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1、耐火材料第1页，此课件共97页哦2概述概述碱性耐火材料是化学性质呈碱性的耐火材料。碱性耐火材料是化学性质呈碱性的耐火材料。镁质耐火材料镁质耐火材料石灰耐火材料石灰耐火材料白云石质耐火材料白云石质耐火材料MgO-CaO-C系耐火材料系耐火材料镁橄榄石质耐火材料镁橄榄石质耐火材料第2页，此课件共97页哦3碱性耐火材料的发展碱性耐火材料的发展18061806年，粘土结合的氧化镁坩埚研制成功；年，粘土结合的氧化镁坩埚研制成功；18171817年，年，O.HenryO.Henry利用湿法工艺从海水中或白云石中合成利用湿法工艺从海水中或白云石中合成氧化镁成功氧化镁成功;18411841年，年，Pattio
2、nson Pattionson 获得氧化镁的合成专利；获得氧化镁的合成专利；18601860年，实验室制造了氧化镁耐火砖；年，实验室制造了氧化镁耐火砖；LeobenLeoben首先在氧首先在氧气底吹转炉中使用镁砂；气底吹转炉中使用镁砂；1877-18791877-1879年，托马斯发明氧气顶吹转炉，同时发明焦油年，托马斯发明氧气顶吹转炉，同时发明焦油白云石砖作为转炉内衬材料；白云石砖作为转炉内衬材料；18811881年，年，Karl SpaeterKarl Spaeter在奥地利的在奥地利的VeitschVeitsch州发现菱州发现菱镁矿的矿床，氧化镁耐火砖正式生产；镁矿的矿床，氧化镁耐火砖正
3、式生产；第3页，此课件共97页哦4第一节第一节 镁质耐火材料镁质耐火材料以氧化镁为主成分和以方镁石为主晶相的耐材统称以氧化镁为主成分和以方镁石为主晶相的耐材统称为镁质耐火材料。为镁质耐火材料。镁质耐火材料的主要品种有：普通镁砖、直接结合镁质耐火材料的主要品种有：普通镁砖、直接结合镁砖、镁钙砖、镁硅砖、镁铝砖、镁铬砖、镁碳砖。镁砖、镁钙砖、镁硅砖、镁铝砖、镁铬砖、镁碳砖。另外，还有其他不经烧结的不烧镁质制品另外，还有其他不经烧结的不烧镁质制品和不定形镁质耐火材料。和不定形镁质耐火材料。镁质耐火制品的性质主要取决于其化学和镁质耐火制品的性质主要取决于其化学和矿物组成以及显微结构，并受原料和生产矿物
4、组成以及显微结构，并受原料和生产工艺制度与方法控制。工艺制度与方法控制。第4页，此课件共97页哦5方镁石方镁石是方镁石是MgOMgO的唯一结晶形态。方镁石的化学活性很的唯一结晶形态。方镁石的化学活性很大，极易与水或大气中的水分进行水化反应。方镁石大，极易与水或大气中的水分进行水化反应。方镁石属离子晶体，故熔点很高，达属离子晶体，故熔点很高，达28002800。当温度达。当温度达18001800以上，便可产生升华现象，而且其稳定性随温度提以上，便可产生升华现象，而且其稳定性随温度提高而下降，压力愈低，稳定性愈低。高而下降，压力愈低，稳定性愈低。第5页，此课件共97页哦6一、与镁质耐火材料有关的物
5、系一、与镁质耐火材料有关的物系MgO-CMgOMgO的稳定性随温度的提高而的稳定性随温度的提高而下降；下降；COCO则随着温度的升高变得更加则随着温度的升高变得更加稳定；稳定；MgOMgO（固）（固）+C+C（固）（固）=Mg=Mg（气）（气）+CO+CO（气）（气）压力降低，压力降低，MgOMgO的稳定程度降的稳定程度降低，低，COCO的稳定程度提高，即的稳定程度提高，即MgO-CMgO-C还原反应的温度降低；还原反应的温度降低；第6页，此课件共97页哦7MgO-FeO系系 MgO MgO与铁氧化物在还原气氛中于与铁氧化物在还原气氛中于80080014001400 C C范围内，很容易形成范
6、围内，很容易形成此种固溶体，称它为镁方铁矿。此种固溶体，称它为镁方铁矿。由于镁和铁原子量的差别，镁方由于镁和铁原子量的差别，镁方铁矿的真密度随铁固溶量而增加。铁矿的真密度随铁固溶量而增加。随随FeOFeO固溶量增多，镁方铁矿在高固溶量增多，镁方铁矿在高温下开始出现液相和完全液化的温温下开始出现液相和完全液化的温度皆有降低。由方镁石为主晶相构度皆有降低。由方镁石为主晶相构成的镁质耐火材料是一种能够抵抗成的镁质耐火材料是一种能够抵抗含铁熔渣的优质耐火材料。含铁熔渣的优质耐火材料。第7页，此课件共97页哦8MgO-Fe2O3系系铁酸镁是铁酸镁是MgOMgOFeFe2 2O O3 3系统中的唯一二系统
