耐火材料基础知识
耐火材料基础知识培训教材
耐火材料基础知识培训教材第一章耐火材料的概述耐火材料是指能够在高温下保持化学和物理稳定性的材料。
它们广泛应用于冶金、建筑、石油化工等领域，扮演着至关重要的角色。
本章将介绍耐火材料的定义、应用领域以及基本分类。
1.1 定义耐火材料是在高温条件下依然具备稳定性和耐久性的材料。
它们能够承受高温环境下的物理、化学和热力学变化，同时保持其结构和性能的稳定性。
1.2 应用领域耐火材料广泛应用于多个领域，包括冶金、建筑、石油化工、玻璃制造等。
在冶金行业中，耐火材料主要用于高炉、转炉、电炉等设备的内衬和衬板。
在建筑领域，耐火材料用于隔热、防火和保温等应用。
在石油化工行业中，耐火材料则被广泛用于炼油、化工等过程中的高温设备。
1.3 分类根据材料的组成和结构，耐火材料可以分为酸性、碱性和中性耐火材料。
酸性耐火材料主要由二氧化硅和二氧化铝等成分组成，适用于酸性环境下的高温应用。
碱性耐火材料一般以氧化镁和氧化镁钙等为主要成分，适用于碱性和一般酸性环境下。
中性耐火材料则是一种介于酸性和碱性之间的材料，常见的成分包括三氧化二铝和高岭土等。
第二章耐火材料的性能耐火材料的性能直接影响其使用效果和寿命。
本章将介绍耐火材料常见的性能指标和测试方法。
2.1 耐火度耐火度是指材料能够承受的最高温度，也是评估耐火材料抗高温性能的重要指标。
常见的测试方法包括耐火度试验和热震稳定性试验。
2.2 抗侵蚀性耐火材料在高温条件下可能会遭受熔融物质的侵蚀，因此抗侵蚀性是评估其使用寿命的重要指标。
常用的测试方法包括浸蚀试验和冶金渣侵蚀试验。
2.3 导热性耐火材料在高温下的导热性能直接关系到其隔热效果和能耗。
热导率是评估导热性的常用指标，可以通过热导率仪进行测试。
2.4 强度耐火材料的强度决定了其承受力和抗震性能。
抗折强度和抗压强度是评估耐火材料强度的常用指标，可以通过机械试验仪进行测试。
第三章耐火材料的制备和加工耐火材料的制备和加工过程对最终产品的性能和质量具有重要影响。
耐火材料结构与性能基础
耐火材料结构与性能讲义重点介绍常用耐火材料的结构、基本性能等知识。
耐火材料可用作高温窑炉等热工设备的结构材料以及工业用的高温容器和部件，能承受在其中进行的各种物理化学变化及机械作用。
是冶金、玻璃、水泥、陶瓷、机械热加工、石油化工、动力和国防工业等高温工业所必须的重要基础材料。
需要了解和掌握的一些内容：定义和概念；不同耐火材料制品的组成、性能； 耐火材料力学性能和结构的关系 耐火材料热震稳定性和结构的关系 耐火材料抗侵蚀性能和结构的关系 耐火材料的耐碱性；其它镁砖高铝砖刚玉砖镁铬砖相关基础知识一、耐火材料的定义传统的定义：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℃的非金属材料及制品；二、耐火材料的分类主要有使用温度、化学属性、组成、生产工艺、材料形态等多种分类方法。
1、根据耐火度的高低普通耐火材料：1580℃～1770℃高级耐火材料：1770℃～2000℃特级耐火材料：>2000℃2、依据形状及尺寸的不同标普型：230mm×113mm×65mm；不多于4个量尺，（尺寸比）Max:Min<4:1；异 型：不多于2个凹角，（尺寸比）Max:Min<6:1； 或有一个50～70°的锐角；特异型：（尺寸比） Max:Min<8:1；或不多于4个凹角；或有一个30～50°的锐角；3、从外观来分砖制品：烧成砖、不烧砖；散状耐火材料；4. 按化学属性分类大致可分为酸性耐火材料、中性耐火材料、碱性耐火材料。
