01第1章耐火及保温材料.ppt

火法冶金设备第1章耐火及保温材料耐火材料在冶金中的地位及作用
定义：耐火材料是指耐火度≥1580℃的无机非金属材料，它在一定程度上可以抵抗温度骤变和炉渣侵蚀，并能承受高温荷重。
作用：耐火材料主要用于工业生产中的高温热工设备和各种窑炉，在冶金工业（钢铁与有色金属）中所消耗的耐火材料占整个耐火材料消耗量的60~70%。而冶金炉是高温设备、是大量优质耐火材料的主要消耗者。因此，耐火材料在冶金工业占有重要的地位。耐火材料在工业领域的广泛运用，有两方面的作用：
第一、防止工业窑炉周围环境温度过高，保证周边环境正常；
第二、阻碍热能的散失，保证窑炉的运营效率。
根据《国家十一五规划纲要》，到十一五末期，单位GDP的能耗要比十五降低20%。在提高能源效率方面，到2010年，每万元GDP的能耗要由2002年的2.68吨标煤下降到2.25吨标煤，2020年每万元GDP能耗下降到1.54吨标煤。(开发低碳工艺，减少温室气体排放量）例如耐火度高：≥1000~1800℃
高温结构强度大：高温下荷重不变形
热稳定性好：高温下抵抗温度骤变引起破坏的能力。
抗渣侵蚀能力：抵抗炉内高温下熔融炉渣、金属和炉气等的化学腐蚀。
高温体积稳定：高温下使用，其内部由于晶型转变会产生不可恢复的体积收缩或膨胀，而造成炉体破坏。因此，要求耐火材料在高温时体积稳定。
外形尺寸规整、公差小：筑炉时砌体要规整、砖缝小，以防止炉体从砖缝处破损，这就要求耐火材料制品不能有大的扭曲、缺损、熔洞和裂缝等；尺寸公差合乎规定的要求。1.2.1耐火材料的分类：
耐火材料的分类有多种方式。如有按耐火材料的化学矿物组成、耐火材料的外型尺寸以及耐火材料制造方法等分类；而根据耐火材料的耐火度高低可分为：
⑴普通耐火材料耐火度为1580~1770℃；
⑵高级耐火材料耐火度为1770~2000℃；
⑶特级耐火材料耐火度为2000℃以上。耐火材料从重量上分可以分为重质耐火材料、轻质耐火材料和超轻质耐火材料。
重质耐火材料和轻质耐火材料是一般传统的耐火材料。其中重质耐火材料主要是由各种材质的砖块组成，主要用于工业炉内衬最里层的部分。而轻质耐火材料体密度较小，更多地用于工业窑炉内衬外面的部分，起到隔热效果。
超轻质耐火材料，就是纤维质耐火材料，起初更多地用于内衬外部保温用。但随着纤维质耐火材料的耐高温能力的大幅度提高，目前用于窑炉内衬最里层的陶瓷纤维产品也日益增多。耐火材料的化学矿物组成是决定耐火材料物理性质和工作性质的基本因素。
1.2.2.1化学组成：
耐火材料的化学成分按含量的多少及其作用不同可分为主成分和副成分。
主成分是耐火材料的主体，是影响耐火材料的基本因素。除碳质耐火材料以外，普通耐火材料的主成分都是氧化物，例如硅砖中的SiO2，粘土质耐火材料中的SiO2和Al2O3，镁砖中的MgO。
副成分包括杂质和添加物，其化学成分也是氧化物，如Fe2O3、、K2O、Na2O等，它使耐火材料的性能降低，有的具有溶剂作用，即在耐火砖的烧成过程中产生液相实现烧结。1.2.2.2矿物组成
主晶相：主晶相是耐火材料中的主体，是熔点较高的结晶体，它在很大程度上决定耐火材料的性能，可以是一种，也可以是两种。例如，高铝砖中的莫来石和刚玉，镁砖中的方镁石，都是主晶相。
基质：是填充在主晶相之间的其他不同成分的结晶矿物和非结晶玻璃相，它的熔点低，起着溶剂作用，例如，镁铝砖的基质是一种称为尖晶石MgO·Al2O3的结晶成分，依靠它将砖紧紧粘结成整体，因此也称结合相。基质的数量虽少，但它对耐火材料的性能影响很大，在耐火材料的使用过程中，往往首先从基质部分开始损坏。1.2.3.1致密性：用气孔率、吸水率、体积密度、真密度和透气率表示
（1）气孔率：
气孔总体积与耐火材料总体积V的比值——总气孔率：1式中：G——耐火材料烘干质量，kg;
G1——耐火材料吸水后质量，kg。
耐火制品的透气性是指耐火材料对一定压力的气体的透过程度，用透气率表示，即在单位压力差的空气作用下，在单位时间内，通过单位厚度和单位面积制品的空气量。耐火材料的透气性与制品内连通气孔的数量及气体压力有关，一般要求透气性愈小愈好。一块耐火材料制品，体积为1dm3,烘干重量为3.71kg，吸水后重量为3.94kg,求耐火材料的显气孔率。式中：m——耐火材料的质量，kg。
（4）真密度：
它是指耐火材料除去全部气孔后，单位体积的质量，用符号“ρ'”表示。1.2.3.2力学性质：
（1）常温耐压强度：在常温下单位面积耐火材料所能承受的压力，N·cm-2；
普通耐火材料＞1000~1500N·cm-2
高级耐火材料＞2500~3000N·cm-2
（2）高温耐压强度：在高温下单位面积耐火材料所能承受的压力，N·cm-2。
（3）耐磨性：抵抗摩擦、冲击作用的能力。
（