7、中的唯一二元化合物。其密度较方镁石为重，为元化合物。其密度较方镁石为重，为4.204.204.49g/cm4.49g/cm3 3。热膨胀性较高，但。热膨胀性较高，但较方镁石低，较方镁石低，方镁石吸收大量方镁石吸收大量FeFe2 2O O3 3后仍具有较高的耐火度。当固溶后仍具有较高的耐火度。当固溶铁酸镁的方镁石由高温向低温冷铁酸镁的方镁石由高温向低温冷却时，所溶解的铁酸镁可再从方却时，所溶解的铁酸镁可再从方镁石晶粒中以各向异性的枝状晶镁石晶粒中以各向异性的枝状晶体或晶粒包裹体沉析出来。此种体或晶粒包裹体沉析出来。此种尖晶石沉析于晶体表面，多见于尖晶石沉析于晶体表面，多见于晶粒的解理、气孔和晶界
8、处。通晶粒的解理、气孔和晶界处。通常，称此种由常，称此种由晶体中沉析出来的尖晶体中沉析出来的尖晶石为晶内尖晶石晶石为晶内尖晶石。如温度再次升。如温度再次升高，在冷却时沉析出来的晶内尖晶石，高，在冷却时沉析出来的晶内尖晶石，可能又发生可逆溶解。如此温度循环，可能又发生可逆溶解。如此温度循环，发生溶解沉析变化，并伴有体积效应。发生溶解沉析变化，并伴有体积效应。第8页，此课件共97页哦9MgO-AlMgO-Al2 2O O3 3系系在镁质耐火材料中，人为地加入含有在镁质耐火材料中，人为地加入含有AlAl2 2O O3 3的组分。当的组分。当AlAl2 2O O3 3同方镁石在同方镁石在1500150
9、0附近共存时，如在镁质耐火材料烧成过程中附近共存时，如在镁质耐火材料烧成过程中或在高温下服役时，即可经固相反应形成镁或在高温下服役时，即可经固相反应形成镁铝尖晶石（铝尖晶石（MgO AlMgO Al2 2O O3 3 ，简写，简写MAMA）。）。镁铝尖晶石是镁铝尖晶石是MgOMgOAlAl2 2O O3 3二元系统中二元系统中唯一的二元化合物。常简称尖晶石。唯一的二元化合物。常简称尖晶石。真密度同方镁石相近，较镁铁尖晶石真密度同方镁石相近，较镁铁尖晶石低，为低，为3.55g/cm3.55g/cm3 3。热膨胀性显著低于方。热膨胀性显著低于方镁石，也较铁酸镁小。熔点高达镁石，也较铁酸镁小。熔点高
10、达21052105。第9页，此课件共97页哦10MgO-CrMgO-Cr2 2O O3 3系系镁铬尖晶石是镁铬尖晶石是MgOMgOCrCr2 2O O3 3系统中唯系统中唯一的二元化合物。纯镁铬尖晶石的晶格一的二元化合物。纯镁铬尖晶石的晶格常数为常数为8.32A 8.32A。真密度。真密度4.404.404.43 g/cm4.43 g/cm3 3。纯者熔点约纯者熔点约23502350。MgO-MgO-MgOCrMgOCr2 2O O3 3最低共熔温度最低共熔温度23002300。第10页，此课件共97页哦11MgO-R2O3系系这些尖晶石都具有较高的熔这些尖晶石都具有较高的熔点或分解温度，与点
11、或分解温度，与MgOMgO的最的最低共熔温度都较高，其中低共熔温度都较高，其中（MgOMgOCr2O3）（MgOMgOAl2O3)（MgOMgOFe2O3)。可见、。可见、由方镁石为主晶相，以这些由方镁石为主晶相，以这些尖晶石为结合相构成的镁质尖晶石为结合相构成的镁质耐火材料开始出现液相的温耐火材料开始出现液相的温度都很高。其中尤以镁铬尖度都很高。其中尤以镁铬尖晶石最为突出。晶石最为突出。第11页，此课件共97页哦12三种尖晶石在高温下都可部分地溶解于方镁三种尖晶石在高温下都可部分地溶解于方镁石中，形成固溶体。而且溶解度都随温度石中，形成固溶体。而且溶解度都随温度升降而变化，发生尖晶石的溶解沉
12、析，并升降而变化，发生尖晶石的溶解沉析，并对固溶体的性质有一定影响。对固溶体的性质有一定影响。开始溶解温度、各温度下的溶解度和在开始溶解温度、各温度下的溶解度和在MgOMgOMgORMgOR2 2O O3 3共熔温度下的最高熔解共熔温度下的最高熔解量有所不同。三种量有所不同。三种R R2 2O O3 3在方镁石中的溶解在方镁石中的溶解度按下列顺序递增：度按下列顺序递增：AlAl2 2O O3 3CrCr2 2O O3 3FeFe2 2O O3 3。第12页，此课件共97页哦13由于由于R R2 2O O3 3固溶于方镁石，有助于其烧结，故对促进烧固溶于方镁石，有助于其烧结，故对促进烧结的影响顺
