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1、 课程意义课程意义 耐火材料是冶金、建材、化工、机械等工业高温窑炉及物件的重耐火材料是冶金、建材、化工、机械等工业高温窑炉及物件的重耐火材料是冶金、建材、化工、机械等工业高温窑炉及物件的重耐火材料是冶金、建材、化工、机械等工业高温窑炉及物件的重要基础材料。了解它们的性能及选用合适的耐火材料对于生产控要基础材料。了解它们的性能及选用合适的耐火材料对于生产控要基础材料。了解它们的性能及选用合适的耐火材料对于生产控要基础材料。了解它们的性能及选用合适的耐火材料对于生产控制及降低成本有重要的意义。本课程介绍常用耐火材料的基本性制及降低成本有重要的意义。本课程介绍常用耐火材料的基本性制及降低成本有重要的
2、意义。本课程介绍常用耐火材料的基本性制及降低成本有重要的意义。本课程介绍常用耐火材料的基本性能，应用范围以及易懂的生产工艺与原料知识。能，应用范围以及易懂的生产工艺与原料知识。能，应用范围以及易懂的生产工艺与原料知识。能，应用范围以及易懂的生产工艺与原料知识。这门课程是从事涉及耐火材料生产、研究、应用和贸易的人员的这门课程是从事涉及耐火材料生产、研究、应用和贸易的人员的这门课程是从事涉及耐火材料生产、研究、应用和贸易的人员的这门课程是从事涉及耐火材料生产、研究、应用和贸易的人员的必修之课，其重要性不言而喻。必修之课，其重要性不言而喻。必修之课，其重要性不言而喻。必修之课，其重要性不言而喻。绪
3、论一、耐火材料的定义一、耐火材料的定义一、耐火材料的定义一、耐火材料的定义 vv传统的定义传统的定义传统的定义传统的定义：耐火度不小于：耐火度不小于：耐火度不小于：耐火度不小于1580158015801580的无机非金属材料；的无机非金属材料；的无机非金属材料；的无机非金属材料；vvISOISOISOISO的定义的定义的定义的定义：耐火度不小于：耐火度不小于：耐火度不小于：耐火度不小于1500150015001500的非金属材料及制品；的非金属材料及制品；的非金属材料及制品；的非金属材料及制品；历史悠久历史悠久历史悠久历史悠久 5000500050005000年前出现了陶器；年前出现了陶器；年
4、前出现了陶器；年前出现了陶器；2000200020002000年前有了瓷器；年前有了瓷器；年前有了瓷器；年前有了瓷器；后来，开始使用天然原料，如硅线石砖；后来，开始使用天然原料，如硅线石砖；后来，开始使用天然原料，如硅线石砖；后来，开始使用天然原料，如硅线石砖；1637163716371637年，石墨粘土坩锅投入使用。年，石墨粘土坩锅投入使用。年，石墨粘土坩锅投入使用。年，石墨粘土坩锅投入使用。3 3 3 3）改革开放以后，随着钢铁工业的迅速发展，耐火材料行业快速发展起）改革开放以后，随着钢铁工业的迅速发展，耐火材料行业快速发展起）改革开放以后，随着钢铁工业的迅速发展，耐火材料行业快速发展起）
5、改革开放以后，随着钢铁工业的迅速发展，耐火材料行业快速发展起来；来；来；来；2004200420042004年统计，全国年统计，全国年统计，全国年统计，全国 有有有有1136113611361136家耐火材料生产企业家耐火材料生产企业家耐火材料生产企业家耐火材料生产企业 2005200520052005年统计，全国年统计，全国年统计，全国年统计，全国 有有有有1359135913591359家耐火材料生产企业家耐火材料生产企业家耐火材料生产企业家耐火材料生产企业 2006200620062006年统计，全国年统计，全国年统计，全国年统计，全国 有有有有1505150515051505家耐火材料
6、生产企业家耐火材料生产企业家耐火材料生产企业家耐火材料生产企业 中国耐火材料产量年年年年份份份份19801980199019901995199520002000200220022004200420062006产产产产量，百万量，百万量，百万量，百万吨吨吨吨3.823.826.756.757.557.559.89.811.0011.0018.718.732.432.4 一方面，连铸比的提高和冶炼技术的进步导致吨钢耐火材料消耗下降；另一方面，钢产量增加使得2002年以后中国耐火材料产量呈上升趋势。2002年、2004年和2006年，中国粗钢产量分别为：1.8、2.8和4.1亿吨；2007年在4.9