化学属性对于了解耐火材料的化学性质，判断耐火材料在实际使用过程中与接触物之间的化学作用情况具有重要意义。
耐火材料在使用过程中除承受高温作用外，往往伴随着熔渣（液态）及气体等化学侵蚀。
为了保证耐火材料在使用中有足够的抵抗侵蚀介质侵蚀能力，选用的耐火材料的化学属性应与侵蚀介质的化学属性相同或接近。
（1）酸性耐火材料通常是指其中含有相当数量二氧化硅的耐火材料。
耐火材料概论
耐火材料概论耐火材料是指在高温环境下具有一定耐火性能的材料。
它们主要用于冶金、建材、化工和机械等行业中的高温设备和工艺中，起到保护和隔热的作用。
耐火材料的种类繁多，根据不同的应用场景和要求，可以选择不同类型的耐火材料。
一、耐火材料的分类根据耐火材料的化学成分和物理性质，可以将其分为无机非金属耐火材料和有机耐火材料两大类。
1. 无机非金属耐火材料无机非金属耐火材料是指由无机物质制成的耐火材料，包括氧化物、氮化物、碳化物等。
常见的无机非金属耐火材料有氧化铝、氧化镁、二氧化硅等。
这些材料具有高熔点、高耐火度、化学稳定性好等特点，适用于高温环境下的使用。
2. 有机耐火材料有机耐火材料是指由有机物质制成的耐火材料，主要包括有机树脂、有机纤维等。
这些材料具有良好的隔热性能和耐火性能，适用于一些特殊的高温环境。
二、耐火材料的应用耐火材料广泛应用于各个行业的高温设备和工艺中，主要包括以下几个方面：1. 冶金行业在冶金行业中，耐火材料主要用于高炉、转炉、电炉等冶炼设备中。
这些设备在高温条件下工作，需要具备耐火、耐磨、耐腐蚀等性能，以保证设备的正常运行和寿命。
2. 建材行业在建材行业中，耐火材料主要用于窑炉、窑炉衬里等设备中。
这些设备在生产过程中需要承受高温和化学腐蚀的作用，因此需要选择具有良好耐火性能和化学稳定性的材料。
3. 化工行业在化工行业中，耐火材料主要用于反应釜、管道、储罐等设备中。
这些设备在化学反应过程中需要承受高温和腐蚀的作用，因此需要选择具有耐火、耐腐蚀等性能的材料。
4. 机械行业在机械行业中，耐火材料主要用于燃烧室、炉膛、热风炉等设备中。
这些设备在燃烧过程中需要承受高温和热冲击的作用，因此需要选择具有耐火、耐热冲击等性能的材料。
三、耐火材料的性能要求耐火材料在高温环境下需要具备一定的性能要求，主要包括以下几个方面：1. 耐火度耐火度是指耐火材料在高温环境中能够保持稳定的性能和结构的能力。
耐火度越高，材料在高温环境下的使用寿命越长。
耐火材料基础知识
我国耐材行业存在的问题
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耐火材料工业面临的挑战
（1）用户工业由于科技进步，如钢铁工业直接还原 铁技术、淘汰平炉，减少模铸、转炉溅渣护炉等， 是的耐材的消耗量下降，如日本吨钢耐材消耗降 到了8kg。 （2）满足钢铁质量和品种结构优化的需求对耐材 的苛刻要求。 （3）环保和生态对耐材的苛刻要求。如：六价铬 的公害，石棉、耐火纤维致癌，粉尘，矽肺病， 煤、沥青、树脂所致有害气体排放，某些原料的 放射性等
1
烹饪熟食
……
取暖避寒
火
烧陶炼金 开荒造田 驱兽围猎
火，是人类驯 化的第一种自 然力，也是人 类掌握的最伟 大的自然力
2
火
甲骨文的“火”，酷似燃烧的火焰，是十 分典型的象形文字。 经由金文的过度，小篆字形的“火”仅保 留了火焰的抽象本意。 汉字中，凡用“火”构建的文字，大都与 火及火的使用有关。
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中国耐火材料产业的优势
原料优势 （铝矾土矿、菱镁矿得天独厚，
合成原料齐全）
