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1、第九章第九章 不定形耐火材料不定形耐火材料 一、定义：一、定义：由耐火骨料和粉料、结合剂、外加剂以一定比例共同由耐火骨料和粉料、结合剂、外加剂以一定比例共同组成的，不经成型和烧成而直接使用或加适当液体调配组成的，不经成型和烧成而直接使用或加适当液体调配后使用。也称散状耐火材料后使用。也称散状耐火材料BulkRefractories（无固定外（无固定外形、可制成浆状、泥膏状和松散状）或整体耐火材料形、可制成浆状、泥膏状和松散状）或整体耐火材料MonolithicRefractories（可制成无接缝的整体耐火材料）（可制成无接缝的整体耐火材料）。二、不定形耐火材料的发展二、不定形耐火材料的发展
2、不定形耐火材料的发展中，结合剂的使用是不定形耐火材料的发展中，结合剂的使用是关键关键。根据结合剂的发展，可以把不定形耐火材。根据结合剂的发展，可以把不定形耐火材料的发展分为如下几个阶段：料的发展分为如下几个阶段：1）1914年年20世纪世纪60年代中期：硅酸盐水泥、年代中期：硅酸盐水泥、铝酸盐水泥、水玻璃和磷酸盐等结合剂的使用，铝酸盐水泥、水玻璃和磷酸盐等结合剂的使用，与普通耐火骨料和粉料配制成不定形耐火材料；与普通耐火骨料和粉料配制成不定形耐火材料；2）20世纪世纪60年代年代70年代后期：开发出硫酸铝、年代后期：开发出硫酸铝、聚合氯化铝、磷酸钠、烧结和电熔氧化铝水泥、聚合氯化铝、磷酸钠、烧
3、结和电熔氧化铝水泥、粘土等，提高了不定形材料的高温使用性能；粘土等，提高了不定形材料的高温使用性能；3）20世纪世纪80年代初至今：复合结合剂、超微粉及年代初至今：复合结合剂、超微粉及高效外加剂的使用，配制成功低水泥、超低水泥高效外加剂的使用，配制成功低水泥、超低水泥和无水泥浇注料，性能显著提高。传统浇注料用和无水泥浇注料，性能显著提高。传统浇注料用水量大于水量大于10，而高技术浇注料用水量在，而高技术浇注料用水量在4左右。左右。三、不定形耐火材料的分类三、不定形耐火材料的分类 1、按耐火骨料品质分类、按耐火骨料品质分类 2、按所用结合剂分类、按所用结合剂分类 3、按施工和使用方法分类（该方法
4、在实际使用中最多）、按施工和使用方法分类（该方法在实际使用中最多）4、按热工设备或使用部位命名（技术文本或商务上使用较多）、按热工设备或使用部位命名（技术文本或商务上使用较多）耐火浇注料耐火浇注料 耐火捣打料耐火捣打料 耐火喷涂、喷补、涂抹料耐火喷涂、喷补、涂抹料 耐火泥（浆）耐火泥（浆）耐火投射料耐火投射料四、不定形耐火材料的主要特点四、不定形耐火材料的主要特点 工厂占地面积小，投资少，能耗低；工厂占地面积小，投资少，能耗低；生产过程简便，劳动强度低；生产过程简便，劳动强度低；供货周期短；供货周期短；适用性强，可制成任何形状的构筑物；适用性强，可制成任何形状的构筑物；施工简便，直接使用或调配
5、后使用；施工简便，直接使用或调配后使用；使用方便，可进行在线或离线修补；使用方便，可进行在线或离线修补；缺点：体积稳定性不好、气孔率较高、耐侵蚀缺点：体积稳定性不好、气孔率较高、耐侵蚀能力一般不强、质量波动较大，使用后拆卸困能力一般不强、质量波动较大，使用后拆卸困难、现场须配备专用施工设备等。难、现场须配备专用施工设备等。第一节第一节不定形耐火材料用结合剂不定形耐火材料用结合剂 一、定义：胶结耐火骨料和粉料，并使不定形一、定义：胶结耐火骨料和粉料，并使不定形耐火材料产生强度的材料。耐火材料产生强度的材料。耐火砖通过干燥或烧成产生陶瓷结合或直接耐火砖通过干燥或烧成产生陶瓷结合或直接结合。结合。不
6、定形耐火材料使用前未经高温烧成，颗粒不定形耐火材料使用前未经高温烧成，颗粒间只能靠结合剂的作用使其粘结为整体，使构筑间只能靠结合剂的作用使其粘结为整体，使构筑物或制品具有一定的强度。物或制品具有一定的强度。良好的凝结硬化特性，满足施工使用强度；良好的凝结硬化特性，满足施工使用强度；分分散散性性能能好好，良良好好的的润润湿湿性性，可可与与粒粒状状和和粉粉状状物物料料表表面面 最大限度的接触，提高材料的致密性；最大限度的接触，提高材料的致密性；硬化时的体积稳定性较好，耐火性能高；硬化时的体积稳定性较好，耐火性能高；无其它危害作用；无其它危害作用；二、不定形耐火材料对结合剂的要求二、不定形耐火材料对