7、亿吨左右。另外，水泥工业的快速发展，也带动了耐火材料用量的大幅度增加。2003年突破7亿吨，2006年，12.2亿吨，2007年突破13.5亿吨 19942004年钢产量与耐火材料单耗年年份份钢产钢产量量（亿亿t t）吨钢吨钢耐材消耐材消耗（耗（kg/tkg/t）耐火材料耐火材料用量（万用量（万t t）镁质镁质材料比材料比例（例（%）吨钢镁质吨钢镁质耐耐材消耗材消耗（Kg/tKg/t）镁质镁质耐材耐材用量（万用量（万t t）199419947.257.2521.6021.601566.21566.225.025.05.405.40391.6391.6199519957.527.5220.902
8、0.901572.31572.325.525.55.335.33400.9400.9199619967.507.5020.2020.201515.01515.026.026.05.255.25393.9393.9199719977.997.9919.5019.501557.91557.926.526.55.175.17412.8412.8199819987.777.7718.8018.801461.31461.327.027.05.085.08394.6394.6199919997.897.8918.1018.101428.11428.127.527.54.984.98392.7392.720
9、0020008.488.4817.4017.401474.81474.828.028.04.874.87413.0413.0200120018.508.5016.7016.701419.81419.828.528.54.764.76404.7404.7200220029.049.0416.0016.001446.11446.129.029.04.644.64419.4419.4200320039.689.6815.3015.301481.51481.529.529.54.514.51437.0437.02004200410.5410.5414.5014.501529.01529.030.030
10、.04.354.35458.7458.7 1994199420042004年水泥产量、耐火材料需求量及耐火材料单耗年水泥产量、耐火材料需求量及耐火材料单耗年年份份水泥水泥产产量（量（亿亿t t）耐火材料耐火材料单单耗（耗（kg/tkg/t水泥）水泥）耐火材料用量（万耐火材料用量（万t t）1994199413.7013.700.990.99135.6135.61995199514.4514.450.970.97140.2140.21996199614.9314.930.950.95141.8141.81997199715.4715.470.930.93143.9143.91998199815.
11、4015.400.910.91140.1140.11999199916.0016.000.890.89142.4142.42000200016.5016.500.870.87143.6143.62001200117.3017.300.850.85147.1147.12002200218.0018.000.830.83149.4149.42003200319.5019.500.800.80156.0156.02004200420.0020.000.790.79158.0158.0 中国耐火材料的发展历程中国耐火材料的发展历程中国耐火材料的发展历程中国耐火材料的发展历程 手工制品手工制品手工制品手
12、工制品 普通耐火材料制品普通耐火材料制品普通耐火材料制品普通耐火材料制品“三高三高三高三高”耐火材料制品耐火材料制品耐火材料制品耐火材料制品 不定形耐不定形耐不定形耐不定形耐火材料，碳复合耐火材料火材料，碳复合耐火材料火材料，碳复合耐火材料火材料，碳复合耐火材料 功能化耐火材料功能化耐火材料功能化耐火材料功能化耐火材料 洁净钢的生产对耐火材料提出了更高的要求，除了要求长寿以外，还洁净钢的生产对耐火材料提出了更高的要求，除了要求长寿以外，还洁净钢的生产对耐火材料提出了更高的要求，除了要求长寿以外，还洁净钢的生产对耐火材料提出了更高的要求，除了要求长寿以外，还要求对钢水无污染；要求对钢水无污染；要