产业优势 （厂家多、分布广，品种全，劳力
廉）
市场优势 （用户工业多，消耗多） 人才优势 （每年毕业本科生600名左右，研
究生100人左右）
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中国耐火材料工业蓬勃发展
主要是我国的资源优势、劳动力优势和经 济建设强劲内需拉动所致。如： ●西部开发 ●振兴东北老工业基地 ●西气东输 ●中部崛起 ●南水北调 ●汽车工业 ●高速公路、铁路、房地产等
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2011年耐材行业生产运行情况
国内耐材企业通过自身发展和联合重组等方式扩 大企业规模，逐步形成了一批具有较强竞争力的 大型耐材企业。2011年国内前15名耐材企业销售 收入情况见下图：
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《耐火材料基础知识》课件
在铜、铝等有色金属的冶炼和加工过程中，耐火 材料也扮演着重要的角色，对于保护炉衬和提高 产品质量具有重要作用。
核能领域
核能领域对于耐火材料的要求极高，需要具备优 良的高温性能、化学稳定性和抗辐照性能，为核 能技术的发展提供支撑。
耐火材料的发展趋势
高性能化
提高耐火材料的性能指标，以满足高温、高速、 高负荷等苛刻工况的需求。
复合耐火材料
通过将不同材质的耐火材 料进行复合，形成具有多 重性能的复合耐火材料， 以满足复杂工况的需求。
绿色耐火材料
研发低污染、低能耗的绿 色耐火材料，减少对环境 的负面影响，推动耐火材 料行业的可持续发展。
耐火材料的应用前景
1 2 3
钢铁工业
随着钢铁工业的发展，对耐火材料的需求量不断 增加，尤其在高炉、连铸和轧钢等关键部位，需 要高性能的耐火材料。
维护保养
为了延长耐火材料的使用寿命，需要 定期进行维护保养，如检查、修复、 更换等。
环境友好
耐火材料在使用过程中应尽量减少对 环境的污染，符合可持续发展的要求 。
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耐火材料的发展趋势与展望
新型耐火材料的研发
纳米级耐火材料
利用纳米技术，开发出具 有高性能的纳米级耐火材 料，具有更佳的抗热震性 能和高温强度。
环保化
加强环保意识，研发低污染、低能耗的耐火材料 ，推动行业的可持续发展。
智能化
利用传感器、物联网等先进技术，实现耐火材料 的智能化监控和管理，提高生产效率和安全性。
晶体结构
指耐火材料中的晶体颗粒的大小 、形状、取向及分布情况，对耐 火材料的力学性能和高温性能有
重要影响。
玻璃质结构
指耐火材料中的玻璃质成分的粘度 、流动性及稳定性等，对耐火材料 的抗热震性能和高温性能有一定影 响。
耐火材料生产基本知识培训
耐火材料生产基本知识培训1. 耐火材料的定义和分类耐火材料是一种能够在高温环境下保持物理和化学性能的材料。
根据其化学成分和物理性质的不同，耐火材料可以被分为不同的分类。
常见的耐火材料分类包括：1.1 无机非金属耐火材料这类耐火材料主要指的是石英、金刚石、陶瓷等无机非金属材料，具有高温稳定性和较好的耐磨性能，在高温环境下表现出较好的耐火性能。
1.2 碱金属耐火材料碱金属耐火材料指的是含有碱金属元素（如钠、钾等）的材料，这类材料在高温下具有良好的耐火性能，主要用于耐酸、耐碱等特殊环境中。
1.3 碱土金属耐火材料碱土金属耐火材料是指含有碱土金属元素（如镁、钙等）的材料，这类材料在高温下具有较好的耐火性能，常用于建筑材料和耐火材料制品中。
