耐火材料基礎(chǔ)知識(shí)培訓(xùn)

1、 耐火材料可用作高溫窯爐等熱工設(shè)備的結(jié)構(gòu)耐火材料可用作高溫窯爐等熱工設(shè)備的結(jié)構(gòu)材料以及工業(yè)用的高溫容器和部件，能承受在其材料以及工業(yè)用的高溫容器和部件，能承受在其中進(jìn)行的各種物理化學(xué)變化及機(jī)械作用。耐火材中進(jìn)行的各種物理化學(xué)變化及機(jī)械作用。耐火材料是冶金、玻璃、水泥、陶瓷、機(jī)械熱加工、石料是冶金、玻璃、水泥、陶瓷、機(jī)械熱加工、石油化工、動(dòng)力和國防工業(yè)等高溫工業(yè)所必須的重油化工、動(dòng)力和國防工業(yè)等高溫工業(yè)所必須的重要基礎(chǔ)材料。要基礎(chǔ)材料。 本次培訓(xùn)主要介紹耐火材料的本次培訓(xùn)主要介紹耐火材料的 基本概念基本概念 基本性能基本性能一、耐火材料的定義一、耐火材料的定義傳統(tǒng)的定義傳統(tǒng)的定義：耐火度不小于：

2、耐火度不小于15801580的無機(jī)非金屬材料；的無機(jī)非金屬材料；（耐火度（耐火度- -指材料在高溫?zé)o荷重條件下，不熔融軟化的指材料在高溫?zé)o荷重條件下，不熔融軟化的性能性能) ) 耐火材料大部分是以耐火材料大部分是以天然礦石為原料天然礦石為原料制成，但目前制成，但目前采用某些采用某些工業(yè)原料和人工合成原料工業(yè)原料和人工合成原料制造的耐火材料也日制造的耐火材料也日益增多。益增多。二、耐火材料的分類二、耐火材料的分類 耐火材料品種繁多、用途各異，有必要對(duì)耐火材耐火材料品種繁多、用途各異，有必要對(duì)耐火材料進(jìn)行科學(xué)分類，以便于科學(xué)研究、合理選用和管理。料進(jìn)行科學(xué)分類，以便于科學(xué)研究、合理選用和管理。耐火

3、材料的分類方法很多，其中主要有耐火材料的分類方法很多，其中主要有化學(xué)屬性分類化學(xué)屬性分類法、化學(xué)礦物組成分類法、生產(chǎn)工藝分類法、材料形法、化學(xué)礦物組成分類法、生產(chǎn)工藝分類法、材料形態(tài)分類法態(tài)分類法等多種方法。等多種方法。1 1、根據(jù)耐火度的高低分：、根據(jù)耐火度的高低分：普通普通耐火材料：耐火材料：15801770高級(jí)高級(jí)耐火材料：耐火材料：17702000特級(jí)特級(jí)耐火材料：耐火材料：2000標(biāo)準(zhǔn)型標(biāo)準(zhǔn)型：230mm230mm113mm113mm65mm65mm； 不多于不多于4 4個(gè)量尺，（尺寸比）個(gè)量尺，（尺寸比）Max:Min4:1Max:Min4:1；異異 型型：不多于：不多于2 2個(gè)凹

4、角，（尺寸比）個(gè)凹角，（尺寸比）Max:Min6:1Max:Min6:1； 或有一個(gè)或有一個(gè)50507070的銳角；的銳角；特異型特異型：（尺寸比）：（尺寸比） Max:Min8:1Max:Min8:1； 或不多于或不多于4 4個(gè)凹角；或有一個(gè)個(gè)凹角；或有一個(gè)30305050的銳角；的銳角；特殊制品特殊制品：坩堝、器皿、管等。：坩堝、器皿、管等。2 2、依據(jù)制品形狀及尺寸的不同分：、依據(jù)制品形狀及尺寸的不同分：3 3、按制造方法耐火材料可分為：、按制造方法耐火材料可分為：耐火材料燒成制品不燒制品不定形耐火材料 按化學(xué)屬性分類對(duì)于了解耐火材料的化學(xué)性質(zhì)，判按化學(xué)屬性分類對(duì)于了解耐火材料的化學(xué)性質(zhì)

5、，判斷耐火材料在實(shí)際使用過程中與接觸物之間的化學(xué)作用斷耐火材料在實(shí)際使用過程中與接觸物之間的化學(xué)作用情況具有重要意義。情況具有重要意義。4. 按材料化學(xué)屬性分類：按材料化學(xué)屬性分類： 耐火材料在使用過程中除承受高溫作用外，往往耐火材料在使用過程中除承受高溫作用外，往往伴隨著熔渣（液態(tài)）及氣體等伴隨著熔渣（液態(tài)）及氣體等化學(xué)侵蝕化學(xué)侵蝕。為了保證耐。為了保證耐火材料在使用中有足夠的抵抗侵蝕介質(zhì)侵蝕能力，火材料在使用中有足夠的抵抗侵蝕介質(zhì)侵蝕能力，選選用的耐火材料的化學(xué)屬性應(yīng)與侵蝕介質(zhì)的化學(xué)屬性相用的耐火材料的化學(xué)屬性應(yīng)與侵蝕介質(zhì)的化學(xué)屬性相同或接近。同或接近。酸性耐火材料中性耐火材料堿性耐火材料

6、耐火材料化學(xué)屬性分類（1）酸性耐火材料）酸性耐火材料 通常是指其中含有相當(dāng)數(shù)量通常是指其中含有相當(dāng)數(shù)量二氧化硅二氧化硅的耐火材料。的耐火材料。 硅質(zhì)硅質(zhì)耐火材料中游離二氧化硅含量很高耐火材料中游離二氧化硅含量很高(大于大于94%)，是酸，是酸性最強(qiáng)的耐火材料；性最強(qiáng)的耐火材料； 粘土質(zhì)粘土質(zhì)耐火材料中游離二氧化硅含量較少，是弱酸性的；耐火材料中游離二氧化硅含量較少，是弱酸性的； 半硅質(zhì)半硅質(zhì)耐火材料也歸于此類。也有將鋯英石質(zhì)耐火材料和耐火材料也歸于此類。也有將鋯英石質(zhì)耐火材料和碳化硅質(zhì)耐火材料歸入酸性耐火材料的，因?yàn)榇祟惒牧现泻蓟栀|(zhì)耐火材料歸入酸性耐火材料的，因?yàn)榇祟惒牧现泻休^高的有較高

7、的SiO2或在高溫狀態(tài)下能形成或在高溫狀態(tài)下能形成SiO2。（2）中性耐火材料）中性耐火材料 中性耐火材料按嚴(yán)格意義講是指中性耐火材料按嚴(yán)格意義講是指碳質(zhì)碳質(zhì)耐火材料。但耐火材料。但通常也將以三價(jià)氧化物為主體的通常也將以三價(jià)氧化物為主體的高鋁質(zhì)、剛玉質(zhì)、鋯剛高鋁質(zhì)、剛玉質(zhì)、鋯剛玉質(zhì)、鉻質(zhì)玉質(zhì)、鉻質(zhì)耐火材料歸入中性耐火材料（兩性氧化物如耐火材料歸入中性耐火材料（兩性氧化物如Al2O3、Cr2O3等）。等）。 此類耐火材料在高溫狀況下對(duì)酸、堿性介質(zhì)的化此類耐火材料在高溫狀況下對(duì)酸、堿性介質(zhì)的化學(xué)侵蝕都具有一定的穩(wěn)定性，尤其對(duì)弱酸、弱堿的侵蝕學(xué)侵蝕都具有一定的穩(wěn)定性，尤其對(duì)弱酸、弱堿的侵蝕具有較好的

8、抵抗能力。具有較好的抵抗能力。（3）堿性耐火材料）堿性耐火材料 一般是指以一般是指以MgO、CaO或以或以MgOCaO為主要成分為主要成分的耐火材料（鎂質(zhì)、石灰質(zhì)、鎂鉻質(zhì)、鎂硅質(zhì)、白云石的耐火材料（鎂質(zhì)、石灰質(zhì)、鎂鉻質(zhì)、鎂硅質(zhì)、白云石質(zhì)耐火制品及其不定形材料）。質(zhì)耐火制品及其不定形材料）。 這類耐火材料的耐火度都比較高，對(duì)堿性介質(zhì)的這類耐火材料的耐火度都比較高，對(duì)堿性介質(zhì)的化學(xué)侵蝕具有較強(qiáng)的抵抗能力?；瘜W(xué)侵蝕具有較強(qiáng)的抵抗能力。 5. 按化學(xué)礦物組成分類：按化學(xué)礦物組成分類： 此種分類法能夠很直接地表征各種耐火材料的基此種分類法能夠很直接地表征各種耐火材料的基本組成和特性，在生產(chǎn)、使用、科研上