13、求对钢水无污染；要求对钢水无污染；我国是钢铁生产大国，也是耐火材料需求大国。我国是钢铁生产大国，也是耐火材料需求大国。我国是钢铁生产大国，也是耐火材料需求大国。我国是钢铁生产大国，也是耐火材料需求大国。全国仅冶金企业年耗耐火材料价值达全国仅冶金企业年耗耐火材料价值达全国仅冶金企业年耗耐火材料价值达全国仅冶金企业年耗耐火材料价值达300300300300多亿元多亿元多亿元多亿元 耐火材料资源消耗大耐火材料资源消耗大耐火材料资源消耗大耐火材料资源消耗大 耐火材料能源消耗大耐火材料能源消耗大耐火材料能源消耗大耐火材料能源消耗大 耐火材料污染耐火材料污染耐火材料污染耐火材料污染 加强耐火材料应用基础研
14、究（体系）加强耐火材料应用基础研究（体系）加强耐火材料应用基础研究（体系）加强耐火材料应用基础研究（体系）AlAlAlAl2 2 2 2OOOO3 3 3 3-SiO-SiO-SiO-SiO2 2 2 2系耐火材料系耐火材料系耐火材料系耐火材料 碳复合耐火材料碳复合耐火材料碳复合耐火材料碳复合耐火材料 碱性耐火材料碱性耐火材料碱性耐火材料碱性耐火材料 非氧化物耐火材料非氧化物耐火材料非氧化物耐火材料非氧化物耐火材料 应注意可持续发展战略。如：矿山的管理、耐火材料的回收利用、环应注意可持续发展战略。如：矿山的管理、耐火材料的回收利用、环应注意可持续发展战略。如：矿山的管理、耐火材料的回收利用、环
15、应注意可持续发展战略。如：矿山的管理、耐火材料的回收利用、环境友好耐火材料的使用；境友好耐火材料的使用；境友好耐火材料的使用；境友好耐火材料的使用；1 1、按化学属性分类、按化学属性分类、按化学属性分类、按化学属性分类 酸性耐火材料酸性耐火材料酸性耐火材料酸性耐火材料中性耐火材料中性耐火材料中性耐火材料中性耐火材料碱性耐火材料碱性耐火材料碱性耐火材料碱性耐火材料 硅质耐火材料硅质耐火材料硅质耐火材料硅质耐火材料中游离二氧化硅含量很高中游离二氧化硅含量很高中游离二氧化硅含量很高中游离二氧化硅含量很高(大于大于大于大于94%)94%)，是酸性最强的耐火材，是酸性最强的耐火材，是酸性最强的耐火材，是
16、酸性最强的耐火材 料；料；料；料；粘土质耐火材料粘土质耐火材料粘土质耐火材料粘土质耐火材料与硅质耐火材料相比，游离二氧化硅含量较少，是弱酸性与硅质耐火材料相比，游离二氧化硅含量较少，是弱酸性与硅质耐火材料相比，游离二氧化硅含量较少，是弱酸性与硅质耐火材料相比，游离二氧化硅含量较少，是弱酸性 的；的；的；的；半硅质耐火材料半硅质耐火材料半硅质耐火材料半硅质耐火材料居于期间。居于期间。居于期间。居于期间。也有将锆英石质耐火材料和碳化硅质耐火材料归入酸性耐火材料也有将锆英石质耐火材料和碳化硅质耐火材料归入酸性耐火材料也有将锆英石质耐火材料和碳化硅质耐火材料归入酸性耐火材料也有将锆英石质耐火材料和碳化
17、硅质耐火材料归入酸性耐火材料的，因为此类材料中含有较高的的，因为此类材料中含有较高的的，因为此类材料中含有较高的的，因为此类材料中含有较高的SiOSiO2 2或在高温状态下能转变为或在高温状态下能转变为或在高温状态下能转变为或在高温状态下能转变为SiOSiO2 2。对酸性介质的侵蚀具有较强的抵抗能力对酸性介质的侵蚀具有较强的抵抗能力对酸性介质的侵蚀具有较强的抵抗能力对酸性介质的侵蚀具有较强的抵抗能力 中性耐火材料中性耐火材料 中性耐火材料按严格意义讲是指中性耐火材料按严格意义讲是指中性耐火材料按严格意义讲是指中性耐火材料按严格意义讲是指碳质碳质碳质碳质耐火材料。通常也将以三价耐火材料。通常也将
18、以三价耐火材料。通常也将以三价耐火材料。通常也将以三价氧化物为主体的高铝质、刚玉质、锆刚玉质、铬质耐火材料归入中性氧化物为主体的高铝质、刚玉质、锆刚玉质、铬质耐火材料归入中性氧化物为主体的高铝质、刚玉质、锆刚玉质、铬质耐火材料归入中性氧化物为主体的高铝质、刚玉质、锆刚玉质、铬质耐火材料归入中性耐火材料。因为此类材料含有较多量的两性氧化物如耐火材料。因为此类材料含有较多量的两性氧化物如耐火材料。因为此类材料含有较多量的两性氧化物如耐火材料。因为此类材料含有较多量的两性氧化物如AlAlAlAl2 2 2 2OOOO3 3 3 3、CrCrCrCr2 2 2 2OOOO3 3 3 3等。等。等。等。
19、此类耐火材料在高温状况下此类耐火材料在高温状况下此类耐火材料在高温状况下此类耐火材料在高温状况下对酸、碱性介质的化学侵蚀都具有一对酸、碱性介质的化学侵蚀都具有一对酸、碱性介质的化学侵蚀都具有一对酸、碱性介质的化学侵蚀都具有一定的稳定性，尤其对弱酸、弱碱的侵蚀具有较好的抵抗能力。定的稳定性，尤其对弱酸、弱碱的侵蚀具有较好的抵抗能力。定的稳定性，尤其对弱酸、弱碱的侵蚀具有较好的抵抗能力。定的稳定性，尤其对弱酸、弱碱的侵蚀具有较好的抵抗能力。碱性耐火材料碱性耐火材料 一般是指以一般是指以一般是指以一般是指以MgOMgOMgOMgO、CaOCaOCaOCaO或以或以或以或以MgOCaOMgOCaOMg