7、结合剂的要求 无机结合剂：无机结合剂：1)硅酸盐类硅酸盐类2)铝酸盐类铝酸盐类3)磷酸盐类磷酸盐类4)硫酸盐类硫酸盐类5)氯化物类氯化物类6)溶胶类溶胶类三、结合剂的分类三、结合剂的分类 1、按化学性质分类：有机和无机结合剂；、按化学性质分类：有机和无机结合剂；1)水硬性结合剂水硬性结合剂2)气硬性结合剂气硬性结合剂3)热硬性结合剂热硬性结合剂2、按硬化条件分类、按硬化条件分类 四、结合剂的结合方式四、结合剂的结合方式 结合剂的结合方式大致可以分为五类结合剂的结合方式大致可以分为五类1、水合结合水合结合：借助于常温下，结合剂与水发：借助于常温下，结合剂与水发生反应生成水化产物而产生的结合。生反
8、应生成水化产物而产生的结合。2、化学结合化学结合：借助于结合剂与硬化剂或结合：借助于结合剂与硬化剂或结合剂与耐火材料之间在常温下发生化学反应，或剂与耐火材料之间在常温下发生化学反应，或加热时发生化学反应生成具有结合剂作用的化加热时发生化学反应生成具有结合剂作用的化合物而产生结合。合物而产生结合。3、聚合结合聚合结合：借助于催化剂或交联剂，使结合剂发生缩：借助于催化剂或交联剂，使结合剂发生缩聚形成网络状结构而产生结合强度。如：甲阶酚醛树脂加聚形成网络状结构而产生结合强度。如：甲阶酚醛树脂加酸作催化剂或加热时可产生如下缩聚反应而产生较好的结酸作催化剂或加热时可产生如下缩聚反应而产生较好的结合强度。
9、合强度。4、陶瓷结合陶瓷结合：指低温烧结结合，即在散状耐火材：指低温烧结结合，即在散状耐火材料中加入可降低烧结温度的助剂或金属粉末，以大料中加入可降低烧结温度的助剂或金属粉末，以大大降低液湘出现温度，促进低温下固液反应而产大降低液湘出现温度，促进低温下固液反应而产生低温烧结结合。生低温烧结结合。5、粘附结合：粘附结合：借助于以下几种物理作用之一而产生借助于以下几种物理作用之一而产生结合的。结合的。1）物理吸附作用（范德华力）；）物理吸附作用（范德华力）；2）扩散作用）扩散作用 3）静电作用）静电作用产生粘附结合的结合剂多数为有机结合剂，即在常产生粘附结合的结合剂多数为有机结合剂，即在常温下或低
10、温下起结合作用、经中温和高温热处理后温下或低温下起结合作用、经中温和高温热处理后会燃烧掉，如糊精、羧甲基纤维素，纸浆废液会燃烧掉，如糊精、羧甲基纤维素，纸浆废液(木质木质素磺酸盐素磺酸盐)、糖蜜、阿拉伯树胶等。、糖蜜、阿拉伯树胶等。五、几类结合剂的凝结（硬化）机理五、几类结合剂的凝结（硬化）机理 1、铝酸盐水泥、铝酸盐水泥铝酸盐水泥的硬化机理，是指具有水硬性的铝酸钙铝酸盐水泥的硬化机理，是指具有水硬性的铝酸钙矿物与水发生化学反应而实现胶凝的过程。矿物与水发生化学反应而实现胶凝的过程。结合剂结合剂铝铝-50水泥水泥铝铝-60水泥水泥铝铝-70水泥水泥烧结氧化烧结氧化铝水泥铝水泥电熔氧化电熔氧化铝
11、水泥铝水泥主要矿相主要矿相CACA2,CA（次之）（次之）CA2CA2,CA（多）（多）CA,C12A7（少）（少）熔点，熔点，16001750175017501450特点特点水化较快水化较快水化较慢水化较慢水化较慢水化较慢水化较慢水化较慢速凝速凝水化产物水化产物C3AH6+AH3浇注料使用浇注料使用温度，温度，14001500160018001800烧结氧化铝水泥和电熔氧化铝水泥属于纯铝酸钙水泥（工烧结氧化铝水泥和电熔氧化铝水泥属于纯铝酸钙水泥（工业氧化铝优质石灰石制成），其它的为高铝水泥（铝矾土业氧化铝优质石灰石制成），其它的为高铝水泥（铝矾土石灰石制成）。石灰石制成）。铝酸盐水泥耐火浇注
12、料铝酸盐水泥耐火浇注料 CAH10和和C2AH8都属于六方晶系，呈片状或针状，互都属于六方晶系，呈片状或针状，互相交错，重叠搭配，可形成坚强的结晶联生体。氢氧相交错，重叠搭配，可形成坚强的结晶联生体。氢氧化铝凝胶化铝凝胶AH3填充于晶体的空隙内。同时，水化产填充于晶体的空隙内。同时，水化产物结合水量较大，故能很快形成比较致密的浆体结构，物结合水量较大，故能很快形成比较致密的浆体结构，早期强度显著增长。早期强度显著增长。CAH10和和C2AH8为亚稳相，经过一段时间加热后，为亚稳相，经过一段时间加热后，会逐渐转化为稳定的会逐渐转化为稳定的C3AH6(立方晶，立方晶，粒状晶体粒状晶体，晶体间结合能