13、序可如下排列：结的影响顺序可如下排列：Fe3Cr3Al3 由于方镁石固溶由于方镁石固溶R R2 2O O3 3，使，使MgOMgO R R2 2O O3 3系统开始形成液相系统开始形成液相的温度都有所提高。的温度都有所提高。以以MgOMgO R R2 2O O3 3系统中固溶同量系统中固溶同量R R2 2O O3 3而论，由于而论，由于MgOCrMgOCr2 2O O3 3的熔点最高，同方镁石的共熔的熔点最高，同方镁石的共熔温度最高，溶解量也较高，溶于方镁石形成固溶体后温度最高，溶解量也较高，溶于方镁石形成固溶体后开始出现液相温度最高，故在镁质耐火材料中，除高开始出现液相温度最高，故在镁质耐火
14、材料中，除高纯方镁石材料外，含镁铬尖晶石的镁质耐火材料的高纯方镁石材料外，含镁铬尖晶石的镁质耐火材料的高温性能是最优秀的。温性能是最优秀的。第13页，此课件共97页哦14MA-MK-C2S系系尽管尽管C C2 2S S和和MAMA都是高耐火相（都是高耐火相（21302130和和21352135），但是它们的共熔点却只有），但是它们的共熔点却只有14181418；当尖晶石中当尖晶石中AlAl2 2O O3 3被被CrCr2 2O O3 3取代后，共取代后，共熔点温度提高熔点温度提高300300度；度；CrCr2 2O O3 3增加，液相量减少；增加，液相量减少；第14页，此课件共97页哦15MF
15、-MK-C2S系系C C2 2S S和和MF的最低共熔点的最低共熔点为1415Fe2 2O O3 3被被Cr2 2O O3 3取代后，取代后，低共熔点升至低共熔点升至1700第15页，此课件共97页哦16MA-MF-C2S系系当尖晶石中当尖晶石中FeFe2 2O O3 3被被AlAl2 2O O3 3取代取代后，低共熔点温度提高不大，后，低共熔点温度提高不大，从从1415 1415 增加到增加到14181418，故对始，故对始熔温度影响较小；熔温度影响较小；对于原料中不含对于原料中不含R R2 2O O3 3 氧化物氧化物时，没有必要添加时，没有必要添加CrCr2 2O O3 3第16页，此课
16、件共97页哦17MgO-CaO-SiO2系系此三元系统存在矿物相为此三元系统存在矿物相为MgOMgO，M M2 2S S，CMSCMS，C C3 3MSMS2 2，C C2 2S S；CaO/SiO2CaO/SiO2比是决定镁质耐火比是决定镁质耐火材料矿物组成和高温性能的材料矿物组成和高温性能的关键因素。关键因素。CaO/SiO21.87CaO/SiO21.87时，生成高时，生成高耐火的矿物，而当耐火的矿物，而当CaO/SiO21.87CaO/SiO21.87时，生成低耐时，生成低耐火相的矿物，严重影响镁质制火相的矿物，严重影响镁质制品的耐火性；品的耐火性；第17页，此课件共97页哦18MgO
17、-CaO-AlMgO-CaO-Al2 2O O3 3-Fe-Fe2 2O O3 3-SiO-SiO2 2系系与方镁石处于平衡的矿物相有：与方镁石处于平衡的矿物相有：MFMF（17501750），），CMSCMS，MAMA，M M2 2S S，C C3 3MSMS2 2，C C2 2S S，C C4 4AFAF，CACA，C C5 5A A3 3，C C3 3A A，C C3 3S S，CaOCaO，C C2 2F F；第18页，此课件共97页哦19二、镁质耐火制品的化学组成对性能的影响二、镁质耐火制品的化学组成对性能的影响CaOCaO和和SiOSiO2 2及及CaO/SiOCaO/SiO2 2
18、比的影响比的影响R R2 2O O3 3型氧化物的影响型氧化物的影响第19页，此课件共97页哦20CaO和和SiO2及及CaO/SiO2比的影响比的影响提高提高C/S比，材料中高比，材料中高熔点相增多，低熔点熔点相增多，低熔点相降低，提高了制品相降低，提高了制品的高温的高温强度，所以度，所以镁质材料的材料的C/S比比应当控当控制在制在获得得强度最大度最大值的最佳范的最佳范围；C/S平衡矿物平衡矿物1.87MF,C3S,MA,C2S第20页，此课件共97页哦21CaO和和SiO2及及CaO/SiO2比的影响比的影响CaO在在MgO中的溶解中的溶解会影响会影响C/S比；比；第21页，此课件共97页
19、哦22R R2 2O O3 3型氧化物的影响型氧化物的影响硼的氧化物硼的氧化物:对于于镁砂砂来来说为强熔熔剂，显著著降低其高温降低其高温强度；度；Al2 2O O3 3、Cr2 2O O3 3、Fe2 2O O3 3：降低制品的最大降低制品的最大强度度值，且降低，且降低C/S比；比；第22页，此课件共97页哦23三、镁质耐火制品结合物及其组织结构特点三、镁质耐火制品结合物及其组织结构特点结合物结合物硅酸盐硅酸盐铁的氧化物和铁酸盐铁的氧化物和铁酸盐尖晶石尖晶石组织结构特点组织结构特点直接结合直接结合陶瓷结合陶瓷结合第23页，此课件共97页哦24硅酸盐结合硅酸盐结合系统中同方镁石共存的硅酸盐分别为