20、OCaOMgOCaO为主要成分的耐火材料，为主要成分的耐火材料，为主要成分的耐火材料，为主要成分的耐火材料，如镁质、石灰质、镁铬质、镁硅质、白云石质耐火制品及其不定形材如镁质、石灰质、镁铬质、镁硅质、白云石质耐火制品及其不定形材如镁质、石灰质、镁铬质、镁硅质、白云石质耐火制品及其不定形材如镁质、石灰质、镁铬质、镁硅质、白云石质耐火制品及其不定形材料。镁质、石灰质、白云石质耐火材料为强碱性耐火材料；镁铬质、料。镁质、石灰质、白云石质耐火材料为强碱性耐火材料；镁铬质、料。镁质、石灰质、白云石质耐火材料为强碱性耐火材料；镁铬质、料。镁质、石灰质、白云石质耐火材料为强碱性耐火材料；镁铬质、镁硅质及尖晶
21、石质耐火材料为弱碱性耐火材料。镁硅质及尖晶石质耐火材料为弱碱性耐火材料。镁硅质及尖晶石质耐火材料为弱碱性耐火材料。镁硅质及尖晶石质耐火材料为弱碱性耐火材料。这类耐火材料的耐火度都比较高，对碱性介质的化学侵蚀具有较这类耐火材料的耐火度都比较高，对碱性介质的化学侵蚀具有较这类耐火材料的耐火度都比较高，对碱性介质的化学侵蚀具有较这类耐火材料的耐火度都比较高，对碱性介质的化学侵蚀具有较强的抵抗能力。强的抵抗能力。强的抵抗能力。强的抵抗能力。硅质耐火材料、镁质耐火材料、白云石质火材料、铬质火材料、硅质耐火材料、镁质耐火材料、白云石质火材料、铬质火材料、硅质耐火材料、镁质耐火材料、白云石质火材料、铬质火材
22、料、硅质耐火材料、镁质耐火材料、白云石质火材料、铬质火材料、碳质火材料、锆质火材料和特种火材料碳质火材料、锆质火材料和特种火材料碳质火材料、锆质火材料和特种火材料碳质火材料、锆质火材料和特种火材料 镁质耐火材料镁质耐火材料镁质耐火材料镁质耐火材料：指以镁砂为主要原料，以方镁石为主晶相，指以镁砂为主要原料，以方镁石为主晶相，指以镁砂为主要原料，以方镁石为主晶相，指以镁砂为主要原料，以方镁石为主晶相，MgOMgOMgOMgO含量大于含量大于含量大于含量大于80%80%80%80%的碱性耐的碱性耐的碱性耐的碱性耐火材料。通常依其化学组成不同分为：火材料。通常依其化学组成不同分为：火材料。通常依其化学
23、组成不同分为：火材料。通常依其化学组成不同分为：镁质制品：镁质制品：镁质制品：镁质制品：MgOMgOMgOMgO含量含量含量含量87%87%87%87%，主要矿物为方镁石；，主要矿物为方镁石；，主要矿物为方镁石；，主要矿物为方镁石；镁铝质制品：含镁铝质制品：含镁铝质制品：含镁铝质制品：含MgO 75%MgO 75%MgO 75%MgO 75%，Al2O3Al2O3Al2O3Al2O3一般为一般为一般为一般为7-8%7-8%7-8%7-8%，主要矿物成分为方镁，主要矿物成分为方镁，主要矿物成分为方镁，主要矿物成分为方镁石和石和石和石和 镁铝尖晶石（镁铝尖晶石（镁铝尖晶石（镁铝尖晶石（MgOMgO
24、MgOMgO Al2O3 Al2O3 Al2O3 Al2O3）；）；）；）；镁铬质制品：含镁铬质制品：含镁铬质制品：含镁铬质制品：含MgO60%MgO60%MgO60%MgO60%，Cr2O3Cr2O3Cr2O3Cr2O3一般在一般在一般在一般在20%20%20%20%以下，主要矿物成分为方以下，主要矿物成分为方以下，主要矿物成分为方以下，主要矿物成分为方镁石镁石镁石镁石 和铬尖晶石；和铬尖晶石；和铬尖晶石；和铬尖晶石；镁钙质制品：主要矿物成分除方镁石外还含有一定量的硅酸二钙。镁钙质制品：主要矿物成分除方镁石外还含有一定量的硅酸二钙。镁钙质制品：主要矿物成分除方镁石外还含有一定量的硅酸二钙。镁
25、钙质制品：主要矿物成分除方镁石外还含有一定量的硅酸二钙。碳复合耐火材料碳复合耐火材料碳复合耐火材料碳复合耐火材料：碳复合耐火材料是指以不同形态的碳素材料与相应的耐火氧化物复合碳复合耐火材料是指以不同形态的碳素材料与相应的耐火氧化物复合碳复合耐火材料是指以不同形态的碳素材料与相应的耐火氧化物复合碳复合耐火材料是指以不同形态的碳素材料与相应的耐火氧化物复合生产的耐火材料。一般而言，碳复合材料主要包括镁碳制品、镁铝碳生产的耐火材料。一般而言，碳复合材料主要包括镁碳制品、镁铝碳生产的耐火材料。一般而言，碳复合材料主要包括镁碳制品、镁铝碳生产的耐火材料。一般而言，碳复合材料主要包括镁碳制品、镁铝碳制品、
