耐火材料结构与性能基础
耐火材料概论知识点总结
硅砖的应用：是焦炉、玻璃熔窑、高炉热风炉、硅砖倒焰窑和隧道窑、有色冶炼和酸性炼钢炉及其它一些热工设备的良好筑炉材料。
粘土质耐火材料的原料软质粘土生产过程中通常以细粉的形式加入，起到结合剂和烧结剂的作用。
苏州土和广西泥是我国优质软质粘土的代表。
硬质粘土通常以颗粒和细粉的形式加入，前者起到配料骨架的作用，后者参与基体中高温反应，形成莫来石等高温形矿物。
结合剂水和纸浆废液粘土质耐火材料制品原料来源丰富，制造工艺简单，产量很大，广泛用于各种工业窑炉和工业锅炉上。
如隧道窑，加热炉和热处理炉等的全部或大部分炉体，排烟系统内衬用耐火材料，其中钢铁冶金系统是粘土质耐火材料制品的大用户，用于盛钢桶，热风炉、高炉、焦炉等使用温度在1350℃以下的高温部位。
铝矾土的加热变化a. 分解阶段（400~1200℃）b 二次莫来石化阶段（1200~1400℃或1500℃）二次莫来石化时发生约10%的体积膨胀c. 重结晶烧结阶段（1400~1500℃）。
• 高铝质耐材的应用• 由于高铝质耐火材料制品的优良性能，因而被广泛应用于高温窑炉一些受炉气、炉渣侵蚀，温度高承受载荷的部位。
例如高铝风口、热风炉炉顶、电炉炉顶等部位。
• 硅线石族制品具有较高的荷重软化温度、热震稳定性好、耐磨性和抗侵蚀性优良，因此适用于钢铁、化工、玻璃、陶瓷等行业，如用作烟道、燃烧室、炉门、炉柱、炉墙及滑板等。
在高炉上，为确保内衬结构的稳定性、密封性，避免碱性物的侵入和析出，或风口漏风，在出铁口、风口部位，选择内衬大块型组合砖结构的硅线石族耐火材料，延长了使用寿命。
• 莫来石制品的抗高温蠕变、抗热震性能力远远优于包括特等高铝砖在内的其它普通高铝砖 ，广泛应用于冶金工业的热风炉、加热炉、钢包，建材工业的玻璃窑焰顶、玻璃液流槽盖、蓄热室，机械工业的加热炉，石化工业的炭黑反应炉，耐火材料和陶瓷工业的高温烧成窑及其推板、承烧板等窑具。
刚玉耐材的原料氧化铝所有熔点在2000℃以上的氧化物中，氧化铝是一种最普通、最容易获得且较为便宜的氧化物。
耐火材料的溶解过程
耐火材料的溶解过程一、介绍耐火材料是一种能够在高温环境下保持结构完整性和性能稳定的材料。
它们通常用于高温工业设备和建筑结构中，以抵御高温引起的热应力和化学侵蚀。
然而，在极端高温条件下，耐火材料也会发生溶解现象。
本文将详细探讨耐火材料的溶解过程。
二、耐火材料的结构耐火材料的结构主要由晶体和非晶体组成。
晶体是由原子或分子按照一定规律排列而成的有序结构，具有较高的熔点和热稳定性。
非晶体则是无序结构，由具有高熔点的无定形物质组成，其熔点较低。
三、耐火材料的溶解过程当耐火材料暴露在极高的温度下时，其结构会发生变化，导致溶解。
溶解过程可以分为以下几个阶段：1. 热裂解：当温度升高到一定程度时，耐火材料中的结构开始发生热裂解。
在这个过程中，材料中的化学键断裂，原子或分子变得更加活跃。
2. 熔化：随着温度的继续升高，材料开始熔化。
在熔化过程中，晶体结构逐渐变得无序，原子或分子之间的相互作用减弱。
这导致材料的粘度降低，变得更加流动。
3. 气化：当熔化的耐火材料继续受热时，部分原子或分子会从材料表面蒸发，形成气体。
这个过程被称为气化。
气化会进一步削弱材料的结构，导致溶解速度加快。
4. 损失：随着溶解的进行，耐火材料的质量会逐渐减少。
这是因为溶解过程中，溶解物质会从材料中脱离，并以气体的形式释放出来。
四、影响耐火材料溶解的因素耐火材料的溶解受到多种因素的影响，包括温度、压力、化学成分和结构等。
较高的温度和较低的压力会加速耐火材料的溶解过程。
化学成分和结构的不同也会对溶解过程产生影响。
1. 温度：温度是影响耐火材料溶解的主要因素。
较高的温度会增加材料内部的能量，促使化学键断裂，加快溶解速度。
