与40％
变形温度间相差达200～250℃。
硅砖 镁砖
开始变形温度与40％变形 温度差很小
达到变形的温度立刻破坏 达到40％变形前即溃裂
开始变形温度 其耐火度之间的差数不同
硅砖只差几十度 镁砖却差近千度
陶瓷工业用耐火材料--------耐火材料的使用性能
荷重变形曲线 不同的原因：
晶体形成网络骨架,
变形温度高
①存在的结晶相、 晶体构造和性状
晶体以孤岛状分散于液 相中,变形温度由液相的
含量及粘度所决定
②晶相和液相的数量及 液相在一定温度下的粘度
③晶相与液相的相互作用， 会改变液相的数量和性质。
陶瓷工业用耐火材料--------耐火材料的使用性能
各种耐火材料的荷重变形曲线 1－高铝砖(Al2O370％)；2－硅砖，3－镁砖，4，6－粘土砖；5－半硅砖
陶瓷工业用耐火材料--------耐火材料的使用性能
几种耐火制品的0.2Mh荷重变形温度(℃)
砖种
0.6％变
形温度 TH
硅砖(耐火度1730℃)
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
6 ～ 12h ≥6
半石墨化-碳化硅砖技术性能指标 项目 固定碳 碳化硅 体积密度 显气孔率 耐压强度 抗折强度 耐碱性 导热系数 透气度 铁水溶蚀指数 单位 % % g/cm3 % MPa MPa W/m.k mda % 数值 ≥40 ≥50 ≥1.87 ≤15 ≥40 7 u或lc ≥16 ≤40 50
烧成微孔铝碳砖WLT-3理化指标 项目 单位 指标 Al2O3（%） ≥55 ％ C ≥9 ％ TFe ≤1.5 ％ MPa ≥50 常温耐压强度 3 ≥2.55 体积密度 g/cm ≤18 显气孔率 ％ W/(m.k)(0℃-800 ≥13 导热系数 ≤15 抗碱性(强度下降率) ％ 透气度 um2 ≤1.97×10-3 um ≤1 平均孔径 % ＜1um孔容积 ≥70 注:孔径分布检测范围0.006um-360um 碳化硅砖技术性能指标 单位 % g/cm3 % MPa ℃ ℃
烧成微孔铝碳砖泥浆理化指标 项目 Al2O3（%） C SiC 挥发分 体积密度 挤压缝试验 粘结剂抗折强度(300℃固化) 抗碱性(强度下降率) 使用温度 ％ ℃ 单位 ％ ％ ％ ％ g/cm3 ％ ≥42 ≥10 ≥8 ≤37 ≥2.55 ≤1.0 ≥6 ≤15 常温 指标
注:配比:细粉 65±5%,结合剂 35±5%
项目 碳化硅 Байду номын сангаас积密度 显气孔率 耐压强度 热振稳定性 耐火度 荷重软化温度
数值 ≥80 ≥2.54 ≤19 ≥90 ≥40 1790 1610 0.2×0.6(MPa×%)
冷却壁所需耐火泥浆标准 1、氮化硅（Sialon）结合碳化硅镶砖用泥浆性能指标： SiC≥83%; Fe2O3≤0.8, 抗折粘接强度： （110℃×24h 时间）≥10MPa, （1300℃×3h 时间）≥8MPa， 粒度：+0.5mm≤2%,-0.074mm≥55%, 粘结时间：1～2min
烧成微孔铝碳砖 WLT-2 理化指标：
项 目 Al2 O3 C TFe 常温耐压强度 体积密度 显气孔率 导热系数 铁水溶蚀指数 透气度 抗碱性（强 度下降率） 平均孔径 ＜ 1 μ m 孔容积 单 位 指 标 ％ ≥ 60 ＞ 12 ％ ％ ≤ 1.5 MPa ≥ 60 3 ≥ 2.65 g/cm ≤ 16 ％ ≥ 13 W/(m ・ k) ≤3 ％ -3 2 μ m (mDa) ≤ 1.97 × 10 ≤ 10 ％ μm ≤1 ≥ 70 ％
2、粘土砖泥浆性能指标： 项目 水玻璃结 合粘土质 耐火泥浆 BNN-163 Al2O3（%） 耐火度（℃） ≥40 1670～ 1690 荷重软化温度（T2.0） （℃） 抗折粘接强 110℃烘干后 度（MPa） 烧后 ≥8 ≥10 ≥1200 ≥2 ≥5.9 ≥1370 ≥1 ≥2.9 磷酸盐结 合粘土质 耐火泥浆 NP-45 ≥45 ≥1750 NQ-42 ≥42 1690 粘土质耐 火泥浆
常用捣打料的理化指标：
项 目 C SiC Al2 O3 常温耐压强度 体积密度 固化时间（ 25 ℃ ) 导热系数 碳化硅捣打料 ≤5％ ≥ 50 ％ ≤ 25 ％ ≥ 40MPa
≥ 2.3g/cm3
炭素捣打料 ≥ 25 ％ ≥ 20 ％ ≥ 25 ％ ≥ 30MPa
≥ 1.9g/cm3
6 ～ 12h ≥6
磷酸浸渍高密度粘土砖理化指标：
项 目 P Al2 O3 Fe2 O3 常温耐压强度 体积密度 显气孔率 重烧线收缩（ 1400 ℃× 3h ） 荷重软化点 耐火度 热震稳定性（ 1100 ℃水冷） 抗碱性（ 1100 ℃× 3h ）侵入深度 单 位 ％ ％ ％ MPa g/cm3 ％ ％ ℃ ℃ 次 mm 指 标 ≥ 1.4 ≤ 45 ≤ 1.8 ≥ 60 2.3 ≤ 13 ≤ 0.2 ≥ 1430 ≥ 1730 ≥5 ＜ 1.5
（1000℃） （1200℃） （1200℃） 抗剪粘结强 110℃烘干后 度（MPa） 粒度（%） 1200℃热态 ＞0.5mm 100 ≤1mm ＜0.076mm 粘结时间（S） 加水量（外加） （%） ＞50 ≥50 60～120 25～30 25～30 ≥50 ≤1 ≥0.78 ≥0.196 ≤1