20、硅酸三钙系统中同方镁石共存的硅酸盐分别为硅酸三钙(C(C3 3S S）、镁橄榄石）、镁橄榄石（MM2 2S)S)、钙镁橄榄石（、钙镁橄榄石（CMSCMS），镁蔷薇辉石（），镁蔷薇辉石（C C3 3MSMS2 2）和硅酸二钙）和硅酸二钙(C(C2 2S S）；）；以以C C3 3S S为结合物的镁质制品：荷重变形温度高，抗渣好，烧结差，若为结合物的镁质制品：荷重变形温度高，抗渣好，烧结差，若配料不准或混合不均，烧后得到的结果不是配料不准或混合不均，烧后得到的结果不是C C3 3S S，而是，而是C C2 2S S和和CaOCaO的的混合物，由于混合物，由于C C2 2S S的晶型转化和的晶型转化
21、和CaOCaO的水化，致使制品开裂；的水化，致使制品开裂；以以C C3 3MSMS2 2、CMSCMS为结合物的制品荷重软化变形温度低，耐压强度小；为结合物的制品荷重软化变形温度低，耐压强度小；以以C C2 2S S为结合物的制品荷重软化变形温度高，耐压强度高，但需为结合物的制品荷重软化变形温度高，耐压强度高，但需加入稳定剂磷灰石，抗渣性好；加入稳定剂磷灰石，抗渣性好；以以MM2 2S S为结合物的制品荷重软化变形温度高，耐压强度高，但为结合物的制品荷重软化变形温度高，耐压强度高，但是烧结性差，抗渣性好；是烧结性差，抗渣性好；第24页，此课件共97页哦25铁的氧化物和铁酸盐铁的氧化物和铁酸盐C
22、 C2 2F F降低制品的烧成温度，同时降低荷重软化温度；降低制品的烧成温度，同时降低荷重软化温度；MFMF降低制品的热震稳定性；降低制品的热震稳定性；气氛波动下使用，应当控制制品的铁含量；气氛波动下使用，应当控制制品的铁含量；第25页，此课件共97页哦26尖晶石结合物尖晶石结合物以以MAMA为结合物的制品：热震稳定性高（等轴晶系，热膨为结合物的制品：热震稳定性高（等轴晶系，热膨胀小；弹性模量小），耐火度和荷重变形温度高；胀小；弹性模量小），耐火度和荷重变形温度高；MAMA能从方镁石中转移出能从方镁石中转移出MFMF，从而消除了，从而消除了MFMF因温度波动因温度波动引起的溶解及析出作用，提高
23、了方镁石的塑性，消除对热引起的溶解及析出作用，提高了方镁石的塑性，消除对热震稳定性的不良影响；震稳定性的不良影响；第26页，此课件共97页哦27陶瓷结合和直接结合陶瓷结合和直接结合对高温下含对高温下含MgOMgO和液相的镁砖中，为了不使液相不致贯和液相的镁砖中，为了不使液相不致贯穿方镁石颗粒边界，使方镁石间直接结合程度提高，那穿方镁石颗粒边界，使方镁石间直接结合程度提高，那么加入么加入CrCr2 2O O3 3是非常有利的是非常有利的用尖晶石或用尖晶石或C C2 2S S、M M2 2S S高熔点矿物作为次要相对直接结高熔点矿物作为次要相对直接结合是非常有利的。合是非常有利的。第27页，此课件
24、共97页哦28四、镁质原料四、镁质原料菱菱镁矿:理理论化学化学组成成为MgO47.82%，CO2 252.18%，密度，密度2.96-3.21g/cm3 3，烧后后3.51-3.56g/cm3 3海水海水镁砂砂:密度密度3.30-3.49g/cm3 3冶金冶金镁砂砂第28页，此课件共97页哦29五、镁质制品的生产工艺五、镁质制品的生产工艺普通镁砖与镁硅砖的生产工艺普通镁砖与镁硅砖的生产工艺原料：原料：MgO87%，CaO3.5%，SiO25.0%,密度大于密度大于3.53g/cm3颗粒组成：紧密堆积和烧结；颗粒组成：紧密堆积和烧结；配料：镁砂，废砖，结合剂，水配料：镁砂，废砖，结合剂，水混合：
25、粗颗粒，纸浆废液，筒磨粉；混合：粗颗粒，纸浆废液，筒磨粉；成型成型:高压成型高压成型干燥：进干燥：进100-120，出，出40-60烧成：烧成：1500-1600 烧成烧成第29页，此课件共97页哦30以镁铝尖晶石为主要结合物；以镁铝尖晶石为主要结合物；Al2O3加入量增加，气孔率增大，荷软增加，加入量增加，气孔率增大，荷软增加，抗渣性提高，当抗渣性提高，当Al2O3含量小于含量小于10%时，砖时，砖较致密；较致密；Al2O3加入量为加入量为5-10%；矾土、镁砂共磨；矾土、镁砂共磨；应该严格控制应该严格控制CaO和和SiO2的含量；的含量；临界粒度较普通镁砖大些；临界粒度较普通镁砖大些；镁铝