9、是常見的分類本組成和特性，在生產(chǎn)、使用、科研上是常見的分類法，具有較強(qiáng)的實(shí)際應(yīng)用意義。法，具有較強(qiáng)的實(shí)際應(yīng)用意義。 硅質(zhì)（氧化硅質(zhì)）硅酸鋁質(zhì)剛玉質(zhì)鎂質(zhì)、鎂鈣質(zhì)、鎂鋁質(zhì)、鎂硅質(zhì)碳 復(fù)合耐火材料鋯質(zhì)耐火材料特種耐火材料（1）硅質(zhì)耐火材料）硅質(zhì)耐火材料 含含SiO2在在90%以上的材料通常稱為硅質(zhì)耐火材料以上的材料通常稱為硅質(zhì)耐火材料，主要包括主要包括硅磚及熔融石英制品硅磚及熔融石英制品。硅磚以硅石為主要原硅磚以硅石為主要原料生產(chǎn)，其料生產(chǎn)，其SiO2含量一般不低于含量一般不低于93%，主要礦物組成，主要礦物組成為磷石英和方石英為磷石英和方石英。 （2）硅酸鋁質(zhì)耐火材料半硅質(zhì)（Al2O375%，Al

10、2O3含量一般為含量一般為7-8%，主要礦物成分為方鎂石和鎂鋁尖晶石（主要礦物成分為方鎂石和鎂鋁尖晶石（MgAl2O4）；）； 鎂鉻質(zhì)鎂鉻質(zhì)制品：含制品：含MgO60% ，Cr2O3含量一般在含量一般在20%以以下，主要礦物成分為方鎂石和鉻尖晶石下，主要礦物成分為方鎂石和鉻尖晶石; 鎂橄欖石質(zhì)及鎂硅質(zhì)鎂橄欖石質(zhì)及鎂硅質(zhì)制品：此種鎂質(zhì)材料中除含制品：此種鎂質(zhì)材料中除含有主成分有主成分MgO外，第二化學(xué)成分為外，第二化學(xué)成分為SiO2。鎂橄欖石磚鎂橄欖石磚比鎂硅磚含有更多的比鎂硅磚含有更多的SiO2，前者的主要礦物成分為鎂，前者的主要礦物成分為鎂橄欖石，其次為方鎂石；后者的主要礦物為方鎂石，橄欖石

11、，其次為方鎂石；后者的主要礦物為方鎂石，其次鎂橄欖石其次鎂橄欖石； 鎂鈣質(zhì)鎂鈣質(zhì)制品：此種鎂質(zhì)材料中含有一定量的制品：此種鎂質(zhì)材料中含有一定量的 CaO,主要礦物成分除方鎂石外還含有一定量的硅酸二鈣主要礦物成分除方鎂石外還含有一定量的硅酸二鈣（2 CaOSiO2）。）。 白云石質(zhì)耐火材料白云石質(zhì)耐火材料 以天然白云石為主要原料生產(chǎn)的堿性耐火材料稱以天然白云石為主要原料生產(chǎn)的堿性耐火材料稱為白云石質(zhì)耐火材料。為白云石質(zhì)耐火材料。 主要化學(xué)成分為：主要化學(xué)成分為：30-42%的的MgO和和40-60%的的CaO，二者之和一般應(yīng)大于二者之和一般應(yīng)大于90%。 主要礦物成分為：主要礦物成分為：方鎂石方

12、鎂石和和方鈣石方鈣石（氧化鈣）。（氧化鈣）。 （5）碳復(fù)合耐火材料）碳復(fù)合耐火材料 碳復(fù)合耐火材料是指以不同形態(tài)的碳復(fù)合耐火材料是指以不同形態(tài)的碳素材料碳素材料與與相應(yīng)的相應(yīng)的耐火氧化物耐火氧化物復(fù)合生產(chǎn)的耐火材料。復(fù)合生產(chǎn)的耐火材料。 （6）含鋯耐火材料）含鋯耐火材料 含鋯耐火材料是指以含鋯耐火材料是指以氧化鋯氧化鋯（ZrO2）、）、鋯英石鋯英石等等 含鋯材料為原料生產(chǎn)的耐火材料。含鋯材料為原料生產(chǎn)的耐火材料。 含鋯耐火材料制品通常包括含鋯耐火材料制品通常包括鋯英石制品鋯英石制品、鋯莫來鋯莫來石制品石制品、鋯剛玉制品鋯剛玉制品等。等。（7）特種耐火材料）特種耐火材料 特種耐火材料又可分為如下

13、品種：特種耐火材料又可分為如下品種：碳質(zhì)制品碳質(zhì)制品：包括碳磚和石墨制品；：包括碳磚和石墨制品；純氧化物制品純氧化物制品：包括氧化鋁制品、氧化鋯制品、氧化鈣：包括氧化鋁制品、氧化鋯制品、氧化鈣制品等；制品等；非氧化物制品非氧化物制品：包括碳化硅、碳化硼、氮化硅、氮化硼、：包括碳化硅、碳化硼、氮化硅、氮化硼、硼化鋯、硼化鈦、塞倫硼化鋯、硼化鈦、塞倫(Sialon）、阿倫）、阿倫(Alon)制品等；制品等； 6. 不定形耐火材料分類不定形耐火材料分類（根據(jù)使用方法分類）（根據(jù)使用方法分類）澆注料澆注料噴涂料搗打料可塑料壓注料投射料涂抹料干式振動(dòng)料自流澆注料耐火泥漿 5000年前出現(xiàn)了陶器；年前出現(xiàn)

14、了陶器； 2000年前有了瓷器；年前有了瓷器； 后來，天然的原料開始使用，如硅線石磚；后來，天然的原料開始使用，如硅線石磚； 1637年，石墨粘土坩鍋投入使用。年，石墨粘土坩鍋投入使用。 我國，我國，解放前解放前僅有少量的耐火材料工廠，生產(chǎn)僅有少量的耐火材料工廠，生產(chǎn)能力和產(chǎn)品質(zhì)量較低，嚴(yán)重依賴進(jìn)口；能力和產(chǎn)品質(zhì)量較低，嚴(yán)重依賴進(jìn)口； 三、耐火材料的發(fā)展三、耐火材料的發(fā)展 歷史悠久歷史悠久四四. .中國耐火材料工業(yè)的現(xiàn)狀與發(fā)展中國耐火材料工業(yè)的現(xiàn)狀與發(fā)展1）計(jì)劃經(jīng)濟(jì)時(shí)代計(jì)劃經(jīng)濟(jì)時(shí)代中國耐火材料由中國耐火材料由33家重點(diǎn)企業(yè)扶持；家重點(diǎn)企業(yè)扶持；2）改革開放以后改革開放以后，隨著鋼鐵工業(yè)的迅速發(fā)

15、展，耐火材，隨著鋼鐵工業(yè)的迅速發(fā)展，耐火材料行業(yè)快速發(fā)展起來；料行業(yè)快速發(fā)展起來；2004年統(tǒng)計(jì)，全國年統(tǒng)計(jì)，全國 有有1136家耐火材料生產(chǎn)企業(yè)家耐火材料生產(chǎn)企業(yè)2005年統(tǒng)計(jì)，全國年統(tǒng)計(jì)，全國 有有1359家耐火材料生產(chǎn)企業(yè)家耐火材料生產(chǎn)企業(yè)2006年統(tǒng)計(jì)，全國年統(tǒng)計(jì)，全國 有有1505家耐火材料生產(chǎn)企業(yè)家耐火材料生產(chǎn)企業(yè)中國耐火材料產(chǎn)量統(tǒng)計(jì)010203040501980 1985 1990 1995 2000 2002 2004 2006 2007年 份產(chǎn)量（百萬噸） 連鑄比連鑄比的提高和冶煉技術(shù)的進(jìn)步導(dǎo)致的提高和冶煉技術(shù)的進(jìn)步導(dǎo)致噸鋼耐火材料噸鋼耐火材料消耗（消耗（x公斤耐火材料公斤耐