13、力差晶体间结合能力差)。强度比较：强度比较：CAH10C2AH8C3AH6水水 玻玻 璃璃 是是 由由 正正 硅硅 酸酸 钠钠(2Na2OSiO2)、偏偏 硅硅 酸酸 钠钠(Na2OSiO2)、二二硅硅酸酸钠钠(Na2O2SiO2)和和胶胶体体SiO2组组成成的的胶胶体体溶溶胶胶，一一般般化化学学式式为为Na2OnSiO2xH2O，模模数数nSiO2/Na2O。其其硬硬化化有有两两种种方方式式，干干燥燥或或加加促促凝剂。凝剂。二、水玻璃二、水玻璃 干燥条件下：干燥条件下：Na2OnSiO22nH2OCO2Na2CO3+nSi(OH)4硅氧凝胶体产生强度硅氧凝胶体产生强度。上述反应缓慢，生产中往
14、往。上述反应缓慢，生产中往往加入促凝剂，促进硬化速度。加入促凝剂，促进硬化速度。2Na2OnSiO2+Na2SiF6+2(2n+1)H2O6NaF+(2n+1)Si(OH)4氟硅酸钠氟硅酸钠Na2SiF6为白色结晶粉末，在水溶液中为白色结晶粉末，在水溶液中溶解度小，呈酸性，溶解度小，呈酸性，pH值为值为3，这是由于如下，这是由于如下反应造成的：反应造成的：Na2SiF64H2O 2NaF+4HF+Si(OH)4水玻璃水解时生成碱：水玻璃水解时生成碱：mNa2OnSiO2nH2O 2NaOH+(m-1)Na2OnSiO2酸碱发生中和反应：酸碱发生中和反应：HF+NaOHNaFH2O随着反应的进行
15、，混合液碱度下降，促进相关随着反应的进行，混合液碱度下降，促进相关水解反应的进行，使硅氧凝胶不断析出并凝聚。水解反应的进行，使硅氧凝胶不断析出并凝聚。1）Na2SiF6水水解解同同时时析析出出硅硅酸酸凝凝胶胶体体，增增加加了了水水玻璃中玻璃中Si(OH)2的浓度，促进凝结；的浓度，促进凝结；2）Na2SiF6水水解解后后生生成成HF，中中和和了了水水玻玻璃璃水水解解生生成的成的NaOH，加速了水玻璃水解，促进凝结；，加速了水玻璃水解，促进凝结；3）NaOH被被HF中中和和，避避免免了了NaOH对对硅硅酸酸钠钠胶胶体体的破坏作用，保证了凝结的正常进行和发挥作用。的破坏作用，保证了凝结的正常进行和
16、发挥作用。Na2SiF6的作用：的作用：注意：注意：1）Na2SiF6有毒，使用时注意安全；有毒，使用时注意安全；2）Na2SiF6影响耐火性质，适量少加为宜。影响耐火性质，适量少加为宜。加入量为水玻璃用量的加入量为水玻璃用量的1012。三、磷酸盐结合剂磷酸铝三、磷酸盐结合剂磷酸铝磷磷酸酸本本身身没没有有粘粘结结性性，和和耐耐火火材材料料接接触触后后迅迅速反应生成磷酸盐才表现出良好的粘结性能。速反应生成磷酸盐才表现出良好的粘结性能。偏偏磷磷酸酸铝铝聚聚合合物物的的形形成成和和聚聚合合以以及及同同时时产产生生较较强的粘附作用，使结合体获得强度。强的粘附作用，使结合体获得强度。结合硬化机理：结合硬
17、化机理：氯化镁氯化镁MgCl2H2O结合剂主要用于生产镁质、镁铬结合剂主要用于生产镁质、镁铬质和铬镁质耐火材料，其凝结硬化作用主要是由于质和铬镁质耐火材料，其凝结硬化作用主要是由于MgCl2与与H2O反应生成反应生成氧氯化镁氧氯化镁以及由于氯化镁的以及由于氯化镁的存在使氧化镁快速持续地水化生成存在使氧化镁快速持续地水化生成Mg(OH)2而引起而引起的，其反应式为：的，其反应式为：xMgO+yMgCl2+2H2OxMgOyMgCl22H2OMgO+H2OMg(OH)2四、氯化镁结合剂四、氯化镁结合剂 MgO水化反应本来是较慢的，但当水溶液中有水化反应本来是较慢的，但当水溶液中有MgCl2存在时，
18、增大了存在时，增大了Mg(OH)2晶体的溶解度，从晶体的溶解度，从而促进而促进MgO的持续水化，使的持续水化，使Mg(OH)2得以大量形成，得以大量形成，成为连续的结晶体骨架结构，使结合体的强度提高。成为连续的结晶体骨架结构，使结合体的强度提高。Mg(OH)2在在400左右分解，成为高度分散的具有相左右分解，成为高度分散的具有相当高活性的当高活性的MgO，促进固相反应，有利于烧结。，促进固相反应，有利于烧结。通常控制通常控制MgCl2水溶液的比重在水溶液的比重在1.24左右，加入量左右，加入量约约3。受水解生成碱式盐，然后生成氢氧化铝，最后逐渐受水解生成碱式盐，然后生成氢氧化铝，最后逐渐形成形
19、成氢氧化铝凝胶体氢氧化铝凝胶体而凝结硬化。而凝结硬化。Al2(SO4)3+2H2OAl2(SO4)2(OH)2+H2SO4Al2(SO4)2(OH)2+2H2OAl2(SO4)(OH)4+H2SO4Al2(SO4)(OH)4+2H2O2Al(OH)3+H2SO4常温下硫酸铝的水解作用较慢，甚至在常温下硫酸铝的水解作用较慢，甚至在200700温度下水解不超过温度下水解不超过5%，因此可以加入其，因此可以加入其它金属盐促凝。它金属盐促凝。五、硫酸铝五、硫酸铝 六、微粉结合六、微粉结合 高技术浇注料的配制几乎都涉及到微粉的使用。高技术浇注料的配制几乎都涉及到微粉的使用。上世纪上世纪80年代以后，在陶