26、锆碳制品、铝碳制品等。制品、锆碳制品、铝碳制品等。制品、锆碳制品、铝碳制品等。制品、锆碳制品、铝碳制品等。特种耐火材料特种耐火材料特种耐火材料特种耐火材料：上述分类所不能包括的材料，此类材料除其化学组成比较特殊，上述分类所不能包括的材料，此类材料除其化学组成比较特殊，上述分类所不能包括的材料，此类材料除其化学组成比较特殊，上述分类所不能包括的材料，此类材料除其化学组成比较特殊，不宜归类到上述类别中外，通常它们还具有各自的较为突出的特点，不宜归类到上述类别中外，通常它们还具有各自的较为突出的特点，不宜归类到上述类别中外，通常它们还具有各自的较为突出的特点，不宜归类到上述类别中外，通常它们还具有各
27、自的较为突出的特点，如优良的热震稳定性、抗渣性等，利用这些特点往往用于特定的使用如优良的热震稳定性、抗渣性等，利用这些特点往往用于特定的使用如优良的热震稳定性、抗渣性等，利用这些特点往往用于特定的使用如优良的热震稳定性、抗渣性等，利用这些特点往往用于特定的使用条件条件条件条件 3 3 3 3、根据耐火度的高低、根据耐火度的高低、根据耐火度的高低、根据耐火度的高低 vv普通耐火材料：普通耐火材料：普通耐火材料：普通耐火材料：15801580158015801770 1770 1770 1770 vv高级耐火材料：高级耐火材料：高级耐火材料：高级耐火材料：17701770177017702000
28、2000 2000 2000 vv特级耐火材料：特级耐火材料：特级耐火材料：特级耐火材料：2000200020002000 4 4 4 4、依据外观形状及尺寸的不同、依据外观形状及尺寸的不同、依据外观形状及尺寸的不同、依据外观形状及尺寸的不同 vv定型耐火制品定型耐火制品定型耐火制品定型耐火制品：包括标型砖、异型砖、特异型砖、坩埚、管、器：包括标型砖、异型砖、特异型砖、坩埚、管、器：包括标型砖、异型砖、特异型砖、坩埚、管、器：包括标型砖、异型砖、特异型砖、坩埚、管、器皿及其它形状复杂的制品等；皿及其它形状复杂的制品等；皿及其它形状复杂的制品等；皿及其它形状复杂的制品等；vv不定型耐火材料不定型
29、耐火材料不定型耐火材料不定型耐火材料：包括浇注料、捣打料、投射料、喷涂料、可塑：包括浇注料、捣打料、投射料、喷涂料、可塑：包括浇注料、捣打料、投射料、喷涂料、可塑：包括浇注料、捣打料、投射料、喷涂料、可塑料等耐火泥浆。料等耐火泥浆。料等耐火泥浆。料等耐火泥浆。5 5 5 5、按照生产工艺、按照生产工艺、按照生产工艺、按照生产工艺 烧成制品、熔铸制品和不烧制品烧成制品、熔铸制品和不烧制品烧成制品、熔铸制品和不烧制品烧成制品、熔铸制品和不烧制品 三、耐火材料生产的基本工艺 耐火原料的加工 （选矿与提纯煅烧、破碎）坯料的制备（颗粒选择、粉料储存、配料、混练）成 型（半干法、可塑法 注浆法）干 燥煅烧
30、 本课程学要了解和掌握的内容本课程学要了解和掌握的内容什么是耐火材料；什么是耐火材料；不同耐火材料制品的组成、性能和相关检测方法；不同耐火材料制品的组成、性能和相关检测方法；不同品种的耐火材料生产的工艺要点和流程；不同品种的耐火材料生产的工艺要点和流程；相关的物理化学原理；相关的物理化学原理；耐火材料损毁机理及提高耐火材料质量的途径；耐火材料损毁机理及提高耐火材料质量的途径；耐火材料的应用；耐火材料的应用；第 一章 耐火材料的组织结构与性能 耐火材料是构筑热工设备的高温结构材料，面临：承受高温作用；耐火材料是构筑热工设备的高温结构材料，面临：承受高温作用；机械应力；热应力；高温气体；熔体以及固
31、体介质的侵蚀、冲刷、磨损。机械应力；热应力；高温气体；熔体以及固体介质的侵蚀、冲刷、磨损。为了保证热工设备的正常运行，所选用的耐火材料必须具备能够满为了保证热工设备的正常运行，所选用的耐火材料必须具备能够满足和适应各种使用环境和操作条件足和适应各种使用环境和操作条件 。耐火材料的性质主要包括耐火材料的性质主要包括化学化学-矿物组成、组织结构、力学性质、矿物组成、组织结构、力学性质、热学性质及高温使用性质等。热学性质及高温使用性质等。通常按照热工设备的工作性质与操作环境，来研制、设计、生产或选通常按照热工设备的工作性质与操作环境，来研制、设计、生产或选择能适应操作环境、满足使用要求的耐火材料择能