16、火材料/噸鋼）噸鋼）下降；另一方面，鋼產(chǎn)量下降；另一方面，鋼產(chǎn)量增加；使得增加；使得2002年以后中國耐火材料產(chǎn)量呈上升趨勢(shì)。年以后中國耐火材料產(chǎn)量呈上升趨勢(shì)。 2002年、年、2004年和年和2006年，中國粗鋼產(chǎn)量分別為：年，中國粗鋼產(chǎn)量分別為： 1.8、2.8和和4.1億噸億噸；2007年在年在4.9億噸億噸左右。左右。q鋼鐵工業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈，耐火材料生產(chǎn)廠家面臨鋼鐵工業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈，耐火材料生產(chǎn)廠家面臨更大的成本壓力；更大的成本壓力；q潔凈鋼的生產(chǎn)對(duì)耐火材料提出了更高的要求，除了潔凈鋼的生產(chǎn)對(duì)耐火材料提出了更高的要求，除了要求長壽以外，還要求對(duì)鋼水無污染；要求長壽以外，還要求對(duì)鋼水

17、無污染；q中國耐火材料企業(yè)的研發(fā)力量有待加強(qiáng)。不能僅僅中國耐火材料企業(yè)的研發(fā)力量有待加強(qiáng)。不能僅僅作為一個(gè)加工基地；作為一個(gè)加工基地；q應(yīng)注意可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。如：礦山的管理、耐火材應(yīng)注意可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。如：礦山的管理、耐火材料的回收利用、環(huán)境友好耐火材料的使用。料的回收利用、環(huán)境友好耐火材料的使用。3 3）存在的問題和今后的發(fā)展）存在的問題和今后的發(fā)展第一章第一章 耐火材料的組成與性質(zhì)耐火材料的組成與性質(zhì) 耐火材料的耐火材料的化學(xué)成分化學(xué)成分、礦物組成礦物組成及及微觀結(jié)構(gòu)微觀結(jié)構(gòu)決決定了耐火材料的性質(zhì)；定了耐火材料的性質(zhì)； 正確合理選用耐火材料也是以其性質(zhì)作為主要正確合理選用耐火材料也是以其性

18、質(zhì)作為主要依據(jù)。依據(jù)。 各國的檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)有所不同，由于實(shí)驗(yàn)室條件下的檢驗(yàn)和各國的檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)有所不同，由于實(shí)驗(yàn)室條件下的檢驗(yàn)和實(shí)際有一定的差距；實(shí)驗(yàn)室的檢驗(yàn)結(jié)果僅起到預(yù)測(cè)作用；實(shí)際有一定的差距；實(shí)驗(yàn)室的檢驗(yàn)結(jié)果僅起到預(yù)測(cè)作用； 蘇聯(lián)：蘇聯(lián)：TOCT 日本：日本：JIS（Japanese Industrial Standards） 英國：英國：BSI（British Standards Institution） 美國：美國：ASTM（American Society of Testing Materials） 中國：中國：GB（始于（始于1959年，重標(biāo)年，重標(biāo)ZB 冶標(biāo)冶標(biāo)YB 國標(biāo)國標(biāo)GB）1.1

19、 前前 言言 耐火材料是耐火度不低于耐火材料是耐火度不低于1580的無機(jī)非金屬材的無機(jī)非金屬材料。料。耐火材料在無荷重時(shí)抵抗高溫作用的穩(wěn)定性，即耐火材料在無荷重時(shí)抵抗高溫作用的穩(wěn)定性，即在高溫?zé)o荷重條件下不熔融軟化的性能稱為在高溫?zé)o荷重條件下不熔融軟化的性能稱為耐火度耐火度，它表示耐火材料的基本性能。它表示耐火材料的基本性能。 1.2 耐火材料的組成、結(jié)構(gòu)與性質(zhì)耐火材料的組成、結(jié)構(gòu)與性質(zhì) 耐火材料是構(gòu)筑熱工設(shè)備的高溫結(jié)構(gòu)材料，面臨：耐火材料是構(gòu)筑熱工設(shè)備的高溫結(jié)構(gòu)材料，面臨： 承受高溫作用承受高溫作用；機(jī)械應(yīng)力機(jī)械應(yīng)力；熱應(yīng)力熱應(yīng)力；高溫氣體高溫氣體；熔體熔體以及固體介質(zhì)的侵蝕、沖刷、磨損以及

20、固體介質(zhì)的侵蝕、沖刷、磨損。 耐火材料的質(zhì)量取決于其性質(zhì)，為了保證熱工設(shè)備的耐火材料的質(zhì)量取決于其性質(zhì)，為了保證熱工設(shè)備的正常運(yùn)行，所選用的耐火材料必須具備能夠滿足和適應(yīng)正常運(yùn)行，所選用的耐火材料必須具備能夠滿足和適應(yīng)各種使用環(huán)境和操作條件。各種使用環(huán)境和操作條件。 耐火材料的性質(zhì)主要包括耐火材料的性質(zhì)主要包括化學(xué)化學(xué)-礦物組成礦物組成、組織結(jié)組織結(jié)構(gòu)構(gòu)、力學(xué)性質(zhì)力學(xué)性質(zhì)、熱學(xué)性質(zhì)熱學(xué)性質(zhì)及及高溫使用性質(zhì)高溫使用性質(zhì)等。等。 根據(jù)這些性質(zhì)可以預(yù)測(cè)耐火材料在高溫環(huán)境下的根據(jù)這些性質(zhì)可以預(yù)測(cè)耐火材料在高溫環(huán)境下的使用情況。耐火材料所具有的各種性質(zhì)是熱工設(shè)備選使用情況。耐火材料所具有的各種性質(zhì)是熱工

21、設(shè)備選擇結(jié)構(gòu)材料的重要依據(jù)。擇結(jié)構(gòu)材料的重要依據(jù)。 1.3 耐火材料的化學(xué)耐火材料的化學(xué)-礦物組成礦物組成 （1）化學(xué)組成）化學(xué)組成 化學(xué)組成是耐火材料化學(xué)組成是耐火材料最基本的特性最基本的特性，是決定耐火材，是決定耐火材料的物相組成以及很多重要性質(zhì)如抗渣侵蝕性能、耐高料的物相組成以及很多重要性質(zhì)如抗渣侵蝕性能、耐高溫性能、力學(xué)性能等的重要基礎(chǔ)。溫性能、力學(xué)性能等的重要基礎(chǔ)。 通常將耐火材料的化學(xué)組成按各個(gè)成分含量的多少通常將耐火材料的化學(xué)組成按各個(gè)成分含量的多少及作用分為以下幾類：及作用分為以下幾類： 主成分主成分 主成分是指在耐火材料中對(duì)材料的性質(zhì)起決定作用主成分是指在耐火材料中對(duì)材料的性

22、質(zhì)起決定作用并構(gòu)成耐火基體的成分。并構(gòu)成耐火基體的成分。 一般為一般為氧化物、元素或某些元素的化合物氧化物、元素或某些元素的化合物。 耐火材料按其主成分的化學(xué)性質(zhì)可分為耐火材料按其主成分的化學(xué)性質(zhì)可分為酸性耐火材酸性耐火材料料、中性耐火材料中性耐火材料和和堿性耐火材料堿性耐火材料。雜質(zhì)成分雜質(zhì)成分 耐火材料中由原料及加工過程中帶入的耐火材料中由原料及加工過程中帶入的非主要成分非主要成分的化學(xué)物質(zhì)的化學(xué)物質(zhì)（氧化物、化合物等）稱為雜質(zhì)。（氧化物、化合物等）稱為雜質(zhì)。 雜質(zhì)的存在往往能與主要成分在高溫下發(fā)生反應(yīng)，雜質(zhì)的存在往往能與主要成分在高溫下發(fā)生反應(yīng)，生成低熔性物質(zhì)或形成大量的液相，從而降低耐

23、火材料生成低熔性物質(zhì)或形成大量的液相，從而降低耐火材料基體的耐火性能，故也稱之為基體的耐火性能，故也稱之為熔劑熔劑。即雜質(zhì)成分對(duì)耐火。即雜質(zhì)成分對(duì)耐火基體起一定的基體起一定的熔劑作用熔劑作用，降低耐火制品的耐火性能。有，降低耐火制品的耐火性能。有利作用是降低制品（原料）的燒成溫度，促進(jìn)燒結(jié)。利作用是降低制品（原料）的燒成溫度，促進(jìn)燒結(jié)。 注注:雜質(zhì)的熔劑作用只是相對(duì)的，這種作用取決于基雜質(zhì)的熔劑作用只是相對(duì)的，這種作用取決于基體的性質(zhì)和雜質(zhì)的組成和比例體的性質(zhì)和雜質(zhì)的組成和比例。 添加成分添加成分 耐火材料的化學(xué)組成中除主要成分和雜質(zhì)成分外耐火材料的化學(xué)組成中除主要成分和雜質(zhì)成分外有時(shí)為了制作