20、瓷和耐火材料的使用中，年代以后，在陶瓷和耐火材料的使用中，人们发现提高细粉的粒度可以促进烧结过程、降低人们发现提高细粉的粒度可以促进烧结过程、降低水的用量、提高材料的强度、提高坯体的致密度。水的用量、提高材料的强度、提高坯体的致密度。一般认为，粒径小于一般认为，粒径小于10um可以称为微粉，小于可以称为微粉，小于5um的称为超微粉。的称为超微粉。填充作用填充作用凝聚结合凝聚结合2、微粉作用机理、微粉作用机理 微微粉粉的的作作用用机机理理较较复复杂杂，一一般般认认为为是是填填充充作用和凝聚结合的共同作用。作用和凝聚结合的共同作用。1）不生成大量含结构水的水化产物，挥发和分解）不生成大量含结构水的
21、水化产物，挥发和分解成分少，有利于材料受热后结构和强度的保持；成分少，有利于材料受热后结构和强度的保持；2）微粉的表面活性高，有利于提高低、中温）微粉的表面活性高，有利于提高低、中温的结合强度，降低烧结温度；的结合强度，降低烧结温度；3）微微粉粉分分散散后后可可填填充充更更细细小小的的空空间间，有有利利于于减减水水，改善流动性和提高致密度及改善抗熔渣渗透性；改善流动性和提高致密度及改善抗熔渣渗透性；使用微粉所带来的主要优点是：使用微粉所带来的主要优点是：SiO2微粉（硅灰）微粉（硅灰）近年来，无水泥浇注料结合体系的一个新的结近年来，无水泥浇注料结合体系的一个新的结合方式是由无定形合方式是由无定
22、形SiO2微粉与微粉与MgO和和H2O作用产作用产生的生的MgO-SiO2-H2O凝聚结合。凝聚结合。SiO2微粉（硅灰）为铁合金厂、金属硅厂的副微粉（硅灰）为铁合金厂、金属硅厂的副产品（气相沉淀而成），粒度在产品（气相沉淀而成），粒度在0.10.5um，球，球形颗粒，活性适宜，能在颗粒表面形成硅胶薄膜，形颗粒，活性适宜，能在颗粒表面形成硅胶薄膜，起到低温结合作用。起到低温结合作用。凝结机理凝结机理(以镁质材料中加入以镁质材料中加入SiO2微粉为例微粉为例)：它们生成含结构水少的凝胶，同时降低它们生成含结构水少的凝胶，同时降低MgO的水的水化率和加热过程中的失重，且在较宽温度范围内逐渐化率和加
23、热过程中的失重，且在较宽温度范围内逐渐脱水，因而快速升温对结构的破坏作用不大。脱水，因而快速升温对结构的破坏作用不大。SiO2微粉水化后，表面形成类似硅胶结构并存在微粉水化后，表面形成类似硅胶结构并存在大量羟基的大量羟基的SiOH键，烘干脱水后形成键，烘干脱水后形成SiOSi键。键。凝胶含结晶水较少，加热中缓慢脱水，有利于凝胶含结晶水较少，加热中缓慢脱水，有利于快速烘烤；快速烘烤；高温下，镁橄榄石的生成为高熔点矿物。可避免高温下，镁橄榄石的生成为高熔点矿物。可避免采用水玻璃，聚磷酸钠等结合剂带入的采用水玻璃，聚磷酸钠等结合剂带入的Na2O或水泥或水泥中引入中引入CaO的不利影响的不利影响；提提
24、高高浇浇注注料料的的流流动动性性能能，有有利利于于提提高高浇浇注注料料成成形后的致密度；形后的致密度；研究表明，研究表明，110干燥干燥24小时后，可在小时后，可在MgO颗粒表颗粒表面形成类似硅酸镁类化合物的物质，中高温处理后面形成类似硅酸镁类化合物的物质，中高温处理后可以转变成镁橄榄石，提高材料的强度。该凝聚结可以转变成镁橄榄石，提高材料的强度。该凝聚结合的特点：合的特点：微粉的用量不宜太多也不宜太少。微粉的用量不宜太多也不宜太少。一方面，多余的微粉会发生团聚，烧结过程一方面，多余的微粉会发生团聚，烧结过程中会发生收缩，影响材料的整体性能。中会发生收缩，影响材料的整体性能。另一方面，微粉过少
25、，尚有孔隙未被填充，另一方面，微粉过少，尚有孔隙未被填充，试样致密度不高。试样致密度不高。第二节第二节 不定形耐火材料用外加剂不定形耐火材料用外加剂一、定义一、定义用以改善不定形耐火材料性能的物质，如施工用以改善不定形耐火材料性能的物质，如施工性能、使用性能等，为组成总量的万分之几到百分性能、使用性能等，为组成总量的万分之几到百分之几。之几。二、分类二、分类 1、减水剂：保持浇注料流动值基本不变的条件、减水剂：保持浇注料流动值基本不变的条件下，可显著降低拌和用水量的物质。下，可显著降低拌和用水量的物质。作用机理：作用机理：不与材料反应，只起表面物理化学作不与材料反应，只起表面物理化学作用。溶于