26、砖的生产工艺镁铝砖的生产工艺第30页，此课件共97页哦31镁钙砖的生产工艺镁钙砖的生产工艺以硅酸三钙和硅酸二钙为结合物；以硅酸三钙和硅酸二钙为结合物；热震稳定性差；热震稳定性差；稳定剂：磷灰石稳定剂：磷灰石(0.3%)和铁磷和铁磷(0.5-0.7%)；制品中制品中Al2O3 含量和含量和C/S的大小，对矿物组的大小，对矿物组成及荷重软化有很大影响，成及荷重软化有很大影响，C/S应为应为2.2-3,Al2O335%,CaO35-45%,SiO2及及R2O3杂质总量不大于杂质总量不大于4%；颗粒组成：骨料为白云石，细粉为镁砂；颗粒组成：骨料为白云石，细粉为镁砂；坯料制备坯料制备:烘砂，结合剂烘砂，
27、结合剂(作用）及其制备，作用）及其制备，成型成型热处理和浸渍热处理和浸渍:致密化；致密化；砖的强度提高；砖的强度提高；抗冲刷和渣蚀的能力提高；抗冲刷和渣蚀的能力提高；抗剥落性提高；抗剥落性提高；抗水化性能提高；抗水化性能提高；第43页，此课件共97页哦44五、焦油白云石砖的水化及反水化措施五、焦油白云石砖的水化及反水化措施水化的危害水化的危害:体体积膨膨胀，结构破坏；构破坏；降低炉降低炉衬的碳含量；的碳含量；阻碍碳素的石墨化；阻碍碳素的石墨化；水化措施：水化措施：制品表面涂焦油或制品表面涂焦油或沥青，或聚乙青，或聚乙烯薄膜包裹以薄膜包裹以隔隔绝大气；大气；在白云石熟料煅在白云石熟料煅烧时加入加
28、入矿化化剂；热处理浸油；理浸油；第44页，此课件共97页哦45六、烧成和烧成浸油白云石砖六、烧成和烧成浸油白云石砖属于半属于半稳定性定性质的白云石耐火材料；的白云石耐火材料；合成合成镁质白云石；白云石；骨料骨料为白云石，白云石，细粉粉为高高纯镁砂，石蜡砂，石蜡为结合合剂；1600度度烧成；成；真空浸油；真空浸油；第45页，此课件共97页哦46第三节第三节 MgO-CaO-CMgO-CaO-C镁碳砖的生产工艺；镁碳砖的生产工艺；结合剂；结合剂；抗氧化剂；抗氧化剂；镁碳砖的硬化处理；镁碳砖的硬化处理；镁碳砖的性能；镁碳砖的性能；优良的抗热震和耐剥落性；优良的抗热震和耐剥落性；优良的抗渣性；优良的抗
29、渣性；第46页，此课件共97页哦47第四节第四节 镁橄榄石质耐火材料镁橄榄石质耐火材料M M2 2S S为主晶相；主晶相；理理论化学化学组成成为MgO57.3%,SiO2 242.7%,MgO/SiO2 2=1.34;熔点熔点1890，荷，荷软1650-1700；第47页，此课件共97页哦48原料原料橄榄岩橄榄岩:主要矿物组成主要矿物组成2(MgFe)O.SiO2，蛇纹岩：主要矿物组成蛇纹岩：主要矿物组成3MgO.2SiO2.2H2O钝橄榄岩钝橄榄岩滑石滑石:主要矿物组成主要矿物组成3MgO.4SiO2.2H2O第48页，此课件共97页哦49镁橄榄石加热的物理化学变化镁橄榄石加热的物理化学变化
30、橄榄石加热：橄榄石加热：700-750700-750，铁橄榄石破坏，其中的，铁橄榄石破坏，其中的FeOFeO氧化成氧化成Fe2O3Fe2O3；1150-14801150-1480，在镁橄榄石颗粒周围形成高铁玻璃相，同时镁，在镁橄榄石颗粒周围形成高铁玻璃相，同时镁橄榄石开始进行强烈的重结晶和再结晶；橄榄石开始进行强烈的重结晶和再结晶；蛇纹石加热：蛇纹石加热：600-700600-700，脱水；，脱水；滑石：滑石：10001000，脱水；，脱水；12001200，反应生成斜顽辉石和方石英；，反应生成斜顽辉石和方石英；第49页，此课件共97页哦50镁橄榄石制品的生产镁橄榄石制品的生产原料的煅烧；原料
31、的煅烧；镁砂的加入量和加入方法；镁砂的加入量和加入方法；颗粒组成；颗粒组成；结合剂的选择；结合剂的选择；成型；成型；烧成；烧成；第50页，此课件共97页哦51强度和荷重软化温度：由强度和荷重软化温度：由MM2 2S S为结合相的镁质制品，为结合相的镁质制品，如镁硅砖，其如镁硅砖，其MM2 2S S的熔点（的熔点（18901890）和）和 MgOMgO MM2 2S S最最低共熔点低共熔点(1860(1860 C C）都很高，虽然制品常温强度不高，）都很高，虽然制品常温强度不高，但却具有较高的高温热态强度。但却具有较高的高温热态强度。硅酸盐结合的镁质耐火制品硅酸盐结合的镁质耐火制品第51页，此课