24、工藝的需要或改善某些性能往往有時(shí)為了制作工藝的需要或改善某些性能往往人為地加人為地加入少量的添加成分入少量的添加成分，引入添加成分的物質(zhì)稱為，引入添加成分的物質(zhì)稱為添加劑添加劑。 作用是促進(jìn)耐火制品在生產(chǎn)中的高溫變化和降低燒作用是促進(jìn)耐火制品在生產(chǎn)中的高溫變化和降低燒結(jié)溫度等。結(jié)溫度等。 按照添加劑的目的和作用不同可分為按照添加劑的目的和作用不同可分為礦化劑礦化劑、穩(wěn)定穩(wěn)定劑劑、促燒劑（燒結(jié)劑）促燒劑（燒結(jié)劑）等。等。 耐火材料化學(xué)組成的分析方法耐火材料化學(xué)組成的分析方法專門標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。專門標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。較新方法：較新方法：比色法、有機(jī)試劑（絡(luò)合物）滴定法、比色法、有機(jī)試劑（絡(luò)合物）滴定法、火焰光度

25、法、光譜分析法、火焰光度法、光譜分析法、x x射線熒光分析法射線熒光分析法等等（2）礦物組成）礦物組成 耐火材料一般說來是一個(gè)多相組成體，其礦物組耐火材料一般說來是一個(gè)多相組成體，其礦物組成取決于耐火材料的化學(xué)組成和生產(chǎn)工藝條件，成取決于耐火材料的化學(xué)組成和生產(chǎn)工藝條件，礦物礦物組成可分為兩大類：組成可分為兩大類：結(jié)晶相與玻璃相結(jié)晶相與玻璃相，其中結(jié)晶相又，其中結(jié)晶相又分為分為主晶相和次晶相主晶相和次晶相。 主晶相主晶相是指構(gòu)成耐火制品結(jié)構(gòu)的主體而且熔點(diǎn)較高是指構(gòu)成耐火制品結(jié)構(gòu)的主體而且熔點(diǎn)較高的結(jié)晶相。的結(jié)晶相。主晶相的性質(zhì)、數(shù)量、結(jié)合狀態(tài)直接決定主晶相的性質(zhì)、數(shù)量、結(jié)合狀態(tài)直接決定著耐火制

26、品的性質(zhì)著耐火制品的性質(zhì)。 次晶相次晶相又稱第二固相，是在高溫下與主晶相共存又稱第二固相，是在高溫下與主晶相共存的第二晶相。的第二晶相。 如鎂鉻磚中與方鎂石并存的鉻尖晶石，鎂鋁磚中如鎂鉻磚中與方鎂石并存的鉻尖晶石，鎂鋁磚中的鎂鋁尖晶石，鎂鈣磚中的硅酸二鈣，鎂硅磚中的鎂的鎂鋁尖晶石，鎂鈣磚中的硅酸二鈣，鎂硅磚中的鎂橄欖石等。橄欖石等。 次晶相也是熔點(diǎn)較高的晶體，它的存在可以次晶相也是熔點(diǎn)較高的晶體，它的存在可以提高提高耐火制品中固相間的直接結(jié)合耐火制品中固相間的直接結(jié)合，同時(shí)可以，同時(shí)可以改善制品的改善制品的某些特定的性能某些特定的性能。如：高溫結(jié)構(gòu)強(qiáng)度以及抗熔渣滲透、。如：高溫結(jié)構(gòu)強(qiáng)度以及抗熔

27、渣滲透、侵蝕的能力。侵蝕的能力。 填充于主晶相之間的不同成分的結(jié)晶礦物（填充于主晶相之間的不同成分的結(jié)晶礦物（次晶次晶相）和玻璃相相）和玻璃相統(tǒng)稱為統(tǒng)稱為基質(zhì)基質(zhì)，也稱為，也稱為結(jié)合相結(jié)合相。 基質(zhì)的熔點(diǎn)一般較低，其組成和形態(tài)基質(zhì)的熔點(diǎn)一般較低，其組成和形態(tài)對(duì)耐火制品對(duì)耐火制品的高溫性質(zhì)和抗侵蝕性能起著決定性的影響的高溫性質(zhì)和抗侵蝕性能起著決定性的影響。 采用調(diào)整和改變耐火制品的基質(zhì)采用調(diào)整和改變耐火制品的基質(zhì) 成分是改善制品成分是改善制品性能的有效工藝措施。性能的有效工藝措施。 基質(zhì)對(duì)于主晶相而言是制品的相對(duì)薄弱之處?；|(zhì)對(duì)于主晶相而言是制品的相對(duì)薄弱之處。1.4 耐火材料的顯微結(jié)構(gòu)耐火材料

28、的顯微結(jié)構(gòu) 耐火材料是由耐火材料是由固相固相（包括結(jié)晶相與玻璃相）和（包括結(jié)晶相與玻璃相）和氣孔氣孔兩部分構(gòu)成的兩部分構(gòu)成的非均質(zhì)體非均質(zhì)體。它們之間的相對(duì)數(shù)量及其分布。它們之間的相對(duì)數(shù)量及其分布和結(jié)合形態(tài)構(gòu)成了耐火材料的顯微結(jié)構(gòu)。而和結(jié)合形態(tài)構(gòu)成了耐火材料的顯微結(jié)構(gòu)。而耐火制品的耐火制品的顯微組織結(jié)構(gòu)表征的是耐火材料中主晶相與基質(zhì)間的結(jié)顯微組織結(jié)構(gòu)表征的是耐火材料中主晶相與基質(zhì)間的結(jié)合形態(tài)合形態(tài)。圖圖1-1 1-1 硅酸鹽結(jié)合與直接結(jié)合顯微結(jié)構(gòu)示意圖硅酸鹽結(jié)合與直接結(jié)合顯微結(jié)構(gòu)示意圖 耐火材料主晶相與基質(zhì)的結(jié)合形態(tài)有兩種：耐火材料主晶相與基質(zhì)的結(jié)合形態(tài)有兩種： 陶瓷結(jié)合陶瓷結(jié)合（硅酸鹽結(jié)合）

29、與（硅酸鹽結(jié)合）與直接結(jié)合直接結(jié)合。 陶瓷結(jié)合陶瓷結(jié)合又稱為又稱為硅酸鹽結(jié)合硅酸鹽結(jié)合，其結(jié)構(gòu)特征是，其結(jié)構(gòu)特征是耐火耐火制品主晶相之間由低熔點(diǎn)的硅酸鹽非晶質(zhì)和晶質(zhì)聯(lián)結(jié)制品主晶相之間由低熔點(diǎn)的硅酸鹽非晶質(zhì)和晶質(zhì)聯(lián)結(jié)在一起而形成結(jié)合在一起而形成結(jié)合（圖（圖1-1a），如普通鎂磚中硅酸鹽），如普通鎂磚中硅酸鹽基質(zhì)與方鎂石之間的結(jié)合?；|(zhì)與方鎂石之間的結(jié)合。 此類耐火制品在高溫使用時(shí)，低熔點(diǎn)的硅酸鹽首此類耐火制品在高溫使用時(shí)，低熔點(diǎn)的硅酸鹽首先在較低的溫度下成為液相（或玻璃相軟化），大大先在較低的溫度下成為液相（或玻璃相軟化），大大降低了耐火制品的高溫性能。降低了耐火制品的高溫性能。 MgOABC

30、MgO SiO2 CaO (wt%)A 24.83 39.09 36.08B 11.70 37.00 51.30C 11.54 36.29 52.17耐火材料中陶瓷結(jié)合示意圖耐火材料中陶瓷結(jié)合示意圖 直接結(jié)合直接結(jié)合是指耐火制品中，高熔點(diǎn)的主晶相之間是指耐火制品中，高熔點(diǎn)的主晶相之間或主晶相與次晶相間直接接觸形成或主晶相與次晶相間直接接觸形成結(jié)晶網(wǎng)絡(luò)結(jié)晶網(wǎng)絡(luò)的一種結(jié)的一種結(jié)合。合。 直接結(jié)合耐火制品一般具有較高的直接結(jié)合耐火制品一般具有較高的高溫力學(xué)性能高溫力學(xué)性能，與材質(zhì)相近的硅酸鹽結(jié)合的耐火制品相比高溫強(qiáng)度可與材質(zhì)相近的硅酸鹽結(jié)合的耐火制品相比高溫強(qiáng)度可成倍提高，其成倍提高，其抗渣蝕性能和