32、适应操作环境、满足使用要求的耐火材料 各国的检验标准有所不同，由于实验室条件下的检验和实际有一各国的检验标准有所不同，由于实验室条件下的检验和实际有一各国的检验标准有所不同，由于实验室条件下的检验和实际有一各国的检验标准有所不同，由于实验室条件下的检验和实际有一定的差距；实验室的检验结果仅起到预测作用定的差距；实验室的检验结果仅起到预测作用定的差距；实验室的检验结果仅起到预测作用定的差距；实验室的检验结果仅起到预测作用 苏联：苏联：苏联：苏联：TOCTTOCT 日本：日本：日本：日本：JISJIS（Japanese Industrial StandardsJapanese Industrial
33、 Standards）英国：英国：英国：英国：BSIBSI（British Standards InstitutionBritish Standards Institution）美国：美国：美国：美国：ASTMASTM（American Society of Testing American Society of Testing MaterialsMaterials）中国：中国：中国：中国：GB GB 化学组成化学组成化学组成化学组成 化学组成是耐火材料最基本的特性，是决定耐火材料的物相组成以及化学组成是耐火材料最基本的特性，是决定耐火材料的物相组成以及化学组成是耐火材料最基本的特性，是决定耐
34、火材料的物相组成以及化学组成是耐火材料最基本的特性，是决定耐火材料的物相组成以及很多重要性质如抗渣侵蚀性能、耐高温性能、力学性能等的重要基础。很多重要性质如抗渣侵蚀性能、耐高温性能、力学性能等的重要基础。很多重要性质如抗渣侵蚀性能、耐高温性能、力学性能等的重要基础。很多重要性质如抗渣侵蚀性能、耐高温性能、力学性能等的重要基础。1.1 1.1 耐火材料的化学耐火材料的化学-矿物组成矿物组成 添加成分添加成分添加成分添加成分 耐火材料的化学组成中除主要成分和杂质成分外有时为了制耐火材料的化学组成中除主要成分和杂质成分外有时为了制耐火材料的化学组成中除主要成分和杂质成分外有时为了制耐火材料的化学组成
35、中除主要成分和杂质成分外有时为了制作工艺的需要或改善某些性能往往人为地加入少量的添加成分，引入作工艺的需要或改善某些性能往往人为地加入少量的添加成分，引入作工艺的需要或改善某些性能往往人为地加入少量的添加成分，引入作工艺的需要或改善某些性能往往人为地加入少量的添加成分，引入添加成分的物质称为添加剂。引入添加成分的物质称为添加剂。按照添加成分的物质称为添加剂。引入添加成分的物质称为添加剂。按照添加成分的物质称为添加剂。引入添加成分的物质称为添加剂。按照添加成分的物质称为添加剂。引入添加成分的物质称为添加剂。按照添加剂的目的和作用不同可分为矿化剂、稳定剂、促烧剂、促凝剂等。添加剂的目的和作用不同可
36、分为矿化剂、稳定剂、促烧剂、促凝剂等。添加剂的目的和作用不同可分为矿化剂、稳定剂、促烧剂、促凝剂等。添加剂的目的和作用不同可分为矿化剂、稳定剂、促烧剂、促凝剂等。基基基基 质质质质：填填填填充充充充于于于于主主主主晶晶晶晶相相相相之之之之间间间间的的的的不不不不同同同同成成成成分分分分的的的的结结结结晶晶晶晶矿矿矿矿物物物物（次次次次晶晶晶晶相相相相）和和和和玻玻玻玻璃璃璃璃相相相相统统统统称称称称为为为为，也也也也称称称称为为为为结结结结合合合合相相相相。基基基基质质质质的的的的组组组组成成成成和和和和形形形形态态态态对对对对耐耐耐耐火火火火制制制制品品品品的的的的高高高高温温温温性性性性质
37、质质质和抗侵蚀性能起着决定性的影响。和抗侵蚀性能起着决定性的影响。和抗侵蚀性能起着决定性的影响。和抗侵蚀性能起着决定性的影响。耐火制品的显微组织结构表征的是耐火材料中主晶相与基质间的结合形态。耐火制品的显微组织结构表征的是耐火材料中主晶相与基质间的结合形态。耐火制品的显微组织结构表征的是耐火材料中主晶相与基质间的结合形态。耐火制品的显微组织结构表征的是耐火材料中主晶相与基质间的结合形态。耐火材料主晶相与基质的结合形态有两种：耐火材料主晶相与基质的结合形态有两种：耐火材料主晶相与基质的结合形态有两种：耐火材料主晶相与基质的结合形态有两种：陶瓷结合与直接结合。陶瓷结合与直接结合。陶瓷结合与直接结合