32、件共97页哦52C C2 2S S结合的镁砖（如镁钙砖），由于结合的镁砖（如镁钙砖），由于C C2 2S S具有很高熔点具有很高熔点(21352135），），MgOMgO C C2 2S S共熔点共熔点18001800，所以开始产生液相，所以开始产生液相的温度很高。在相当高的温度下（如炼钢温度），晶相间的温度很高。在相当高的温度下（如炼钢温度），晶相间无液相形成。无液相形成。它同方镁石之间的结合为固相间的直接结合。而且，它同方镁石之间的结合为固相间的直接结合。而且，C C2 2S S的晶格能较高，在高温下的塑性变形较小，结晶体又的晶格能较高，在高温下的塑性变形较小，结晶体又呈针状和棱角状，故由
33、呈针状和棱角状，故由C C2 2S S结合的镁砖具有很高的高温结合的镁砖具有很高的高温强度。无易熔物的致密制品荷重软化温度可达强度。无易熔物的致密制品荷重软化温度可达17001700。第52页，此课件共97页哦53可认为以硅酸盐结合的镁质耐火材料的高温性能受可认为以硅酸盐结合的镁质耐火材料的高温性能受其化学组成中其化学组成中CaO/SiOCaO/SiO2 2比的控制。当比的控制。当CaO/SiOCaO/SiO2 2比不同比不同时，时，MM2 2S S C C2 2S S系统中硅酸盐的耐火度的变化和荷重软化系统中硅酸盐的耐火度的变化和荷重软化温度的变化都明显地依赖于温度的变化都明显地依赖于CaO
34、/SiOCaO/SiO2 2比。比。第53页，此课件共97页哦54镁质耐火制品的耐热震性都较低，这主要是由于方镁石镁质耐火制品的耐热震性都较低，这主要是由于方镁石的热膨胀性较高所致。由的热膨胀性较高所致。由MM2 2S S结合的镁砖中结合的镁砖中MM2 2S S的热膨的热膨胀性较高，胀性较高，202015001500平均热膨胀系数为平均热膨胀系数为11 1011 10-6-6/，故制品的耐热震性仍然较低。故制品的耐热震性仍然较低。由由CMSCMS结合的制品，因结合的制品，因CMSCMS各向异性，热膨胀性在各向异性，热膨胀性在X X轴轴向较高，向较高，为为13.613.6 1010-6 -6 /
35、，故耐热震性低，普通镁砖，故耐热震性低，普通镁砖经经11001100水冷循环仅水冷循环仅2 23 3次。次。耐热震性耐热震性第54页，此课件共97页哦55当以当以MM2 2S S结合的镁质制品中含铁量较高时，特别是在还原气氛下同结合的镁质制品中含铁量较高时，特别是在还原气氛下同FeFe直接接触时，除直接接触时，除MgOMgO可与可与FeOFeO形成固溶体以外，形成固溶体以外，MM2 2S S也可发生也可发生镁铁置换形成铁橄榄石（镁铁置换形成铁橄榄石（2FeOSiO2FeOSiO2 2）简写）简写F F2 2S S，并共同形成无限，并共同形成无限固溶体。固溶体。虽然虽然MM2 2S S因镁铁置换
36、及因镁铁置换及F F2 2S S的形成与高温下镁蒸气的逸出而使结构破的形成与高温下镁蒸气的逸出而使结构破坏，并因坏，并因F F2 2S S的溶入而可能降低出现液相的温度，耐火度也有的溶入而可能降低出现液相的温度，耐火度也有所降低，但不甚严重。所降低，但不甚严重。CMS和C3MS2结合的镁质耐火制品：在服役过程中极易形成液相。在服役过程中极易形成液相。故由此类易熔硅酸盐结合的镁质制品，抗渣蚀能力较差。故由此类易熔硅酸盐结合的镁质制品，抗渣蚀能力较差。抗渣性抗渣性第55页，此课件共97页哦56C C2 2S S结合的镁质制品：由于结合的镁质制品：由于C C2 2S S的形成及同方镁石的直接的形成及
37、同方镁石的直接结合，使液相润湿方镁石晶粒的能力大为下降，既可使制结合，使液相润湿方镁石晶粒的能力大为下降，既可使制品内（因杂质带入）可能形成的少量液相从方镁石晶粒表品内（因杂质带入）可能形成的少量液相从方镁石晶粒表面排挤到晶粒的间隙中（呈孤立状），又可使外来液相不面排挤到晶粒的间隙中（呈孤立状），又可使外来液相不易渗人制品内部，从而大大提高这种制品的抗渣能力。易渗人制品内部，从而大大提高这种制品的抗渣能力。第56页，此课件共97页哦57 2、尖晶石结合的镁质耐火制品 尖晶石结合的镁质耐火制品是指主要由尖晶石结合的镁质耐火制品是指主要由镁铝尖晶石或镁铬尖晶石或复合尖晶石为镁铝尖晶石或镁铬尖晶石或