31、體積穩(wěn)定性抗渣蝕性能和體積穩(wěn)定性也較高。也較高。 一種致密氧化鋁材料圖示一種致密氧化鋁材料圖示 （1）氣孔率氣孔率 耐火材料中氣孔體積與總體積之比稱為耐火材料中氣孔體積與總體積之比稱為氣孔率氣孔率。 耐火材料中的氣孔可分為三類：耐火材料中的氣孔可分為三類：開口氣孔開口氣孔（顯氣（顯氣孔）、孔）、貫通氣孔貫通氣孔、封閉氣孔封閉氣孔。 若把開口氣孔與貫通氣孔合并為一類，則耐火材料若把開口氣孔與貫通氣孔合并為一類，則耐火材料的氣孔可分為的氣孔可分為開口氣孔開口氣孔和和封閉氣孔封閉氣孔兩類。兩類。 1.5 耐火材料的常溫物理性質(zhì)耐火材料的常溫物理性質(zhì) 耐火材料制品中各種形狀和大小的氣孔與固相之間的耐火

32、材料制品中各種形狀和大小的氣孔與固相之間的宏觀關(guān)系（它們的數(shù)量、分布等）構(gòu)成了宏觀關(guān)系（它們的數(shù)量、分布等）構(gòu)成了耐火材料的宏觀組耐火材料的宏觀組織結(jié)構(gòu)織結(jié)構(gòu)。制品的宏觀組織結(jié)構(gòu)特征是影響其高溫使用性質(zhì)的。制品的宏觀組織結(jié)構(gòu)特征是影響其高溫使用性質(zhì)的主要因素。主要因素。耐火材料中氣孔的類型耐火材料中氣孔的類型耐火材料中存在的氣孔耐火材料中存在的氣孔材料中氣孔產(chǎn)生的原因？材料中氣孔產(chǎn)生的原因？氣孔產(chǎn)生的原因：氣孔產(chǎn)生的原因：1）原料中的氣孔（原料沒有燒好）；）原料中的氣孔（原料沒有燒好）；2）制品成型時(shí)，顆粒間的氣孔；）制品成型時(shí)，顆粒間的氣孔；3）制品燒成時(shí)，由于物化反應(yīng)形成的氣孔。）制品燒成

33、時(shí)，由于物化反應(yīng)形成的氣孔。 由于顯氣孔率的測(cè)定較為容易，所以耐火材料氣由于顯氣孔率的測(cè)定較為容易，所以耐火材料氣孔率的指標(biāo)常以孔率的指標(biāo)常以顯氣孔率顯氣孔率來表示：來表示：式中：式中：Pa- 為顯氣孔率；為顯氣孔率； V1- 為制品中開口氣孔的體積；為制品中開口氣孔的體積； V0- 為制品的總體積，即試樣外表面圍成的體為制品的總體積，即試樣外表面圍成的體 積，亦稱表觀體積。積，亦稱表觀體積。 10100%aVPV 如何測(cè)量顯氣孔率：干重如何測(cè)量顯氣孔率：干重W1；飽和重；飽和重W2；懸；懸浮重浮重 W3；懸浮金屬絲重量；懸浮金屬絲重量 WW ；Po顯氣孔率顯氣孔率%100)()(3212WO

34、WWWWW 真氣孔率顯氣孔率閉口氣孔率真氣孔率顯氣孔率閉口氣孔率（2 2）吸水率吸水率 吸水率是指耐火制品中全部開口氣孔吸滿水時(shí)，吸水率是指耐火制品中全部開口氣孔吸滿水時(shí)，制品所吸收水的重量與制品重量之比。制品所吸收水的重量與制品重量之比。吸水率實(shí)質(zhì)上吸水率實(shí)質(zhì)上是反映制品中開口氣孔量的一個(gè)指標(biāo)是反映制品中開口氣孔量的一個(gè)指標(biāo)。 測(cè)定意義：判斷原料或制品質(zhì)量的好壞、燒結(jié)測(cè)定意義：判斷原料或制品質(zhì)量的好壞、燒結(jié)與否、是否致密。同時(shí)可以預(yù)測(cè)耐火材料的抗渣性、與否、是否致密。同時(shí)可以預(yù)測(cè)耐火材料的抗渣性、透氣性能和熱震穩(wěn)定性能。透氣性能和熱震穩(wěn)定性能。 （3）體積密度體積密度 耐火制品單位表觀體積的

35、質(zhì)量耐火制品單位表觀體積的質(zhì)量稱為體積密度，通稱為體積密度，通常用常用kg/m3或或g/cm3表示。對(duì)于同一種耐火制品而言，表示。對(duì)于同一種耐火制品而言，其體積密度與顯氣孔率呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，即其體積密度與顯氣孔率呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，即制品的體積制品的體積密度大則顯氣孔率就低密度大則顯氣孔率就低。 式中：式中：Db為體積密度，為體積密度，g/cm3 ； G為試樣質(zhì)量為試樣質(zhì)量 ，g ； Vb為試樣表觀體積，為試樣表觀體積，cm3bbVGD 如何測(cè)量體積密度：干重如何測(cè)量體積密度：干重W1；飽和重；飽和重W2；懸?。粦腋≈刂?W3；懸浮金屬絲重量；懸浮金屬絲重量 WW ；D體積密度體積密度123()WWW

36、DWWWW浸漬液體的比重浸漬液體的比重（4）真密度與真比重真密度與真比重 耐火材料的質(zhì)量與其真體積（即不包括氣孔體積）耐火材料的質(zhì)量與其真體積（即不包括氣孔體積）之比之比，稱為，稱為真密度真密度，通常也用，通常也用g/cm3來表示。來表示。 式中：式中：Dt為真密度，為真密度，g/cm3 G為試樣質(zhì)量，為試樣質(zhì)量， g Vt為試樣真體積為試樣真體積 ，cm3ttVGD 真比重真比重的概念：的概念：?jiǎn)挝惑w積耐火材料的重量與單位體積耐火材料的重量與4單位體積水的重量之比值單位體積水的重量之比值。 從數(shù)值上來說，真密度和真比重是相等的。從數(shù)值上來說，真密度和真比重是相等的。 體積密度和真密度通常采用

37、浸液稱量法測(cè)定。體積密度和真密度通常采用浸液稱量法測(cè)定。（5）透氣度透氣度 其物理意義是其物理意義是在一定時(shí)間內(nèi)和一定壓差下氣體透過一在一定時(shí)間內(nèi)和一定壓差下氣體透過一定斷面和厚度的試樣的量定斷面和厚度的試樣的量。dtAPPKQ)(21式中：式中：Q-為氣體透過的數(shù)量（升）；為氣體透過的數(shù)量（升）；d-為試樣的厚度（米）；為試樣的厚度（米）； A-為試樣的橫截面積（平方米）；為試樣的橫截面積（平方米）；t-為氣體透過時(shí)間（小時(shí)）；為氣體透過時(shí)間（小時(shí)）； P1-P2為試樣兩端氣體壓力差（牛頓為試樣兩端氣體壓力差（牛頓/平方米）；平方米）； K-為透氣度系數(shù)，也稱透氣率（升為透氣度系數(shù)，也稱透氣

38、率（升米米/牛頓牛頓小時(shí)）小時(shí)） 氣孔率和體積密度等技術(shù)指標(biāo)只是表征耐火制品中氣孔率和體積密度等技術(shù)指標(biāo)只是表征耐火制品中氣孔體積的多少和制品的致密程度，并不能夠反映氣孔氣孔體積的多少和制品的致密程度，并不能夠反映氣孔的大小、分布和形狀。的大小、分布和形狀。 耐火制品在使用過程中，侵蝕介質(zhì)浸入、滲透的程耐火制品在使用過程中，侵蝕介質(zhì)浸入、滲透的程度與耐火制品氣孔的大小、形狀等密切相關(guān)，一般而言，度與耐火制品氣孔的大小、形狀等密切相關(guān)，一般而言，耐火制品的透氣度越高，其抵抗熔渣滲透、侵蝕的能力耐火制品的透氣度越高，其抵抗熔渣滲透、侵蝕的能力越差越差。 透氣度與透氣度與耐火制品的氣孔的構(gòu)造和狀態(tài)有