38、。陶瓷结合与直接结合。陶瓷结合陶瓷结合陶瓷结合陶瓷结合：又称为硅酸盐结合，其结构特征是耐火制品主晶相之间：又称为硅酸盐结合，其结构特征是耐火制品主晶相之间：又称为硅酸盐结合，其结构特征是耐火制品主晶相之间：又称为硅酸盐结合，其结构特征是耐火制品主晶相之间由低熔点的硅酸盐非晶质和晶质联结在一起而形成结合。由低熔点的硅酸盐非晶质和晶质联结在一起而形成结合。由低熔点的硅酸盐非晶质和晶质联结在一起而形成结合。由低熔点的硅酸盐非晶质和晶质联结在一起而形成结合。直接结合：直接结合：直接结合：直接结合：是指耐火制品中，高熔点的主晶相之间或主晶相与次晶是指耐火制品中，高熔点的主晶相之间或主晶相与次晶是指耐火制
39、品中，高熔点的主晶相之间或主晶相与次晶是指耐火制品中，高熔点的主晶相之间或主晶相与次晶相间直接接触产生结晶网络的一种结合。相间直接接触产生结晶网络的一种结合。相间直接接触产生结晶网络的一种结合。相间直接接触产生结晶网络的一种结合。陶瓷结合直接结合 耐火材料（或耐火制品）中气孔体积与总体积之比称为气孔率。耐火材料中耐火材料（或耐火制品）中气孔体积与总体积之比称为气孔率。耐火材料中耐火材料（或耐火制品）中气孔体积与总体积之比称为气孔率。耐火材料中耐火材料（或耐火制品）中气孔体积与总体积之比称为气孔率。耐火材料中的气孔可分为三类：开口气孔（显气孔）、贯通气孔、封闭气孔。的气孔可分为三类：开口气孔（显
40、气孔）、贯通气孔、封闭气孔。的气孔可分为三类：开口气孔（显气孔）、贯通气孔、封闭气孔。的气孔可分为三类：开口气孔（显气孔）、贯通气孔、封闭气孔。其中：Pa为显气孔率 V1为制品中开口气孔的体积 V0为制品的总体积，即试样外表面围成的 体积亦称表观体积。气孔产生的原因：气孔产生的原因：1）原料中的气孔（原料没有烧好）；）原料中的气孔（原料没有烧好）；2）制品成型时，颗粒间的气孔；）制品成型时，颗粒间的气孔；表示方法：表示方法：其中：其中：其中：其中：PaPaPaPa显气孔率，显气孔率，显气孔率，显气孔率，m1m1m1m1干燥试样的质量，干燥试样的质量，干燥试样的质量，干燥试样的质量，m2m2m2
41、m2饱和试样悬浮在液体饱和试样悬浮在液体饱和试样悬浮在液体饱和试样悬浮在液体中的质量，中的质量，中的质量，中的质量，m3m3m3m3饱和试样在空气中的质量。饱和试样在空气中的质量。饱和试样在空气中的质量。饱和试样在空气中的质量。吸水率是指耐火制品中全部开口气孔吸满水时，制品所吸收水的重量与吸水率是指耐火制品中全部开口气孔吸满水时，制品所吸收水的重量与吸水率是指耐火制品中全部开口气孔吸满水时，制品所吸收水的重量与吸水率是指耐火制品中全部开口气孔吸满水时，制品所吸收水的重量与制品重量之比。吸水率实质上是反映制品中开口气孔量的一个指标。制品重量之比。吸水率实质上是反映制品中开口气孔量的一个指标。制品
42、重量之比。吸水率实质上是反映制品中开口气孔量的一个指标。制品重量之比。吸水率实质上是反映制品中开口气孔量的一个指标。W=G1/G*100%W=G1/G*100%W=G1/G*100%W=G1/G*100%式中式中式中式中 G G G G干燥式样质量干燥式样质量干燥式样质量干燥式样质量 G1G1G1G1试样开口气孔中吸满的水的质量试样开口气孔中吸满的水的质量试样开口气孔中吸满的水的质量试样开口气孔中吸满的水的质量 WWWW吸水率吸水率吸水率吸水率 粒状（大于2.0mm）耐火材料吸水率的测定，按照GB/T2999-2002 耐火制品单位表观体积的质量称为体积密度，表示干燥耐火制品单位表观体积的质量
43、称为体积密度，表示干燥耐火制品单位表观体积的质量称为体积密度，表示干燥耐火制品单位表观体积的质量称为体积密度，表示干燥制品的质量与其总体积之比，通常用制品的质量与其总体积之比，通常用制品的质量与其总体积之比，通常用制品的质量与其总体积之比，通常用kg/m3kg/m3kg/m3kg/m3或或或或g/cm3g/cm3g/cm3g/cm3表示。表示。表示。表示。式中：式中：式中：式中：DbDbDbDb为体积密度（为体积密度（为体积密度（为体积密度（g/cm3g/cm3g/cm3g/cm3）G G G G为干试样质量为干试样质量为干试样质量为干试样质量 g g g g VbVbVbVb为试样表观体积为
44、试样表观体积为试样表观体积为试样表观体积cm3 cm3 cm3 cm3 GB/T2997-2000式中b体积密度，ing试样温度下，浸渍液体的密度，其他符号同上 耐火材料的质量与其真体积（即不包括气孔体积）之比，称为真耐火材料的质量与其真体积（即不包括气孔体积）之比，称为真耐火材料的质量与其真体积（即不包括气孔体积）之比，称为真耐火材料的质量与其真体积（即不包括气孔体积）之比，称为真密度，通常也用密度，通常也用密度，通常也用密度，通常也用g/cm3g/cm3g/cm3g/cm3来表示。来表示。来表示。来表示。式中：式中：式中：式中：DtDtDtDt为真密度（为真密度（为真密度（为真密度（g/c