2. 压力：较低的压力有助于溶解过程中溶质分子的扩散，从而加速溶解速度。
3. 化学成分：耐火材料的化学成分决定了其熔点和化学稳定性。
不同的化学成分会导致溶解速度和溶解温度的差异。
4. 结构：耐火材料的结构也会影响其溶解过程。
晶体结构较为稳定，溶解速度较慢；而非晶体结构较不稳定，溶解速度较快。
不定型耐火材料标准
不定型耐火材料标准1.引言不定型耐火材料是一种特殊的耐火材料，由于其无固定形状和灵活性，广泛应用于高温环境中的各种工业设备和结构中。
本文将介绍不定型耐火材料的标准规范，包括材料要求、性能指标、加工工艺等方面的内容，以确保不定型耐火材料的质量和可靠性。
2.材料要求-成分要求：不定型耐火材料的主要成分应符合相关国家或行业标准，并提供相应的证书和测试报告。
-粒度要求：不定型耐火材料的粒度应符合设计要求，可以根据具体应用场景进行调整。
3.物理和化学性能-密度：测量不定型耐火材料的密度，应符合相关标准。
-抗压强度：测量不定型耐火材料在一定压力下的抗压强度，应符合相关标准。
-热膨胀系数：测量不定型耐火材料在高温条件下的热膨胀系数，应符合相关标准。
-耐火度：测量不定型耐火材料的耐火温度，应符合相关标准。
4.加工工艺-制备方法：不定型耐火材料的制备方法应符合相关标准，可以采用干法或湿法等工艺。
-成型方式：不定型耐火材料可以通过挤压、喷涂、抹面等方式进行成型，具体方式应根据实际情况确定。
5.使用环境和应用范围-温度要求：不定型耐火材料应适用于一定范围内的高温环境，具体温度要求应根据使用场景确定。
-应用领域：不定型耐火材料广泛应用于炉窑、管道、烟囱、炉衬等高温设备和结构中。
6.质量控制-生产过程中应建立严格的质量控制体系，包括原材料检验、过程监控和最终检验等环节。
-检验记录和报告应保存，以便追溯和质量追踪。
7.包装和交货-不定型耐火材料应采用适当的包装材料进行包装，以防止损坏和污染。
-包装应符合运输和储存要求，并提供相应的标识和证书。
-交货时间和方式应与客户协商确定，并确保按时交付。
8.安全与环境-在生产和使用过程中，应符合安全和环境保护的要求，遵守相关法规和标准。
-提供安全操作指南和事故应急预案，确保人身和环境的安全。
9.变更管理-对不定型耐火材料的设计、材料或制造工艺进行任何变更时，应进行评估和验证，并及时通知相关方。
耐火材料第五章
→C4AF、C3A、C2F使CaO-MgO（2370 ℃）系统的始熔温度降低
900~1000℃。 C3S本身熔点高，但易与SiO2、MgO反应生成低熔物。所
以，提高白云石材料的高温性能，必须尽量降低Al2O3、氧化铁以及SiO2
等杂质。
二、化学组成对镁质制品性能的影响
耐火材料与高温陶瓷国家重点实验室培育基地
Al2O3的影响 铝铁比A/F = 0.64 铝铁比A/F ＜0.64 铝铁比A/F >0.64 CaO-MgO-C3S-C4AF CaO-MgO-C3S-C4AF-C2F CaO-MgO-C3S-C4AF-C3A 1295℃ 1290 ℃ ＜1300 ℃
→C3A、C2F的影响相似。
2.0
C/S质量比
相组合
0
MgO M2 S 镁硅砖 1860
0-0.93
MgO M2 S CMS 1502
0.93
MgO CMS 1490
0.93-1.4
MgO CMS C3MS2 1490
1.4
MgO C3MS2 1575
1.4-1.87
1.87
MgO MgO C3MS2 C2S C2S 镁钙砖 1575 1890
矿物 M MK 2400 MA 2130 MF 1750 不一致 C3S 1900 分解 M2S 1890 C2S 2130 CMS 1498 不一致 C3MS2 1575
5
C2F 1435
熔点 2800 ℃
1、 MgO-C的氧化还原反应
1、MgO的稳定性随T↑， △G↑, 稳定性↓