39、關(guān)，并隨耐火制品的氣孔的構(gòu)造和狀態(tài)有關(guān)，并隨耐火制品成型時(shí)的加壓方向而異耐火制品成型時(shí)的加壓方向而異。它和氣孔率既有一定。它和氣孔率既有一定關(guān)系，又無規(guī)律性。關(guān)系，又無規(guī)律性。1.6 耐火材料的熱學(xué)性質(zhì)和導(dǎo)電性質(zhì)耐火材料的熱學(xué)性質(zhì)和導(dǎo)電性質(zhì) （1）熱膨脹熱膨脹 耐火材料的體積或長度隨著溫度的升高而增大的物耐火材料的體積或長度隨著溫度的升高而增大的物理性質(zhì)理性質(zhì)稱為稱為熱膨脹熱膨脹。 產(chǎn)生原因：原子的非諧性振動(dòng)增大了原子的間距，產(chǎn)生原因：原子的非諧性振動(dòng)增大了原子的間距，從而使材料體積膨脹。從而使材料體積膨脹。 耐火材料的熱膨脹可以用耐火材料的熱膨脹可以用線膨脹系數(shù)線膨脹系數(shù)或或體膨脹系數(shù)體膨脹

40、系數(shù)表示，也可以用表示，也可以用線膨脹百分率線膨脹百分率或或體積膨脹百分率體積膨脹百分率表示。表示。 體積膨脹系數(shù)：體積膨脹系數(shù)： -1 線膨脹系數(shù)：線膨脹系數(shù)： -1ptvv)(1ptll)(1 膨脹系數(shù)膨脹系數(shù)是指耐火材料由室溫加熱至試驗(yàn)溫度的區(qū)間內(nèi)，是指耐火材料由室溫加熱至試驗(yàn)溫度的區(qū)間內(nèi)，溫度每升高溫度每升高1，試樣體積或長度的，試樣體積或長度的相對(duì)變化率相對(duì)變化率。 意義：窯爐設(shè)計(jì)的重要參數(shù)、預(yù)留膨脹縫的依據(jù)，可間意義：窯爐設(shè)計(jì)的重要參數(shù)、預(yù)留膨脹縫的依據(jù)，可間接判斷耐材熱震穩(wěn)定性能等。接判斷耐材熱震穩(wěn)定性能等。 膨脹百分率膨脹百分率則是指耐火材料由室溫加熱至試驗(yàn)溫度則是指耐火材料由

41、室溫加熱至試驗(yàn)溫度時(shí)，試樣體積或長度的變化百分率。時(shí)，試樣體積或長度的變化百分率。 %100)(00VVVVt%100)(00LLLLt 耐火材料作為構(gòu)筑熱工設(shè)備的結(jié)構(gòu)材料，常常在耐火材料作為構(gòu)筑熱工設(shè)備的結(jié)構(gòu)材料，常常在溫度變化溫度變化條件下使用。因此，耐火材料的熱膨脹既是條件下使用。因此，耐火材料的熱膨脹既是其重要的使用性能，也是工業(yè)窯爐等高溫?zé)峁ぴO(shè)備進(jìn)其重要的使用性能，也是工業(yè)窯爐等高溫?zé)峁ぴO(shè)備進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重要參數(shù)。行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重要參數(shù)。 耐火材料的熱膨脹性能取決于它的化學(xué)礦物組成，且耐火材料的熱膨脹性能取決于它的化學(xué)礦物組成，且與耐火材料中結(jié)晶相的晶體結(jié)構(gòu)及鍵強(qiáng)密切相關(guān)。通常：與耐火

42、材料中結(jié)晶相的晶體結(jié)構(gòu)及鍵強(qiáng)密切相關(guān)。通常：鍵強(qiáng)高的材料具有低的熱膨脹系數(shù)鍵強(qiáng)高的材料具有低的熱膨脹系數(shù)(SiC)；組成相同的材料，晶體結(jié)構(gòu)不同，其熱膨脹系數(shù)也不同組成相同的材料，晶體結(jié)構(gòu)不同，其熱膨脹系數(shù)也不同(石英和石英玻璃）；石英和石英玻璃）；加熱過程中，存在多晶轉(zhuǎn)變的材料，其熱膨脹系數(shù)也要加熱過程中，存在多晶轉(zhuǎn)變的材料，其熱膨脹系數(shù)也要發(fā)生相應(yīng)的變化（鱗石英、方石英）。發(fā)生相應(yīng)的變化（鱗石英、方石英）。 （2）熱導(dǎo)率熱導(dǎo)率 耐火材料的熱導(dǎo)率是指耐火材料的熱導(dǎo)率是指單位溫度梯度下，單位時(shí)單位溫度梯度下，單位時(shí)間內(nèi)通過單位垂直面積的熱量間內(nèi)通過單位垂直面積的熱量，用，用表示：表示： tFx

43、TQ)( 式中：式中： 導(dǎo)熱率（導(dǎo)熱率（W/mK）；）； Q t 時(shí)間沿時(shí)間沿x軸方向穿過軸方向穿過F截面上的熱量（截面上的熱量（ W/m2 ）；）； 沿沿x軸方向的溫度梯度（軸方向的溫度梯度（K/m）。）。xT 耐火材料中所含的氣孔對(duì)其熱導(dǎo)率的影響最大耐火材料中所含的氣孔對(duì)其熱導(dǎo)率的影響最大。一般說來，在一定的溫度范圍內(nèi)，氣孔率越大，熱導(dǎo)一般說來，在一定的溫度范圍內(nèi)，氣孔率越大，熱導(dǎo)率越低。耐火材料的化學(xué)礦物組成也對(duì)材料的導(dǎo)熱率率越低。耐火材料的化學(xué)礦物組成也對(duì)材料的導(dǎo)熱率也有明顯影響。也有明顯影響。 晶體中的各種缺陷、雜質(zhì)以及晶粒界面晶體中的各種缺陷、雜質(zhì)以及晶粒界面都會(huì)引起都會(huì)引起晶格波

44、的散射，也等效于聲子平均自由程的減小，從晶格波的散射，也等效于聲子平均自由程的減小，從而而降低熱導(dǎo)率降低熱導(dǎo)率。 （3）熱容熱容 熱容是耐火材料的另一重要的熱學(xué)性質(zhì)，它是表征材料熱容是耐火材料的另一重要的熱學(xué)性質(zhì)，它是表征材料受熱后溫度升高情況的參數(shù)。受熱后溫度升高情況的參數(shù)。 任何物質(zhì)受熱后溫度都要升高，但不同的物質(zhì)溫度升高任何物質(zhì)受熱后溫度都要升高，但不同的物質(zhì)溫度升高1所需要的熱量不同。工程上用所需要的熱量不同。工程上用在常壓下加熱在常壓下加熱1公斤物質(zhì)使公斤物質(zhì)使之升溫之升溫1所需要的熱量所需要的熱量（以（以KJ計(jì)）來表示和衡量這一性質(zhì)，計(jì)）來表示和衡量這一性質(zhì)，稱為稱為熱容（又稱比熱

45、容）熱容（又稱比熱容）。 工程上所用的工程上所用的平均熱容平均熱容是指從溫度是指從溫度T1到到T2所吸收的熱量的所吸收的熱量的平均值。平均熱容是比較粗略的，溫度范圍越大，精度越差，平均值。平均熱容是比較粗略的，溫度范圍越大，精度越差，應(yīng)用時(shí)要特別注意使用的溫度范圍。應(yīng)用時(shí)要特別注意使用的溫度范圍。 耐火材料的熱容取決于它的耐火材料的熱容取決于它的化學(xué)礦物組成化學(xué)礦物組成和和所處所處的溫度的溫度。 作用：耐火材料的熱容除影響爐體的加熱、冷卻作用：耐火材料的熱容除影響爐體的加熱、冷卻速度外，在蓄熱磚中也具有重要意義。速度外，在蓄熱磚中也具有重要意義。 測(cè)定方法測(cè)定方法:多采用多采用量熱計(jì)法量熱計(jì)法

46、。（4）導(dǎo)電性導(dǎo)電性 耐火材料通常在室溫下是電的耐火材料通常在室溫下是電的不良導(dǎo)體不良導(dǎo)體，隨溫度隨溫度升高，電阻減小，導(dǎo)電性增強(qiáng)升高，電阻減小，導(dǎo)電性增強(qiáng)。若將材料加熱至熔融。若將材料加熱至熔融狀態(tài)，則會(huì)呈現(xiàn)較強(qiáng)的導(dǎo)電能力。狀態(tài)，則會(huì)呈現(xiàn)較強(qiáng)的導(dǎo)電能力。 某些耐火材料具有導(dǎo)電性某些耐火材料具有導(dǎo)電性，如含碳耐火制品具有，如含碳耐火制品具有導(dǎo)電性，而二氧化鋯制品在高溫下也具有較好的導(dǎo)電導(dǎo)電性，而二氧化鋯制品在高溫下也具有較好的導(dǎo)電性，可以作為高溫下的發(fā)熱體。性，可以作為高溫下的發(fā)熱體。 1.7 耐火材料的力學(xué)性質(zhì)耐火材料的力學(xué)性質(zhì) 耐火材料的力學(xué)性質(zhì)是指制品在不同條件下的強(qiáng)耐火材料的力學(xué)性質(zhì)是