26、水后能吸附在粒子表面上，提高粒子表面用。溶于水后能吸附在粒子表面上，提高粒子表面的的电位，电位，增加粒子间斥力增加粒子间斥力，释放出由微粒子组成，释放出由微粒子组成的凝聚结构中包裹的游离水。保持浇注料流变性的凝聚结构中包裹的游离水。保持浇注料流变性（作业性）的条件下，能使单位用水量减少，满足（作业性）的条件下，能使单位用水量减少，满足作业需要。作业需要。常用的减水剂有：三聚磷酸钠常用的减水剂有：三聚磷酸钠(Na3P3O10)、六偏磷、六偏磷酸钠酸钠(NaPO11)n，n1440，硅酸钠，硅酸钠(Na2OnSiO2mH2O)和木质磺酸盐和木质磺酸盐(R-SO3Na)，最，最后一种为有机类物质。后
27、一种为有机类物质。2、增塑剂、增塑剂 增大拌和好的耐火材料混合物的可塑性，或增大拌和好的耐火材料混合物的可塑性，或者说能提高混合物（泥料）在应力作用下产生者说能提高混合物（泥料）在应力作用下产生应变能力的物质。应变能力的物质。主要用于：可塑料和捣打耐火材料。主要用于：可塑料和捣打耐火材料。增塑剂的作用在于能增大泥料中粒子之间增塑剂的作用在于能增大泥料中粒子之间润滑和润滑和粘结粘结作用，使粒子之间产生位移时仍能保持作用，使粒子之间产生位移时仍能保持连续连续接触而不断裂接触而不断裂。增塑剂是一类具有粘滞性的物质，。增塑剂是一类具有粘滞性的物质，或是一类表面活性物质。不定形耐火材料常用的或是一类表面
28、活性物质。不定形耐火材料常用的增塑剂有塑性粘土、膨润土、滑石粉、氧化物超增塑剂有塑性粘土、膨润土、滑石粉、氧化物超细粉、糊精、甲基纤维素、木质素磺酸盐、烷基细粉、糊精、甲基纤维素、木质素磺酸盐、烷基苯磺化物等。苯磺化物等。3、促凝剂、促凝剂 促使耐火材料凝结和硬化的物质。促使耐火材料凝结和硬化的物质。促促凝凝剂剂的的作作用用机机理理比比较较复复杂杂。不不同同结结合合剂剂使用不同促凝剂。使用不同促凝剂。定义：延缓耐火材料凝结和硬化时间的物质。定义：延缓耐火材料凝结和硬化时间的物质。作作用用机机理理：a.形形成成络络合合物物，缓缓凝凝剂剂与与结结合合剂剂解解离离出出的的离离子子形形成成络络合合物物
29、，抑抑制制了了水水化化物物或或反反应应产产物物结结晶晶析析出出，或或抑抑制制晶晶粒粒长长大大；b.形形成成薄薄膜膜，缓缓凝凝剂剂吸吸附附于于水水泥泥粒粒子子表表面面，形形成成薄薄膜膜，阻阻止止了了水水泥泥粒粒子子与与水水接接触触，抑抑制制了了水水化化反反应应速速度。度。4、缓凝剂、缓凝剂 5、发泡剂、发泡剂 能够降低液体表面张力，大量产生均匀而稳定能够降低液体表面张力，大量产生均匀而稳定的泡沫的物质。多孔轻质耐火浇注料在生产时，的泡沫的物质。多孔轻质耐火浇注料在生产时，往往需要加入一定量的发泡剂，如松香胶等。往往需要加入一定量的发泡剂，如松香胶等。能够保持不定形耐火材料储存一定时间后施工能够保
30、持不定形耐火材料储存一定时间后施工性能不变或变化不大的物质。性能不变或变化不大的物质。6、保存剂、保存剂 7、膨胀剂、膨胀剂 弥补材料在温度变化过程中的体积收缩，以弥补材料在温度变化过程中的体积收缩，以避免不利后果的产生。避免不利后果的产生。防止不定形耐火材料使用收缩的措施有如下三种：防止不定形耐火材料使用收缩的措施有如下三种：(1)热分解法热分解法(2)高温化学反应法高温化学反应法(3)晶型转化法晶型转化法如：三石类矿物如：三石类矿物(Al2O3SiO2,同质异形体同质异形体)高温下：高温下：3(Al2O3SiO2)3Al2O32SiO2+SiO28、烧结剂、烧结剂 降低材料的烧结温度，促进
31、材料在低温下烧结降低材料的烧结温度，促进材料在低温下烧结的物质。如：粘土，可提高浇注料的中温强度。的物质。如：粘土，可提高浇注料的中温强度。一、定义一、定义 耐火浇注料是一种由耐火物料制成的粒状和粉耐火浇注料是一种由耐火物料制成的粒状和粉状材料，加入一定量结合剂、外加剂和水共同组成状材料，加入一定量结合剂、外加剂和水共同组成的，具有较高流动性，适用于以浇注成型的不定形的，具有较高流动性，适用于以浇注成型的不定形耐火材料。耐火材料。第三节第三节 耐火浇注料耐火浇注料 二、原材料的选择二、原材料的选择 1、颗粒料、颗粒料 基本上说，可由各种材质的耐火原料制成。基本上说，可由各种材质的耐火原料制成。