CO稳定性随T↑，△G↓， 稳定性↑ 2、MgO的稳定性随P'Mg↑， △G↓，稳定性↑ CO稳定性随P'CO ↑, △G↑，稳定性↓
耐火材料技术标准
耐火材料技术标准耐火材料是一类能够在高温环境下保持稳定性和耐久性的材料。
它们被广泛应用于高温工业领域，如冶金、玻璃、电力、化工等。
为了确保耐火材料的品质和性能，各国都制定了相应的技术标准。
耐火材料的技术标准主要包括产品分类、化学成分、物理性能、耐火度、热稳定性、耐磨性、抗渣性、导热性、耐化学侵蚀性等方面的要求和测试方法。
首先，耐火材料的产品分类根据其化学成分和配方可分为多种不同类别，如碱性耐火材料、中性耐火材料、酸性耐火材料等。
每种类别的耐火材料都有其特定的技术要求和适用范围。
其次，对于耐火材料的化学成分要求，通常要求其主要成分的含量符合标准要求，并且不得含有对性能有害的杂质。
同时，还会对一些特定元素的含量进行限制，以确保耐火材料的使用安全性和稳定性。
物理性能是衡量耐火材料品质的重要指标之一，它包括常温物理性能和高温物理性能。
常温物理性能主要包括体积密度、吸水率、开孔率、抗压强度等指标。
高温物理性能主要包括耐火度、热膨胀系数、导热系数等指标。
耐火度是耐火材料最重要的性能之一，它表示耐火材料能够承受的最高温度。
耐火度一般通过熔融温度、软化开始温度、软化结束温度等指标来评判。
热稳定性是指耐火材料在高温条件下能够保持稳定的性能。
它主要与耐火材料的晶体结构、化学成分和微观结构有关。
热稳定性主要通过热膨胀系数、热震稳定性等指标来衡量。
耐磨性是耐火材料在使用中所受到的磨损程度。
耐磨性取决于耐火材料的硬度、抗压强度、摩擦系数等因素。
同时，耐磨性还与耐火材料的微观结构、孔隙度等因素有关。
抗渣性是指耐火材料在高温炉渣侵蚀下的稳定性能。
耐火材料在高温下会与炉渣发生物理和化学反应，从而引起耐火材料的破坏。
评估耐火材料的抗渣性主要通过渣侵蚀试验来进行。
导热性是指耐火材料传导热量的能力。
导热性能直接影响到耐火材料的热传导效率和热工性能。
导热性能通常通过热导率指标来评估。
耐化学侵蚀性是指耐火材料在化学环境中的稳定性和耐久性。
耐火材料等级划分标准
耐火材料等级划分标准一、原料种类与成分耐火材料的原料种类和成分对其性能具有决定性的影响。
根据原料种类和成分的不同，耐火材料可以分为多种类型，如硅质、粘土质、高铝质、刚玉质、莫来石质、堇青石质等。
在耐火材料中，某些特定的化学成分，如氧化铝、二氧化硅、氧化钙、氧化镁等，通常会影响其性能。
二、致密程度与结构耐火材料的致密程度和结构对其强度、抗侵蚀性和抗热震性能具有重要影响。
一般来说，致密程度越高、结构越均匀，耐火材料的性能越好。
在评估耐火材料的致密程度和结构时，可以通过检查其外观、孔隙率、吸水率等方式进行。
三、热膨胀系数与稳定性热膨胀系数是衡量耐火材料在温度变化时尺寸稳定性的重要指标。
热膨胀系数越低，耐火材料的尺寸稳定性越好。
同时，耐火材料的稳定性也与其在不同温度下的残余收缩率有关。
这些性能可以在高温试验中得到评估。
四、抗热震性能抗热震性能是指耐火材料在承受温度急剧变化时的抗破裂能力。
评估抗热震性能时，通常会进行高温耐折试验，通过比较耐火材料在不同温度下的耐折次数和无破损状态下的最大温度差来评估其抗热震性能。
五、耐火度与荷重软化点耐火度是衡量耐火材料在高温下保持强度和稳定性的能力。
耐火度越高，耐火材料在高温下的性能越好。
荷重软化点是衡量耐火材料在承受负荷时抵抗变形的能力。
这两个指标可以通过高温试验来测定。
六、抗腐蚀性能耐火材料的抗腐蚀性能是指在高温下抵抗化学侵蚀的能力。
不同类型的耐火材料具有不同的抗腐蚀性能。
评估抗腐蚀性能时，可以通过高温试验来观察耐火材料在不同化学环境下的腐蚀速率和表面变化。
七、生产工艺与质量控制耐火材料的生产工艺和质量控制对其性能具有重要影响。