47、指制品在不同條件下的強(qiáng)度等物理指標(biāo)，是表征度等物理指標(biāo)，是表征耐火材料抵抗不同溫度下外力耐火材料抵抗不同溫度下外力造成的形變和應(yīng)力而不破壞的能力造成的形變和應(yīng)力而不破壞的能力。 耐火材料的力學(xué)性質(zhì)通常包括耐火材料的力學(xué)性質(zhì)通常包括耐壓強(qiáng)度耐壓強(qiáng)度、抗折強(qiáng)抗折強(qiáng)度、扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度、耐磨性、彈性模量及高溫蠕變度、扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度、耐磨性、彈性模量及高溫蠕變等。等。 （1）耐壓強(qiáng)度耐壓強(qiáng)度 耐火材料的耐壓強(qiáng)度包括耐火材料的耐壓強(qiáng)度包括常溫耐壓強(qiáng)度常溫耐壓強(qiáng)度和和高溫耐壓強(qiáng)度高溫耐壓強(qiáng)度，分別是指分別是指常溫和高溫條件下，耐火材料單位面積上所能承受常溫和高溫條件下，耐火材料單位面積上所能承受的最大壓力的最大壓力，以

48、牛頓，以牛頓/毫米毫米2（或（或MPa）表示?？砂聪率接?jì)算：）表示?？砂聪率接?jì)算： APCS 式中：式中： Cs 耐火制品的耐壓強(qiáng)度，單位：耐火制品的耐壓強(qiáng)度，單位：MPa； P 試樣破壞時(shí)所承受的極限壓力，牛頓；試樣破壞時(shí)所承受的極限壓力，牛頓； A 試樣承受載荷的面積，平方毫米。試樣承受載荷的面積，平方毫米。 常溫耐壓強(qiáng)度指標(biāo)通?？梢苑从成a(chǎn)中工藝制度的變常溫耐壓強(qiáng)度指標(biāo)通?？梢苑从成a(chǎn)中工藝制度的變動(dòng)動(dòng)。高耐壓強(qiáng)度表明制品的成型坯料加工質(zhì)量、成型坯體。高耐壓強(qiáng)度表明制品的成型坯料加工質(zhì)量、成型坯體結(jié)構(gòu)的均一性及磚體燒結(jié)情況良好。因此，常溫耐壓強(qiáng)度結(jié)構(gòu)的均一性及磚體燒結(jié)情況良好。因此，常溫

49、耐壓強(qiáng)度也是檢驗(yàn)現(xiàn)行工藝狀況和制品均一性的可靠指標(biāo)也是檢驗(yàn)現(xiàn)行工藝狀況和制品均一性的可靠指標(biāo)。 耐火材料的高溫耐壓強(qiáng)度則反映了耐火材料在高溫下耐火材料的高溫耐壓強(qiáng)度則反映了耐火材料在高溫下結(jié)合狀態(tài)的變化結(jié)合狀態(tài)的變化。特別是加入一定數(shù)量結(jié)合劑的耐火可塑。特別是加入一定數(shù)量結(jié)合劑的耐火可塑料和澆注料，由于溫度升高，結(jié)合狀態(tài)發(fā)生變化時(shí)，高溫料和澆注料，由于溫度升高，結(jié)合狀態(tài)發(fā)生變化時(shí)，高溫耐壓強(qiáng)度的測(cè)定更為有用。耐壓強(qiáng)度的測(cè)定更為有用。 （2）抗折強(qiáng)度抗折強(qiáng)度 耐火材料的抗折強(qiáng)度包括耐火材料的抗折強(qiáng)度包括常溫抗折強(qiáng)度常溫抗折強(qiáng)度和和高溫抗折強(qiáng)度高溫抗折強(qiáng)度，分別是指分別是指常溫和高溫條件下，耐火材

50、料單位截面積上所能承常溫和高溫條件下，耐火材料單位截面積上所能承受的極限彎曲應(yīng)力受的極限彎曲應(yīng)力，以牛頓，以牛頓/毫米毫米2（或（或MPa）表示。）表示。 它表征的是材料在常溫或高溫條件下抵抗彎矩的能力。它表征的是材料在常溫或高溫條件下抵抗彎矩的能力。 采用采用三點(diǎn)彎曲法三點(diǎn)彎曲法測(cè)量。測(cè)量。232FlRbd式中：式中： R 抗折強(qiáng)度，抗折強(qiáng)度，N/mm2（MPa）；）； F 試樣斷裂時(shí)所施加的最大載荷，試樣斷裂時(shí)所施加的最大載荷，N； l 試樣底面兩支撐點(diǎn)之間的距離，試樣底面兩支撐點(diǎn)之間的距離，mm； b 上刀口部位試樣的寬度，上刀口部位試樣的寬度，mm； d 上刀口部位試樣的厚度（高度）上

51、刀口部位試樣的厚度（高度）mm。 （3）高溫蠕變性能高溫蠕變性能 蠕變?nèi)渥?：指材料在高溫下承受小于其極限強(qiáng)度的某一恒：指材料在高溫下承受小于其極限強(qiáng)度的某一恒定荷重時(shí)，產(chǎn)生塑性變形，變形量會(huì)隨時(shí)間的增長而逐漸定荷重時(shí)，產(chǎn)生塑性變形，變形量會(huì)隨時(shí)間的增長而逐漸增加，甚至?xí)共牧掀茐牡默F(xiàn)象。增加，甚至?xí)共牧掀茐牡默F(xiàn)象。 耐火材料的耐火材料的高溫蠕變高溫蠕變性能是指性能是指在在某一恒定的高溫以及某一恒定的高溫以及固定載荷下，材料的形變與時(shí)間的關(guān)系固定載荷下，材料的形變與時(shí)間的關(guān)系。 根據(jù)施加荷重形式的不同可分為根據(jù)施加荷重形式的不同可分為高溫壓縮蠕變高溫壓縮蠕變、高溫高溫拉伸蠕變拉伸蠕變、高溫抗

52、折蠕變高溫抗折蠕變等。由于高溫壓縮與高溫抗折蠕等。由于高溫壓縮與高溫抗折蠕變較易測(cè)定，故應(yīng)用較多。變較易測(cè)定，故應(yīng)用較多。 我國通常采用我國通常采用壓縮蠕變壓縮蠕變。 高溫壓縮蠕變的表示方法高溫壓縮蠕變的表示方法一般以某一恒定溫度（一般以某一恒定溫度（）和）和荷重（荷重（MPa）條件下，制品的變形量（）條件下，制品的變形量（%）與時(shí)間（）與時(shí)間（h）的）的關(guān)系曲線即關(guān)系曲線即蠕變曲線蠕變曲線來表示（后頁圖所示），也可用某一時(shí)來表示（后頁圖所示），也可用某一時(shí)段內(nèi)（如段內(nèi)（如25-50小時(shí)）制品的變形量（小時(shí)）制品的變形量（%）來表示。）來表示。 典型高溫壓縮蠕變過程：典型高溫壓縮蠕變過程：第一

53、階段第一階段（1次蠕變，或稱初期蠕變或減速蠕變次蠕變，或稱初期蠕變或減速蠕變） 曲線斜率越來越小，曲線越來越平緩，較短暫。曲線斜率越來越小，曲線越來越平緩，較短暫。第二階段第二階段（2次蠕變，或粘性蠕變或均速蠕變或穩(wěn)態(tài)蠕變次蠕變，或粘性蠕變或均速蠕變或穩(wěn)態(tài)蠕變） 曲線速率最小，應(yīng)變速度幾乎不變，與時(shí)間無關(guān)。曲線速率最小，應(yīng)變速度幾乎不變，與時(shí)間無關(guān)。第三階段第三階段（3次蠕變，或加速蠕變次蠕變，或加速蠕變） 應(yīng)變速率迅速增加直至材料斷裂。應(yīng)變速率迅速增加直至材料斷裂。 下圖給出了耐火材料典型的高溫蠕變曲線。下圖給出了耐火材料典型的高溫蠕變曲線。 材料不同或材料測(cè)試或使用的具體條件不同，其高溫蠕