32、需要注意：兰晶石不宜直接用作粒状材料，在需要注意：兰晶石不宜直接用作粒状材料，在12001400温度范围内变成莫来石会发生急剧体积膨温度范围内变成莫来石会发生急剧体积膨胀，可制成粉料，适量加入浇注料中防止体积收缩。胀，可制成粉料，适量加入浇注料中防止体积收缩。应根据原料的性质和使用部位的具体情况来选择应根据原料的性质和使用部位的具体情况来选择原材料。原材料。对颗粒料的要求：对颗粒料的要求：1)烧结良好，吸水率为烧结良好，吸水率为15；2)熔融材料不宜以颗粒料的形式加入，可以超熔融材料不宜以颗粒料的形式加入，可以超细粉的形式加入。细粉的形式加入。2、粉料、粉料 粉料的作用：粉料的作用：1)紧密堆
33、积；紧密堆积；2)保证混合料流动性；保证混合料流动性；3)提高浇注料结合强度；提高浇注料结合强度；4)体积稳定性；体积稳定性；5)促进烧结和提高耐侵蚀性；促进烧结和提高耐侵蚀性；通常采用同颗粒料相同的材质的原料作为细粉，通常采用同颗粒料相同的材质的原料作为细粉，其品位要求更高。如以普通烧结镁砂为骨料，就其品位要求更高。如以普通烧结镁砂为骨料，就以电熔镁砂为细粉。为避免材料在使用过程中发以电熔镁砂为细粉。为避免材料在使用过程中发生收缩，应尽量选择热膨胀系数较小的耐火材料生收缩，应尽量选择热膨胀系数较小的耐火材料原料为颗粒料，在基质中加入适量膨胀剂或加入原料为颗粒料，在基质中加入适量膨胀剂或加入在
34、反应过程中可带来体积效应的材料。在反应过程中可带来体积效应的材料。破碎颚式破碎机（粗碎）破碎颚式破碎机（粗碎）粉碎圆锥破碎机，辊式破碎机（对辊）粉碎圆锥破碎机，辊式破碎机（对辊）筛分按尺寸大小分成不同粒径的颗粒料。有固筛分按尺寸大小分成不同粒径的颗粒料。有固定筛和电磁振动筛之分，其中，后者的筛分效率定筛和电磁振动筛之分，其中，后者的筛分效率较高。较高。细细磨磨耐耐火火粉粉料料的的制制作作。球球磨磨机机、管管磨磨机机（筒筒磨磨机机）、振动磨机等。、振动磨机等。三、耐火浇注料的生产三、耐火浇注料的生产 主主要要工工序序有有：耐耐火火原原料料的的破破碎碎、粉粉碎碎、筛筛分分、配配料、混合、分装和检验
35、等。料、混合、分装和检验等。预混合预混合指外加剂、结合剂和细粉等全部粉料和某指外加剂、结合剂和细粉等全部粉料和某几种粉料的预先混合。在高档不定形耐火材料的生几种粉料的预先混合。在高档不定形耐火材料的生产中，必须用预混合粉，否则，微量的外加剂、超产中，必须用预混合粉，否则，微量的外加剂、超微粉等外加物难以混合均匀，造成性能的不稳定性，微粉等外加物难以混合均匀，造成性能的不稳定性，影响施工和使用性能。影响施工和使用性能。混合混合双螺旋锥形搅拌机双螺旋锥形搅拌机第三节第三节 耐火浇注料耐火浇注料 一、定义一、定义 耐火浇注料是一种由耐火物料制成的耐火浇注料是一种由耐火物料制成的粒状粒状和和粉状粉状材
36、料，加入一定量材料，加入一定量结合剂结合剂、外加剂外加剂和和水水共同共同组成的，具有较高流动性，适用于以浇注成型的组成的，具有较高流动性，适用于以浇注成型的不定形耐火材料。不定形耐火材料。二、原材料的选择二、原材料的选择 1、颗粒料、颗粒料 基本上说，可由各种材质的耐火原料制成。基本上说，可由各种材质的耐火原料制成。需要注意的是：兰晶石不宜直接用作粒状材料，需要注意的是：兰晶石不宜直接用作粒状材料，在在12001400温度范围内变成莫来石会发温度范围内变成莫来石会发生急剧体积膨胀，可制成粉料，适量加入浇注生急剧体积膨胀，可制成粉料，适量加入浇注料中防止体积收缩。料中防止体积收缩。应根据原料的性
37、质和使用部位的具体情况应根据原料的性质和使用部位的具体情况来选择原材料。来选择原材料。对颗粒料的要求：对颗粒料的要求：1)烧结良好，吸水率为烧结良好，吸水率为15；2)熔融材料不宜以颗粒料的形式加入，可以熔融材料不宜以颗粒料的形式加入，可以超细粉超细粉的形式加入。的形式加入。2、粉料、粉料 粉料的作用：粉料的作用：1)紧密堆积；紧密堆积；2)保证混合料流动性；保证混合料流动性；3)提高浇注料结合强度；提高浇注料结合强度；4)体积稳定性；体积稳定性；5)促进烧结和提高耐侵蚀性；促进烧结和提高耐侵蚀性；通常采用同颗粒料相同的材质的原料作为通常采用同颗粒料相同的材质的原料作为细粉细粉，其品，其品位要