38、复合尖晶石为结合相的制品。结合相的制品。第57页，此课件共97页哦58 （1）强度和荷重软化温度 尖晶石结合镁质耐火制品的高温强度和尖晶石结合镁质耐火制品的高温强度和荷重软化温度，一般都较普通镁砖为高。荷重软化温度，一般都较普通镁砖为高。第58页，此课件共97页哦59 以镁铝尖晶石结合的镁质耐火制品，以镁铝尖晶石结合的镁质耐火制品，由于由于MAMA的熔点和的熔点和MgOMgOMAMA共熔温度都较高，共熔温度都较高，分别为分别为21052105和和19951995，故单纯由方镁石与，故单纯由方镁石与此种尖晶石构成的镁质耐火制品在此种尖晶石构成的镁质耐火制品在19951995以以下不会出现液相。下
39、不会出现液相。第59页，此课件共97页哦60 常称此种尖晶石为第二固相或次晶相。常称此种尖晶石为第二固相或次晶相。此种尖晶石晶体之间与方镁石晶粒间多呈此种尖晶石晶体之间与方镁石晶粒间多呈直接结合。具有较高的高温强度。荷重软直接结合。具有较高的高温强度。荷重软化温度可达化温度可达17501750以上。以上。第60页，此课件共97页哦61 由镁铬尖晶石结合制品，由镁铬尖晶石结合制品，MKMK熔点熔点23502350，MgOMgOMKMK共熔点达共熔点达23002300以上。以上。在镁铬砖中，这种铬尖晶石在高温下除部分在镁铬砖中，这种铬尖晶石在高温下除部分熔于方镁石以外，也存在于方镁石晶粒之间，熔于
40、方镁石以外，也存在于方镁石晶粒之间，作为第二固相在方镁石晶粒间搭桥，使尖晶作为第二固相在方镁石晶粒间搭桥，使尖晶石晶体间与方镁石晶粒间实现直接结合。石晶体间与方镁石晶粒间实现直接结合。第61页，此课件共97页哦62 （2）耐热震性 尖晶石结合的镁质制品的耐热震性，尖晶石结合的镁质制品的耐热震性，一般都较普通镁砖好。耐热震性良好的原因一般都较普通镁砖好。耐热震性良好的原因是是MAMA属正型尖晶石，具有较低的热膨胀性，属正型尖晶石，具有较低的热膨胀性，而而MFMF属反型尖晶石，热膨胀性高。属反型尖晶石，热膨胀性高。第62页，此课件共97页哦63 由于由于MAMA溶解溶解MFMF的能力较的能力较MF
41、MF在方镁石在方镁石中的溶解度大得多，中的溶解度大得多，MAMA能从方镁石中将能从方镁石中将MFMF转移出来，形成、消除了因温度波动而引转移出来，形成、消除了因温度波动而引起的起的MFMF溶解和沉析的变化，提高了方镁溶解和沉析的变化，提高了方镁石的塑性，而石的塑性，而MA MA 的此种溶解和沉析变化影的此种溶解和沉析变化影响又较小，从而提高了制品的耐热震性。响又较小，从而提高了制品的耐热震性。11001100加热和水冷循环达加热和水冷循环达2020次左右。次左右。第63页，此课件共97页哦64 以镁铬尖晶石结合的镁铬砖，由于镁以镁铬尖晶石结合的镁铬砖，由于镁铬尖晶石的热膨胀性也较低，铬尖晶石的
42、热膨胀性也较低，MFMF可固溶于可固溶于MKMK中形成，且溶解度很大，溶解的温度范中形成，且溶解度很大，溶解的温度范围很宽，减缓了因围很宽，减缓了因MFMF溶入方镁石和其中沉溶入方镁石和其中沉析的影响，而且析的影响，而且CMSCMS含量也较少，故镁铬含量也较少，故镁铬砖的耐热震性也较好。砖的耐热震性也较好。11001100加热和水冷循环达加热和水冷循环达2525次。次。第64页，此课件共97页哦65抗渣性 尖晶石结合的镁质耐火制品的抗渣性，尖晶石结合的镁质耐火制品的抗渣性，一般也优于普通镁砖。一般也优于普通镁砖。MAMA结合的镁铝砖抵抗熔融钢液和含结合的镁铝砖抵抗熔融钢液和含铁溶渣侵蚀的能力较
43、强。铁溶渣侵蚀的能力较强。第65页，此课件共97页哦66三、各种镁质耐火材料的性质 由不同结合相与主晶相方镁石构成的由不同结合相与主晶相方镁石构成的各种镁质耐火材料的耐火度，一般皆高于各种镁质耐火材料的耐火度，一般皆高于19201920 C C，抗碱性渣侵蚀的能力也强，但依，抗碱性渣侵蚀的能力也强，但依结合相的种类、性质、数量和分布的不同，结合相的种类、性质、数量和分布的不同，制品的性质也有一定差别。制品的性质也有一定差别。第66页，此课件共97页哦67 虽然虽然MAMA与与FeOFeO反应可形成铁尖晶石反应可形成铁尖晶石（FAFA），即发生），即发生MAFeO MgOFeOAl2O3反应，反
44、应，而而FeOAlFeOAl2 2O O3 3分解溶融温度仅分解溶融温度仅1750 1750，较，较MAMA的熔点低的熔点低380380以上，但以上，但MAMA与与FAFA可形成可形成连续固溶体。而且，在镁质耐大材料中，总连续固溶体。而且，在镁质耐大材料中，总有大量方镁石存在，同有大量方镁石存在，同FeOFeO形成镁方铁矿。形成镁方铁矿。故由故由MAMA结合的镁铝砖能吸收相当数量的结合的镁铝砖能吸收相当数量的FeOFeO，而不致严重降低其出现液相的温度。，而不致严重降低其出现液相的温度。第67页，此课件共97页哦68 当熔渣中含有较高当熔渣中含有较高CaOCaO时，时，MAMA与与C C2 2