45、m3g/cm3g/cm3g/cm3）G G G G为干试样质量为干试样质量为干试样质量为干试样质量 g g g g VtVtVtVt为试样真体积为试样真体积为试样真体积为试样真体积 cm3cm3cm3cm3 真比重的概念：单位体积耐火材料的重量与真比重的概念：单位体积耐火材料的重量与真比重的概念：单位体积耐火材料的重量与真比重的概念：单位体积耐火材料的重量与4444单位体积水的重量之单位体积水的重量之单位体积水的重量之单位体积水的重量之比值。比值。比值。比值。式中：式中：式中：式中：QQQQ为气体透过的数量（升）；为气体透过的数量（升）；为气体透过的数量（升）；为气体透过的数量（升）；d d
46、d d为式样的厚度（米）；为式样的厚度（米）；为式样的厚度（米）；为式样的厚度（米）；A A A A为试样的横截面积（平方米）；为试样的横截面积（平方米）；为试样的横截面积（平方米）；为试样的横截面积（平方米）；t t t t为气体透过时间（小时）；为气体透过时间（小时）；为气体透过时间（小时）；为气体透过时间（小时）；P1-P2P1-P2P1-P2P1-P2为试样两端气体压力差（毫米水柱）；为试样两端气体压力差（毫米水柱）；为试样两端气体压力差（毫米水柱）；为试样两端气体压力差（毫米水柱）；K K K K为透气度系数，也称透气率（升为透气度系数，也称透气率（升为透气度系数，也称透气率（升为透
47、气度系数，也称透气率（升米米米米/米米米米2222毫米水柱毫米水柱毫米水柱毫米水柱小时）小时）小时）小时）1.4耐火材料的热学性质和导电性 耐火材料的体积或长度随着温度的升高而增大的物理性质称为热耐火材料的体积或长度随着温度的升高而增大的物理性质称为热耐火材料的体积或长度随着温度的升高而增大的物理性质称为热耐火材料的体积或长度随着温度的升高而增大的物理性质称为热膨胀。膨胀。膨胀。膨胀。耐火材料的热膨胀可以用线膨胀系数或体膨胀系数表示，也可以耐火材料的热膨胀可以用线膨胀系数或体膨胀系数表示，也可以耐火材料的热膨胀可以用线膨胀系数或体膨胀系数表示，也可以耐火材料的热膨胀可以用线膨胀系数或体膨胀系数
48、表示，也可以用线膨胀百分率或体积膨胀百分率表示。用线膨胀百分率或体积膨胀百分率表示。用线膨胀百分率或体积膨胀百分率表示。用线膨胀百分率或体积膨胀百分率表示。膨胀系数是指耐火材料由室温加热至试验温度的区间内，温度每膨胀系数是指耐火材料由室温加热至试验温度的区间内，温度每膨胀系数是指耐火材料由室温加热至试验温度的区间内，温度每膨胀系数是指耐火材料由室温加热至试验温度的区间内，温度每升高升高升高升高1111，试样体积或长度的相对变化率。，试样体积或长度的相对变化率。，试样体积或长度的相对变化率。，试样体积或长度的相对变化率。耐火材料作为构筑热工设备的结构材料，常常在温度变化条件耐火材料作为构筑热工设
49、备的结构材料，常常在温度变化条件耐火材料作为构筑热工设备的结构材料，常常在温度变化条件耐火材料作为构筑热工设备的结构材料，常常在温度变化条件下使用。因此，耐火材料的热膨胀既是其重要的使用性能，也是下使用。因此，耐火材料的热膨胀既是其重要的使用性能，也是下使用。因此，耐火材料的热膨胀既是其重要的使用性能，也是下使用。因此，耐火材料的热膨胀既是其重要的使用性能，也是工业窑炉等高温热工设备进行结构设计的重要参数。工业窑炉等高温热工设备进行结构设计的重要参数。工业窑炉等高温热工设备进行结构设计的重要参数。工业窑炉等高温热工设备进行结构设计的重要参数。测定：按照国家标准GB/T7320.1-2000(顶
50、杆法)GB/T7320.2-2000(望远镜法)vv碱性耐火材料的热膨胀系数比酸性耐火材料大；碱性耐火材料的热膨胀系数比酸性耐火材料大；碱性耐火材料的热膨胀系数比酸性耐火材料大；碱性耐火材料的热膨胀系数比酸性耐火材料大；vv键强度高的材料具有低的热膨胀系数（如键强度高的材料具有低的热膨胀系数（如键强度高的材料具有低的热膨胀系数（如键强度高的材料具有低的热膨胀系数（如SiCSiCSiCSiC）；组成相同的材料，晶）；组成相同的材料，晶）；组成相同的材料，晶）；组成相同的材料，晶体结构不同，其热膨胀系数也不同；体结构不同，其热膨胀系数也不同；体结构不同，其热膨胀系数也不同；体结构不同，其热膨胀系数