1.4 硅酸盐耐火材料硅酸盐耐火材料是指以硅酸盐为主要成分的耐火材料，具有高温稳定性、低热膨胀系数和优良的机械性能，广泛应用于冶金、建筑等领域。
2. 耐火材料的生产工艺2.1 原料准备耐火材料的生产首先需要准备原料。
原料的选取对耐火材料的性能和质量起着重要的影响。
通常情况下，原料需要经过破碎、筛分等处理工艺，以确保原料的颗粒大小和物理性能符合要求。
2.2 配料混合经过原料准备后，需要将不同的原料按照一定的配方混合在一起。
配料的混合需要考虑原料的比例、颗粒大小、密度等因素，以确保混合后的配料具有良好的均匀性和稳定性。
2.3 成型和成型配料混合完成后，需要将混合料进行成型。
常见的成型方法包括挤压成型、压制成型、注塑成型等。
成型后的耐火材料需要进行烘干和烧结等处理，以确保成型体的稳定性和耐火性能。
2.4 后续加工和检验成型和烘干后的耐火材料需要进行后续加工和检验。
常见的加工方法包括切割、打磨等，以改善耐火材料的表面质量和尺寸精度。
检验主要包括外观检查、尺寸检测、物理性能测试等，以确保耐火材料的质量和性能达到要求。
3. 耐火材料的应用领域耐火材料在各个领域中都有广泛的应用。
常见的应用领域包括：3.1 钢铁冶金耐火材料在钢铁冶金行业中起着至关重要的作用。
电炉(矿热炉、电弧炉)耐火材料基础知识、分类、特性与选择方法
电炉（矿热炉、电弧炉）耐火材料基础知识、分类、特性与选择方法一、分类1、耐火材料按化学矿物组成可以分为8类：硅质材料。
硅酸铝质材料。
镁质材料。
白云石质材料。
鉻质材料。
炭质材料。
锆质材料。
特种耐火材料。
2、耐火材料按化学特性可以分为3类：酸性耐火材料。
中性耐火材料。
碱性耐火材料。
3、耐火材料按耐火度可以分为3类：普通耐火材料，耐火度为1580-1770度。
高级耐火材料，耐火度为1770-2000度。
特级耐火材料，耐火度高于2000度。
4、耐火材料按成型工艺分类可以分为7类：天然岩石加工成型。
压制成型耐火材料。
浇注成型耐火材料。
可塑成型耐火材料。
捣打成型耐火材料。
喷射成型耐火材料。
挤出成型耐火材料。
5、耐火材料按热处理方式可以分为4类：烧成砖。
不烧砖。
不定型耐火材料。
熔融（铸）制品。
6、耐火材料按形状和尺寸可以分为5类：标型制品。
普型制品。
异性制品。
特型制品。
其他，如坩埚、皿、管等。
7、耐火材料按用途可以分为：钢铁行业用耐火材料。
有色金属行业用耐火材料。
石化行业耐火材料。
硅酸盐行业（玻璃窑、水泥窑、陶瓷窑等）用耐火材料。
电力行业（发电锅炉）用耐火材料。
废物焚烧熔融炉用耐火材料。
其他行业用耐火材料。
二、耐火材料理化特性1、荷重软化点是表征材料在高温和荷重共同作用下的抵抗能力，也表征材料呈现明显塑性变形的软化温度；该点是指试样在连续升温条件下承受恒定荷载而产生变形的温度。
耐火砖在常温下耐压强度很高，但在高温时再受压就会产生变形，其耐压强度显著降低。
将耐火材料制品每平方厘米的面积上加2千克静负荷，然后加热，逐渐升温，当耐火材料制品发生一定的变形时的温度成为荷重软化点。
因此，荷重软化点也是用来评价耐火材料制品高温结构强度的重要指标。
2、抗热震性，在温度急剧变化的情况下耐火材料能够不开裂、不剥落的性能称为抗热震性，又称为耐急冷急热性、或抗温度急变性、或耐热崩裂性、或耐热冲击性、或热震稳定性等。
可根据标准规定测出各种耐火材料的抗热震性能。
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。
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基础知识