38、求更位要求更高高。如以普通烧结镁砂为骨料，就以电熔镁。如以普通烧结镁砂为骨料，就以电熔镁砂为细粉。为避免材料在使用过程中发生收缩，应尽砂为细粉。为避免材料在使用过程中发生收缩，应尽量选择量选择热膨胀系数较小热膨胀系数较小的耐火材料原料为的耐火材料原料为颗粒料颗粒料，在，在基质中加入适量膨胀剂或加入在反应过程中可带来体基质中加入适量膨胀剂或加入在反应过程中可带来体积效应的材料。积效应的材料。三、耐火浇注料的生产三、耐火浇注料的生产 主主要要工工序序有有：耐耐火火原原料料的的破破碎碎、粉粉碎碎、筛筛分分、配料、混合、分装和检验等。配料、混合、分装和检验等。破碎破碎颚式破碎机（粗碎）颚式破碎机（粗碎
39、）粉碎粉碎圆锥破碎机，辊式破碎机（对辊）圆锥破碎机，辊式破碎机（对辊）筛分筛分按尺寸大小分成不同粒径的颗粒料。有固定筛按尺寸大小分成不同粒径的颗粒料。有固定筛和电磁振动筛之分，其中，后者的筛分效率较高。和电磁振动筛之分，其中，后者的筛分效率较高。细细磨磨耐耐火火粉粉料料的的制制作作。球球磨磨机机、管管磨磨机机（筒筒磨磨机机）、振动磨机等。振动磨机等。预混合预混合指外加剂、结合剂和细粉等全部粉料和指外加剂、结合剂和细粉等全部粉料和某几种粉料的预先混合。在高档不定形耐火材料某几种粉料的预先混合。在高档不定形耐火材料的生产中，必须用预混合粉，否则，微量的外加的生产中，必须用预混合粉，否则，微量的外加
40、剂、超微粉等外加物难以混合均匀，造成性能的剂、超微粉等外加物难以混合均匀，造成性能的不稳定性，影响施工和使用性能。不稳定性，影响施工和使用性能。混合混合双螺旋锥形搅拌机双螺旋锥形搅拌机四、浇注料生产时的注意事项四、浇注料生产时的注意事项 1、可以根据最紧密堆积原则进行配料。如：、可以根据最紧密堆积原则进行配料。如：34级配料，最大粒径取决于砌体的尺寸大小级配料，最大粒径取决于砌体的尺寸大小。2、防爆裂外加剂、防爆裂外加剂 防防爆爆裂裂外外加加剂剂的的作作用用原原理理：通通过过加加入入物物形形成成的的气气体体、融融化化后后形形成成的的裂裂纹纹或或因因膨膨胀胀系系数数不不一一致致形形成裂纹来开辟排
41、除水蒸汽的通道。成裂纹来开辟排除水蒸汽的通道。A、金属铝粉、金属铝粉 金属铝粉与水混合后发生放热反应，逸出氢气。金属铝粉与水混合后发生放热反应，逸出氢气。2Al+6H2O2Al(OH)3+3H2B、某些有机或无机物、某些有机或无机物 融化后形成裂纹，有利于形成排气通道。融化后形成裂纹，有利于形成排气通道。聚聚乙乙烯烯和和聚聚丙丙烯烯纤纤维维直直径径一一般般只只有有15um左左右右，这这些些化化学学纤纤维维在在较较低低温温度度下下就就发发生生收收缩缩，在在加加热热产产生生蒸蒸汽汽的的温温度度以以下下就就能能熔熔融融，这这种种收收缩缩和和熔熔融融形形成成了了空空洞，使浇注料透气率提高。洞，使浇注料
42、透气率提高。五、铝酸钙水泥耐火浇注料五、铝酸钙水泥耐火浇注料 以以铝铝酸酸钙钙水水泥泥为为结结合合剂剂，与与具具有有一一定定颗颗粒粒级级配配的的耐耐火火集集料料和和外外加加剂剂配配制制成成的的可可浇浇注注成成型型的的混混合合料料称称为为铝铝酸酸钙钙水水泥泥结结合合浇浇注料。注料。1、涉及水泥浇注料的一些概念、涉及水泥浇注料的一些概念 普通水泥浇注料普通水泥浇注料CCCaO2.5wt%低水泥浇注料低水泥浇注料LCCCaO:12.5wt%超低水泥浇注料超低水泥浇注料ULCCCaO:0.21.0wt%无水泥浇注料无水泥浇注料NCCCaO0.2wt%粘土质浇注料的使用温度为粘土质浇注料的使用温度为13
43、001450；轧钢加；轧钢加热炉、竖窑和回转窑预热带等的内衬。热炉、竖窑和回转窑预热带等的内衬。高铝质浇注料的使用温度为高铝质浇注料的使用温度为14001550；热处；热处理炉内衬和烧嘴，电炉出钢槽、石灰竖窑高温段等理炉内衬和烧嘴，电炉出钢槽、石灰竖窑高温段等的内衬。的内衬。刚玉质浇注料使用温度为刚玉质浇注料使用温度为15001650，主要用，主要用于作各种高温炉和高温构件的衬体，浸渍管外衬，于作各种高温炉和高温构件的衬体，浸渍管外衬，喷射冶金和吹氩整体喷枪的衬体，钢包精炼炉喷射冶金和吹氩整体喷枪的衬体，钢包精炼炉(LF炉炉)炉盖等。炉盖等。在配料方面，低水泥和超低水泥结合浇注耐火材在配料方面
44、，低水泥和超低水泥结合浇注耐火材料同普通浇注耐火材料所不同的是在由耐火细粉料同普通浇注耐火材料所不同的是在由耐火细粉和结合剂组成的基质中，用超细粉（指粒度小于和结合剂组成的基质中，用超细粉（指粒度小于10m）来取代部分或大部分铝酸钙水泥，在加入）来取代部分或大部分铝酸钙水泥，在加入少量分散剂使超细粉均匀地分散于骨料颗粒之间，少量分散剂使超细粉均匀地分散于骨料颗粒之间，填充在亚微米级的空隙中，从而形成均匀致密的填充在亚微米级的空隙中，从而形成均匀致密的组织结构。组织结构。振动型低水泥和超低水泥浇注料的配料组成一般振动型低水泥和超低水泥浇注料的配料组成一般为：耐火骨料为：耐火骨料6070%、耐火粉