采用先进的生产工艺和严格的质量控制可以确保耐火材料的性能达到最佳水平。
在评估生产工艺和质量控制时，可以检查生产流程、质量控制标准、产品检验记录等信息。
八、使用环境与安全性耐火材料的使用环境和安全性也是评估其等级的重要因素。
使用环境中的温度、压力、化学成分等因素会影响耐火材料的性能。
玻璃窑炉结构及窑炉用耐火材料性能
热空气混合、组织燃烧的装置；而燃料为天燃气 时，小炉还起到预热空气进入或窑内废气排出的 通道；由小炉碹、小炉墙及小炉底围成的通道， 使用温度1400~1600℃： 1）小炉碹与墙（砖厚200mm），其使用条件为粉 料的飞散及高温的温度变化，宜采用AZS33#锆刚 玉砖； 2）小炉底（上层铺面砖75mm，中间锆质隔离层 5mm，下层粘土砖114mm），其使用条件为粉料 的飞散及高温的温度变化，其中上层铺面砖材质 为AZS33#锆刚玉砖。
熔化部大碹
熔化部胸墙
澄清部大碹 熔化部胸墙
L吊墙
熔化部池壁
澄清部池壁
后山墙
3、熔制部分：工作部（横通路）是
什么结构和材质？
• 冷却部是熔化好的玻璃液进一步均化和冷
却的部位，供给下一道成型工序提供纯净、 透明、均匀且温度稳定的玻璃液；
• 其上部空间之胸墙可预留操作孔或排气调
节温度；
• 冷却部分为上部空间与窑池两部分，使用
用条件有高温碱蒸气和炽热的火焰气体，一般均采用材 质：优质硅砖（有的熔化区为进口优质硅砖，澄清区为 国产优质硅砖）；
---熔化区胸墙（砖厚320 mm）：包括挂钩砖及下间隙砖
（砖厚230 mm），其使用条件有粉料的飞散和碹顶熔 融后的流下物及炽热的火焰气体，所以，宜采用 AZS33#锆刚玉砖；澄清区胸墙（砖厚380mm），其使 用条件无熔化区不利因素，因此采用优质硅砖即可，这 样配套使用节约投资；
---4）排烟供气：主烟道、支烟道、助燃风管 道；
以上 3）、4）条款因时间有限，本次不多 介绍。
1.熔制部分：加料口一般是什么结 构和材质？
• 加料口也即投料口，是由投料池和上部挡墙（L
常用耐火原料基础知识
常用耐火原料基础知识
概念
钻石
同质多晶
金刚石
石墨
同质多晶（polymorphism，pleomorphism）
同一化学组成在不同外界条件下（温度、压力、 pH值等），结晶成为两种以上不同结构晶体的现 象。又称同质异象和多晶现象。这样一些物质成 分相同而结构不同的晶体，则称为同质多晶变体。
金刚石
粘土的分类
地质成因 可塑性
分类的依据
物理性能 生产情况 工业用途
按地质成因，粘土可分为
原生粘土：指长石经风化后生成高龄 石及其它含水硅酸盐矿物、石英等。 未完全风化的碎粒残留原地，而可熔 性盐类则被溶解。 次生粘土：指由原生粘土在自然动力 条件下转移到其他地方再次沉积的粘 土。
按可塑性，粘土可分为：
2、结构式 又称晶体化学式。即可表示矿物组成 元素的种类和数量比，也可表示原子在结 构中的互相关系。 目前在矿物学中广泛用于表示矿物的化学 成分。 例如：钾长石的结构式为： K[AlSi3O8]，可见其化学元素组成有：K、 Al、Si、O，其络阴离子是[Si4O8]，有一 个Si4+被Al3+取代，整个络阴离子团的电价 以K+平衡，属于架状硅酸盐。
硅砖的生产
■600℃~700℃，CaO与SiO2的开始固相反应，砖坯强度 有所增加。 2CaO+SiO2→2CaO· 2 SiO 2CaO· 2+SiO2→2（CaO· 2） SiO SiO ■1000℃~1100℃，生成固熔体状的[CaO· 2SiO FeO· 2]。 SiO CaO· 2+FeO· 2→ [CaO· 2-FeO· 2] SiO SiO SiO SiO [CaO· 2-FeO· 2]部分或全部与杂质和矿化剂发生作用 SiO SiO 生成液相，砖坯外表呈玫瑰色，接着转变为淡黄色，同时 砖坯的强度急剧提高。