耐火材料：是耐火度不低于1500度的无机非金属材料（ISO的标准）；凡是使用温度大于1000华氏温度（538度），并能满足一定的使用要求的耐火材料（ASTM,美国材料测试标准）
耐火度：高温无荷重条件下部熔融软化的性能，它表示耐火材料的基本性能。
用途：耐火材料可用作高温窑、炉等热工设备的结构以及工业用的高温器皿和部件（像电力、钢铁、有色冶金等行业）。
能承受在其中进行的各种物理化学变化及机械作用。
耐火材料大部分是以天然矿石（如耐火材料粘土、硅石、菱镁矿、白云石等）为原料制造的，现在，采用某些工业原料和人工合成原料（工业氧化铝、SiC、合成莫来石等）也日益增多。
分类：
一、按化学矿物组成分类：
1、硅质制品
2、硅酸铝制品
3、镁质
4、白云石制品
5、铬质制品
6、碳质
7、锆质
8、特殊制品（纯
氧化物制品）9、其它：碳化物、氮化物、硅化物、金属-陶瓷等。
二、按外观分类：
1、耐火砖（具有一定形状）：烧成砖、不烧砖、电熔砖（熔融砖）耐火隔热砖等
2、不定形耐材：捣打料、喷补料、浇注料等
3、耐火泥：热硬性火泥、气硬性火泥、水硬性火泥等
三、按耐火度分类：
普通耐火制品（1580~1770度）、高级耐火制品（1770~2000度）、特级耐火制品（2000度以上）
四、按形状和尺寸分类：
标准型砖、异型砖、特异型砖、大异型砖等以及实验室或工业用坩埚、器皿、管等特殊制品。
五、按制造工艺方法分类：
泥浆浇注料制品、可塑成形制品、半干压型制品、由粉状非可塑浇注捣固成形制品等
耐火材料的组成和性质
耐火材料在使用过程中，受到高温（一般为1000~1800度）下发生的物理、化学、机械等作用，使材料容易熔融软化，或被溶蚀磨蚀，或发生崩裂损坏等现象，使操作中断，而且沾污物料。
因此要求耐火材料必须具有具有能适应于各种操作条件的性质。
耐火材料的一般性质包括化学-矿物组成、组织结构、力学性质、热学性质和高温使用性质。
其中有些性质是在常温下测定的性质：气孔率、体积密度和耐压强度等，根据这些性质可以预知耐火材料在高温下的使用情况；另外的一些性质是在高温下测定的性质：耐火度、荷重软化点、热震稳定性、抗渣性、高温体积稳定性等，这些性质反映在一定温度下耐火材料所处的状态。
或者反映在该温度下它与外界作用的关系。
耐火材料的质量取决于它的性质。
一、耐火材料的化学矿物组成
耐火材料的若干性质，取决于其中的物相组成、分布及各相的特征，即取决于制品的化学矿物组成。
1、化学组成
化学组成是耐火制品的基本特征。
通常将耐火材料的化学组成按各个成分含量多少和其作用分为两部分，即占绝对多量的基本成分------主成分和占少量的从属的副成分。
副成分是原料中伴随的夹杂成分和工艺过程中特别加入的添加成分（加入物）。
2、矿物组成
耐火制品是矿物组成体。
制品的性质是其组成矿物和微观结构的综合反映。
鉴定耐火材料的矿物组成和显微结构的方法有：
A、显微镜法b、X射线分析法c、电子显微镜法d、差热分析和脱水曲线
二、耐火材料的组织结构
耐火材料是由固相（包括结晶相和玻璃相）和气孔两部分构成的非均质体。
其中各种形状和大小的气孔与固相之间的宏观关系（包括他们的数量和分布结合情况等）构成耐火材料的宏观组织结构。
制品的宏观组织结构特征，是影响其高温使用性质的重要因素。
如为了提高耐火制品对外来介质的侵蚀抗性，其致密度具有特别的意义。
表示耐火材料宏观组织结构的致密程度，有如下一系列指标：
气孔率、体积密度、真密度、比重和透气度
三、耐火材料的热学性质和导电性
1、热膨胀：指体积或是长度虽温度升高而增大的物理性质。
2、导热性：这是对于。