耐火材料的发展趋势和新技术

本科课程论文

题目：耐火材料的发展趋势和新技术

学院: 材料与冶金学院

专业: 无机非金属材料工程

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指导教师:

日期: 2012.12.26

摘要

作为现代工业窑炉不可或缺的耐火保温材料，硅酸铝纤维在倡导节能高效的今天显得尤为重要。传统硅酸铝纤维材料主要以定形制品如板、毡、毯为主，受到强度及施工条件的限制，不能广泛的应用于需满足一定强度和施工条件较为复杂的窑炉部位。

本文概述了近年来定型和不定型耐火材料的总体发展趋势和新技术，为耐火材料的研究和使用提供参考。

目录

1 耐火材料的总体发展趋势 (1)

2 定型耐火材料的发展趋势和新技术 (2)

2.1 定形耐火材料的发展趋势 (2)

2.2 定形耐火材料新技术 (2)

3 不定形耐火材料的发展趋势和新技术 (3)

3.1 不定形耐火材料的发展趋势 (3)

3.2 不定形耐火材料新技术 (4)

4 纤维浇注料的强度研究 (5)

4.1 硅酸铝纤维的基本性能 (6)

4.2 骨料对纤维浇注料强度的影响 (8)

4.3 基质对纤维浇注料强度的影响 (9)

4.5 硅酸铝纤维的导热性研究 (12)

5 硅酸铝纤维施工方式的研究 (13)

5.1 模块结构及层铺结构 (13)

5.2 纤维喷涂结构 (13)

6 课题的提出 (13)

参考文献 (14)

1 耐火材料的总体发展趋势

近年来，随着冶炼技术和钢铁工业的快速发展，耐火材料也实现了一系列重大技术变革，正逐步由依赖于天然原料、大批量生产的原始制品群向以多品种、小批量、人工原料、开发和设计等为原则的精密、高级制品系列转变，即由古典耐火材料向多样化的新型耐火材料转变。这些表征着近年来耐火材料总体发展趋势的变革，概括起来可以归结为以下几点:

（1）高纯度化

在各国的耐火原料中，那些纯度较低的天然原料，由于所含大量杂质的不良影响和使用性能的不足，其用量正日趋减少，如硅石、粘土等。相应地，那些杂质少、性能优异的高纯度天然原料或经过提纯的天然原料，如锆英石、石墨等，用量正日趋增加。同时，电焙镁石、碳化硅、尖晶石等人工合成原料的开发和应用，也日益受到各研究和应用部门的关注与重视。

（２）致密化

由于使用过程中，对耐火制品的强度和高温性能的要求越来越高，耐火制品，特别是耐火砖，正走向致密化、长尺寸、大型化的方向发展。相应地，高压成型、高温烧成技术也在不断发展。

（３）精密化

随着冶炼技术和钢铁等工业的发展，耐火制品的形状日趋复杂，性能要求也日趋精细。因而，各国耐火材料的配比、性能和生产工艺的设计，甚至施工技术都日趋精密化。其中，连铸用耐火材料是精密化趋势最为集中最为突出的代表；同时还在朝着功能化的方向发展。

（４）含碳耐火材料不断普及

由于炭素材料具有吸收高温下因高强度、热膨胀或急剧温度变化而产生的应力，能防止熔融金属或炉渣浸润的特性，含碳耐火材料在各国都得到了相当程度的普及和应用，而且正在不断发展，其典型代表是镁碳砖、镁钙碳砖。

（５）氧化物与非氧化物复合材料的开发

70 年代后期以来，世界耐火材料发展的一个突出成就是碳结合耐火材料的兴起和迅速发展，如镁碳砖、镁钙碳砖、铝碳材料、铝锆碳材料等。然而，碳结合材料的弱点是抗氧化性和强度较低。综合考虑高温性能，可以发展成为具有优良高温性能的高技术耐火制品，可用于条件复杂、苛刻的特定高温部位的氧化物与非氧化物复合材料的开发，成为耐火材料近年来和今后的又一发展方向。其中，氧化物包括氧化铝、锆刚玉、莫来石、氧化锆、锆英石、氧化镁等；非氧化物包括碳化硅、氮化硼、赛隆、硼化锆等。氧化物与非氧化物复合材料，有直接结合、反应结合和碳结合等不同的工业途径。近年来的开发研究结果表明，与碳结合材

料相比，复合材料的常温和高温强度要高得多，抗氧化性也好得多；与氧化物制品相比，复合材料具有显著的高抗热震性能。

（６）不定形比

不定形耐火材料由于具有易于实现机械化、自动化施工，通过后期修补容易延长寿命，以及节约工时和材料等优点，不定形耐火材料在总体耐火材料中所占比例正逐年上升。在国外，美国、日本和西欧等工业发达国家的不定形率，近年来已超过$"%。我国对不定形耐火材料的开发和应用，近几年来也取得了相当的成就，并且正日益受到各研究和应用部门的重视。

2 定型耐火材料的发展趋势和新技术

2.1定形耐火材料的发展趋势

从技术的角度看，定型耐火材料近年来和今后的发展趋势主要有以下三个方向。

（１）高耐用性和高级化

由于钢铁等工业的发展变化，高温和侵蚀条件等增加了操作的难度，加速了耐火材料的损毁。因而开发在日益苛刻的操作条件和日益恶劣的使用环境中，可确保长寿命的高耐用性和高级耐火材料并实用化，是近年来也是今后定型耐火材料的主要发展趋势。

（２）功能化

定型耐火材料的另一趋势是向优化工艺与质量的功能耐火材料方向发展。所谓功能耐火材料，即能起到类似机械部件作用的功能性耐火材料。目前，功能化最为突出，功能性耐火材料最主要的开发和应用领域是连铸用耐火材料。如注入控制用和吹气用滑动水口、长水口、浸入式水口、塞棒和滑板等。

（３）不定形耐火材料定型化

随着不定形耐火材料高新技术的研究与开发，可用不定形耐火材料来生产功能性定型制品。其优点是不需要复杂的定型机械和大吨位的成型机（如等静压机），同样可以生产出适合使用的功能性耐火材料，如钢包底吹氩透气砖、颗粒浇注焙融石英水口等。

2.2定形耐火材料新技术

近年来，国内外发展较快、影响较大、应用较多的定型耐火材料新技术主要有以下三项。