45、S S的的共熔点仅共熔点仅14181418 C C，远低于它们的熔点，故，远低于它们的熔点，故MAMA受此种熔渣侵蚀时，其高温性质有所降受此种熔渣侵蚀时，其高温性质有所降低。低。第68页，此课件共97页哦69 由于由于MA MA 与方镁石直接结合，两者间与方镁石直接结合，两者间的界面张力远低于的界面张力远低于MAMA或或MgOMgO的表面张力，的表面张力，从而使熔渣渗入这些界面的速度和深度都小从而使熔渣渗入这些界面的速度和深度都小于普通镁砖，故抗渣性还优于普通镁砖。于普通镁砖，故抗渣性还优于普通镁砖。第69页，此课件共97页哦70 以以MAMA结合的镁砖，由于结合的镁砖，由于MA MA 在氧化
46、或在氧化或还原气氛下较稳定，故在气氛变化条件下使还原气氛下较稳定，故在气氛变化条件下使用，同含用，同含MFMF较多的镁砖相比，耐久性较高。较多的镁砖相比，耐久性较高。第70页，此课件共97页哦71镁铬砖的耐蚀性有以下特点：MFMF和和MAMA都可固溶于都可固溶于MKMK中形成和中形成和 连续连续固溶体。固溶体。MFMF和和MAMA固溶于固溶于MKMK后液相面边界后液相面边界温度增加，即随温度增加，即随CrCr2 2O O3 3量的相对提高，出现量的相对提高，出现液相温度提高，在一定温度下液相量降低。液相温度提高，在一定温度下液相量降低。第71页，此课件共97页哦72 当系统中有硅酸盐相共存时，
47、随当系统中有硅酸盐相共存时，随CrCr2 2O O3 3/Al/Al2 2O O3 3和和CrCr2 2O O3 3/Fe/Fe2 2O O3 3比的增加，尖比的增加，尖 晶晶石相在硅酸盐中的溶解度也逐渐降低。以镁石相在硅酸盐中的溶解度也逐渐降低。以镁铬尖晶石铬尖晶石MKMK为结合相，代替为结合相，代替MFMF和和MAMA，对，对提高制品的高温强度和耐蚀等性能都是有提高制品的高温强度和耐蚀等性能都是有利的。利的。第72页，此课件共97页哦73 在自然界中，铬尖晶石大多数取自铬在自然界中，铬尖晶石大多数取自铬矿石，并非单纯由矿石，并非单纯由MKMK构成，而多为不同构成，而多为不同尖晶石的固溶体复
48、合尖晶石尖晶石的固溶体复合尖晶石:(Mg,Fe+2)(Cr,Al,Fe+3)2O4其中对尖晶石构成的制品体积稳定性影响大其中对尖晶石构成的制品体积稳定性影响大的主要成分为铬铁矿（的主要成分为铬铁矿（FeO.CrFeO.Cr2 2O O3 3，简写，简写FKFK）。）。第73页，此课件共97页哦74 由这些含由这些含FeOFeO的铬铁矿结合的镁质耐的铬铁矿结合的镁质耐火制品，因铬铁矿对于氧化和还原气氛很火制品，因铬铁矿对于氧化和还原气氛很敏感，氧化产生收缩，还原产生膨胀。含敏感，氧化产生收缩，还原产生膨胀。含铁高的尖晶石，在氧化气氛下，从铁高的尖晶石，在氧化气氛下，从350350开始到开始到10
49、001000显著氧化，其中的显著氧化，其中的FeOFeO氧化氧化为为FeFe2 2O O3 3。第74页，此课件共97页哦75 氧化终了，氧化终了，FeFe2 2O O3 3与与CrCr2 2O O3 3形成固溶体，因形成固溶体，因晶格常数由大变小，体积收缩。若随后发生还晶格常数由大变小，体积收缩。若随后发生还原作用，则在原作用，则在450450开始，约到开始，约到10501050结束，结束，又使又使FeOFeO转化为转化为FeFe2 2O O3 3 ，形成尖晶石，因晶格松，形成尖晶石，因晶格松弛，产生膨胀。虽然理论计算膨胀不超过弛，产生膨胀。虽然理论计算膨胀不超过3 3，但实际上可达但实际上
50、可达3030，线膨胀率达，线膨胀率达1010。第75页，此课件共97页哦76 这种计算值与实测值的差别是由于这种计算值与实测值的差别是由于同时发生气孔率增加之故。由于气孔容积同时发生气孔率增加之故。由于气孔容积大，一度氧化再次还原的铬铁矿，很容易大，一度氧化再次还原的铬铁矿，很容易发生脆性开裂发生脆性开裂常称常称“爆胀爆胀”或或“爆裂爆裂”。因此，含铁较高的铬尖晶石结合的镁铬。因此，含铁较高的铬尖晶石结合的镁铬砖，不宜使用于气氛经常变化的条件。砖，不宜使用于气氛经常变化的条件。第76页，此课件共97页哦77碳结合的镁质制品 镁碳砖是由烧结镁石或电熔镁砂和碳镁碳砖是由烧结镁石或电熔镁砂和碳素材料