54、材料不同或材料測(cè)試或使用的具體條件不同，其高溫蠕變曲線也不盡相同。變曲線也不盡相同。 影響高溫蠕變的因素影響高溫蠕變的因素： 使用條件使用條件，如溫度、荷重、時(shí)間、氣氛性質(zhì)等；，如溫度、荷重、時(shí)間、氣氛性質(zhì)等； 材質(zhì)材質(zhì)，如化學(xué)組成和礦物組成；，如化學(xué)組成和礦物組成； 制品的顯微組織結(jié)構(gòu)制品的顯微組織結(jié)構(gòu)。 測(cè)定耐材高溫蠕變測(cè)定耐材高溫蠕變意義意義：研究耐材在高溫下應(yīng)力作用產(chǎn)：研究耐材在高溫下應(yīng)力作用產(chǎn)生的組織結(jié)構(gòu)變化；檢驗(yàn)制品質(zhì)量；評(píng)價(jià)生產(chǎn)工藝；窯爐設(shè)生的組織結(jié)構(gòu)變化；檢驗(yàn)制品質(zhì)量；評(píng)價(jià)生產(chǎn)工藝；窯爐設(shè)計(jì)中預(yù)測(cè)耐火制品在實(shí)際應(yīng)用中承受負(fù)荷的變化；評(píng)價(jià)制品計(jì)中預(yù)測(cè)耐火制品在實(shí)際應(yīng)用中承受負(fù)荷的

55、變化；評(píng)價(jià)制品的使用性能等。的使用性能等。（4）彈性模量彈性模量 材料在其彈性范圍內(nèi)（即符合虎克定律的彈性體），材料在其彈性范圍內(nèi)（即符合虎克定律的彈性體），在荷載在荷載（應(yīng)力）的作用下，產(chǎn)生變形（應(yīng)力）的作用下，產(chǎn)生變形（應(yīng)變），當(dāng)荷載（應(yīng)變），當(dāng)荷載去除后，材料仍恢復(fù)原來的形狀和尺寸，此時(shí)應(yīng)力和應(yīng)變?nèi)コ螅牧先曰謴?fù)原來的形狀和尺寸，此時(shí)應(yīng)力和應(yīng)變的比值稱為的比值稱為彈性模量彈性模量，也稱，也稱楊氏模量楊氏模量。它表示。它表示材料抵抗變材料抵抗變形的能力形的能力，可用下式表示：，可用下式表示： E 式中：式中：E 彈性模量；彈性模量； 材料所受應(yīng)力；材料所受應(yīng)力； 材料相對(duì)長度變化。材料相

56、對(duì)長度變化。 ll1.8 耐火材料的高溫使用性質(zhì)耐火材料的高溫使用性質(zhì) 耐火制品在各種不同的窯爐中使用時(shí)，長期處于耐火制品在各種不同的窯爐中使用時(shí)，長期處于高溫高溫狀態(tài)狀態(tài)下，耐火材料耐高溫的性質(zhì)能否滿足各類窯爐工作條下，耐火材料耐高溫的性質(zhì)能否滿足各類窯爐工作條件的要求，是材料選用的主要依據(jù)，因此件的要求，是材料選用的主要依據(jù)，因此耐火制品的高溫耐火制品的高溫性質(zhì)也是最重要的基本性質(zhì)性質(zhì)也是最重要的基本性質(zhì)。 （1）耐火度）耐火度 耐火材料在無荷重條件下，抵抗高溫作用而不熔化的性耐火材料在無荷重條件下，抵抗高溫作用而不熔化的性質(zhì)質(zhì)稱為耐火度。稱為耐火度。 與有固定熔點(diǎn)的結(jié)晶態(tài)物質(zhì)不同，耐火材

57、料一般是由多與有固定熔點(diǎn)的結(jié)晶態(tài)物質(zhì)不同，耐火材料一般是由多種礦物組成的多相固體混合物，種礦物組成的多相固體混合物，沒有固定的熔點(diǎn)沒有固定的熔點(diǎn)。其熔融是。其熔融是在一定溫度范圍內(nèi)進(jìn)行的，當(dāng)對(duì)其加熱升溫至某一溫度時(shí)開在一定溫度范圍內(nèi)進(jìn)行的，當(dāng)對(duì)其加熱升溫至某一溫度時(shí)開始出現(xiàn)液相（即固定的開始熔融溫度），繼續(xù)加熱溫度仍然始出現(xiàn)液相（即固定的開始熔融溫度），繼續(xù)加熱溫度仍然繼續(xù)升高、液相量也隨之增多，直至升至某一溫度全部變?yōu)槔^續(xù)升高、液相量也隨之增多，直至升至某一溫度全部變?yōu)橐合?，在這個(gè)液相，在這個(gè)溫度范圍溫度范圍內(nèi)，內(nèi)，液相與固相同時(shí)存在液相與固相同時(shí)存在。 耐火度是一個(gè)技術(shù)指標(biāo)，將被測(cè)制品按一

58、定方法制成耐火度是一個(gè)技術(shù)指標(biāo)，將被測(cè)制品按一定方法制成截頭三角錐截頭三角錐（2 28 830mm30mm）。試錐以一定升溫速度加熱，。試錐以一定升溫速度加熱，達(dá)到某一溫度開始出現(xiàn)液相，溫度繼續(xù)升高液相量逐漸增達(dá)到某一溫度開始出現(xiàn)液相，溫度繼續(xù)升高液相量逐漸增加加,粘度減小，試錐在重力作用逐漸軟化彎倒粘度減小，試錐在重力作用逐漸軟化彎倒,當(dāng)其彎倒至當(dāng)其彎倒至頂頂點(diǎn)與底接觸的溫度點(diǎn)與底接觸的溫度，即為試樣的耐火度。，即為試樣的耐火度。 耐火度與熔點(diǎn)的區(qū)別：耐火度與熔點(diǎn)的區(qū)別：1、熔點(diǎn)指純物質(zhì)的結(jié)晶相與液相處于平衡時(shí)的溫度；、熔點(diǎn)指純物質(zhì)的結(jié)晶相與液相處于平衡時(shí)的溫度；2、熔點(diǎn)是一個(gè)物理常數(shù)；、熔

59、點(diǎn)是一個(gè)物理常數(shù)；3、耐火材料為多相混合體，其熔融是在一定的溫度范、耐火材料為多相混合體，其熔融是在一定的溫度范圍內(nèi)進(jìn)行的，是一個(gè)工藝指標(biāo)。圍內(nèi)進(jìn)行的，是一個(gè)工藝指標(biāo)。 （常見耐火原料及制品耐火度指標(biāo)見教材（常見耐火原料及制品耐火度指標(biāo)見教材P20 ） 耐火材料達(dá)到耐火度時(shí)實(shí)際上已不具有機(jī)械強(qiáng)度了，因耐火材料達(dá)到耐火度時(shí)實(shí)際上已不具有機(jī)械強(qiáng)度了，因此此耐火度的高與低與材料的允許使用溫度并不等同耐火度的高與低與材料的允許使用溫度并不等同，也就是，也就是說說耐火度不是材料的使用溫度上限耐火度不是材料的使用溫度上限，只有綜合考慮材料的其，只有綜合考慮材料的其它性能和使用條件，才能作為合理選用耐火材料

60、的參考依據(jù)。它性能和使用條件，才能作為合理選用耐火材料的參考依據(jù)。以鎂磚為例，其耐火度高達(dá)以鎂磚為例，其耐火度高達(dá)2000以上，但允許使用溫度大以上，但允許使用溫度大大低于耐火度。大低于耐火度。 耐火度的耐火度的意義意義：評(píng)價(jià)原料純度和難熔程度評(píng)價(jià)原料純度和難熔程度。 耐火制品的耐火制品的化學(xué)礦物組成及其分布狀態(tài)化學(xué)礦物組成及其分布狀態(tài)是影響其耐是影響其耐火度的主要因素?；鸲鹊闹饕蛩?。 雜質(zhì)成分雜質(zhì)成分特別是具有強(qiáng)熔劑作用的雜質(zhì)，將嚴(yán)重降特別是具有強(qiáng)熔劑作用的雜質(zhì)，將嚴(yán)重降低制品的耐火度。低制品的耐火度。 測(cè)定條件測(cè)定條件也將影響到耐火度的大小，如：粉末的粒也將影響到耐火度的大小，如：粉末的