45、料、耐火粉料1822%、铝酸钙水泥铝酸钙水泥37%（低水泥型）或（低水泥型）或12%（超（超低水泥型），氧化硅微粉（或氧化铝微粉）低水泥型），氧化硅微粉（或氧化铝微粉）36%，微量分散剂。，微量分散剂。与传统水泥浇注料相比，低水泥和超低水泥浇注料与传统水泥浇注料相比，低水泥和超低水泥浇注料具有一系列优异性能：具有一系列优异性能：1）由于其中）由于其中CaO含量低，高温下基质中的低共熔液含量低，高温下基质中的低共熔液湘数量少，材料的抗渣性能、高温强度和荷软会得湘数量少，材料的抗渣性能、高温强度和荷软会得以提高。以提高。CaO+SiO2+Al2O3在高温下将形成钙长石（在高温下将形成钙长石（CAS
46、2）和）和钙铝黄长石（钙铝黄长石（C2AS），这两个物相都是低熔相。），这两个物相都是低熔相。2）加入的水较少，只有普通浇注料的）加入的水较少，只有普通浇注料的1/21/3，材料，材料的气孔率较低，体积密度提高。的气孔率较低，体积密度提高。3）水泥颗粒的水化产物在加入过程中会分解。水）水泥颗粒的水化产物在加入过程中会分解。水泥加入量的减少将避免大量水合键破坏而使中温泥加入量的减少将避免大量水合键破坏而使中温强度下降引发的问题，有利于材料中温强度的提强度下降引发的问题，有利于材料中温强度的提高。高。一般混合程序：先将各种粒级的原料干混一般混合程序：先将各种粒级的原料干混23分钟，再加水湿混分钟，
47、再加水湿混46分钟。分钟。通常将不含水泥而依靠加入微粉或溶胶产生凝聚结合通常将不含水泥而依靠加入微粉或溶胶产生凝聚结合的可浇注成型的耐火材料称为无水泥耐火浇注料。的可浇注成型的耐火材料称为无水泥耐火浇注料。2、碱性耐火浇注料、碱性耐火浇注料 以以MgO为主要成分的耐火物料制成的粒状和粉状为主要成分的耐火物料制成的粒状和粉状材料，加入结合剂和外加剂配制而成的浇注料。材料，加入结合剂和外加剂配制而成的浇注料。盛钢桶（钢包）内衬、盛钢桶（钢包）内衬、RH内衬、加热炉底、玻璃内衬、加热炉底、玻璃工业炉等。工业炉等。2.1、镁质浇注料、镁质浇注料 以电熔和烧结镁砂为骨料和粉料，结合剂采用以电熔和烧结镁砂
48、为骨料和粉料，结合剂采用MgCl2、MgSO4、水玻璃、多聚磷酸盐和微粉等。、水玻璃、多聚磷酸盐和微粉等。特点：烧后线变化较小，荷软高、强度高、抗碱性特点：烧后线变化较小，荷软高、强度高、抗碱性渣的能力强，耐钠盐熔融物侵蚀能力强。渣的能力强，耐钠盐熔融物侵蚀能力强。缺点：抗渣渗透性较差，易剥落（渣和砖的热膨胀缺点：抗渣渗透性较差，易剥落（渣和砖的热膨胀系数不一致），易水化及干燥过程容易产生裂纹。系数不一致），易水化及干燥过程容易产生裂纹。3、某些浇注料中加入钢纤维的作用、某些浇注料中加入钢纤维的作用 1）增强韧性，提高抗应力应变能力，提）增强韧性，提高抗应力应变能力，提高抗机械冲击性能；高抗机
49、械冲击性能；2）提高抗热震稳定性能，提高材料抗开裂）提高抗热震稳定性能，提高材料抗开裂与剥落性；与剥落性；3）抑制在养护、干燥及热处理后的线收缩；）抑制在养护、干燥及热处理后的线收缩；加入量：加入量：0.62.5%(体积比体积比)不锈钢纤维直径：不锈钢纤维直径：0.4mm、0.5mm和和0.6mm，长度：长度：20mm、25mm和和30mm。钢纤维加入量不。钢纤维加入量不宜过多：高温物理化学性能恶化、抗侵蚀能力下宜过多：高温物理化学性能恶化、抗侵蚀能力下降。降。第四节第四节 耐火可塑料耐火可塑料 一、定义一、定义 由由粒粒状状和和粉粉状状物物料料与与可可塑塑粘粘土土等等结结合合剂剂和和增增塑塑
50、剂剂配配合合，加加入入少少量量水水分分，经经充充分分混混练练，所所组组成成的的一一种种呈呈硬硬泥泥膏膏状状并并在在较较长长时时间间内内保保持持较较高高可可塑塑性性的的不不定定形耐火材料。形耐火材料。二、可塑料应具备的基本性能二、可塑料应具备的基本性能 1）有一定的可塑性）有一定的可塑性 2）有一定的保存期）有一定的保存期 3）常温养护后具有一定的强度）常温养护后具有一定的强度 4）具有一定的高温体积稳定性）具有一定的高温体积稳定性三、如何控制可塑料的可塑性三、如何控制可塑料的可塑性 与与粘粘土土的的特特性性、加加入入量量及及水水量量有有关关。水水量量增增加加，可可塑塑性性提提高高，但但也也不不