冶金生產(chǎn)用耐火材料

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1、第五篇冶金生產(chǎn)用耐火材料概述耐火材料是為高溫技術(shù)服務(wù)的基礎(chǔ)材料，它與高溫技術(shù)尤其是高溫冶煉工業(yè)的發(fā)展有密切關(guān)系，相互依存，互為促進(jìn)，共同發(fā)展。在一定條件下，耐火材料的質(zhì)量品種對(duì)高溫技術(shù)的發(fā)展起著關(guān)鍵作用。一百多年來(lái)鋼鐵冶煉發(fā)展過(guò)程中，每一次重大演變都有賴于耐火材料新品種的開(kāi)發(fā)。堿性氧氣轉(zhuǎn)爐成功的關(guān)鍵之一是由于開(kāi)發(fā)了白云石耐火材料；護(hù)爐成功的一個(gè)重要因素是生產(chǎn)了具有高荷重軟化溫度的硅磚；耐急冷急熱的鎂鉻磚的發(fā)明促進(jìn)了全堿性平爐的發(fā)展。近年來(lái)，鋼鐵冶煉新技術(shù)，如大型高爐、高風(fēng)溫?zé)犸L(fēng)爐、復(fù)吹氧氣轉(zhuǎn)爐、鐵水

2、預(yù)處理和爐外精煉、連續(xù)鑄鋼等，都無(wú)例外地有賴于優(yōu)質(zhì)高效耐火材料的開(kāi)發(fā)。另外，耐火材料在節(jié)能方面也作出了重要貢獻(xiàn)，如各種優(yōu)質(zhì)隔熱耐火材料、陶瓷換熱器，無(wú)水冷滑軌、陶瓷噴射管和高溫涂料等的開(kāi)發(fā)，都對(duì)高溫技術(shù)的節(jié)能起了重要作用?，F(xiàn)代冶煉技術(shù)的發(fā)展和節(jié)約能源的形勢(shì)，既對(duì)耐火材料提出了更嚴(yán)格的要求，又必須借助于新品種優(yōu)質(zhì)耐火材料的成功及發(fā)展。我國(guó)耐火原料資源豐富，品種多，儲(chǔ)量大，品位高。高鋁礬土和菱鎂礦蘊(yùn)藏量大，品質(zhì)優(yōu)良，世界著名；耐火粘土、硅石、白云石和石墨等儲(chǔ)量多，分布廣，品質(zhì)好；葉蠟石、硅線石、橄欖石和

3、鋯英石等儲(chǔ)量也多；隔熱耐火材料用各種原料，各地都有儲(chǔ)藏。另外，我國(guó)漫長(zhǎng)的海岸線和內(nèi)陸湖泊均蘊(yùn)藏有大量的鎂質(zhì)原料資源。近年來(lái)，在提高耐火原料質(zhì)量和人工合成原料方面，又取得了較為顯著的成就。我國(guó)有發(fā)展各種優(yōu)質(zhì)耐火材料資源的優(yōu)勢(shì)。我國(guó)還有生產(chǎn)耐火材料的悠久歷史。新中國(guó)以來(lái)，隨著科學(xué)技術(shù)和工業(yè)水平的提高，為了適應(yīng)金屬冶煉和其他高溫技術(shù)工業(yè)的需求，我國(guó)耐火材料工業(yè)有重大的發(fā)展。新建了許多優(yōu)質(zhì)耐火材料生產(chǎn)廠和有關(guān)機(jī)構(gòu)；開(kāi)發(fā)出許多優(yōu)質(zhì)耐火材料新品種，保證并促進(jìn)了各項(xiàng)高溫技術(shù)和整個(gè)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。今后，我國(guó)耐火材料

4、的發(fā)展應(yīng)依靠科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和整體工業(yè)水平的提高，加強(qiáng)生產(chǎn)技術(shù)的管理。以材料的質(zhì)量和品種為中心，繼續(xù)提高原料質(zhì)量，發(fā)展合成原料，改進(jìn)生產(chǎn)裝備，全面提高產(chǎn)品質(zhì)量和改善性能，積極開(kāi)發(fā)優(yōu)質(zhì)新品種，合理利用和提高耐火材料服役壽命，進(jìn)一步降低消耗，保證和促進(jìn)金屬冶煉和其他高溫技術(shù)工業(yè)以及國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。18耐火材料定義、分類、化學(xué)礦物組成18.1耐火材料的定義耐火材料是指耐火度不低于1580℃的材料。一般是指主要由無(wú)機(jī)非金屬材料構(gòu)成的材料和制品。而耐火度是指材料在高溫作用下達(dá)到特定軟化程度時(shí)的溫度，它標(biāo)志材料抵

5、抗高溫作用的性能。耐火度所表示的意義與熔點(diǎn)不同。熔點(diǎn)是結(jié)晶體的液相與固相處于平衡時(shí)的溫度。耐火度是多相體系達(dá)到某一特定軟化程度的溫度。對(duì)絕大多數(shù)普通耐火材料而言，都是多相非均質(zhì)材料，無(wú)一定熔點(diǎn)，其開(kāi)始出現(xiàn)液相到完全熔化是一個(gè)漸變過(guò)程，在高溫下相當(dāng)寬的范圍內(nèi)，固液相并存。故欲表征這種材料在高溫下的軟化和熔融的特征，只能以耐火度來(lái)度量。耐火度不是一種物質(zhì)所特有的絕對(duì)物理量，是材料在特定試驗(yàn)條件下測(cè)定的達(dá)到特定軟化程度時(shí)的相對(duì)技術(shù)指標(biāo)。將試驗(yàn)物料按規(guī)定方法做成截頭三角錐（簡(jiǎn)稱試錐），與在特定升溫速度下具有

6、固定彎倒溫度的標(biāo)準(zhǔn)截頭三角高溫錐（簡(jiǎn)稱標(biāo)準(zhǔn)錐），共同在既定升溫速度和一定氣氛條件下加熱，以試錐的彎倒程度與標(biāo)準(zhǔn)錐彎倒程度相當(dāng)?shù)膶?duì)比方法，測(cè)定耐火度。角錐可能發(fā)生的彎倒情況如圖18－1所示。我國(guó)通用的標(biāo)準(zhǔn)錐以WZ和錐體彎倒溫度的十分之一標(biāo)之。如試錐與WZ171號(hào)標(biāo)準(zhǔn)錐同時(shí)彎倒，則試樣的耐火度為1710℃。圖18－1耐火試錐彎倒情況耐火度是評(píng)定耐火材料的一項(xiàng)重要技術(shù)指標(biāo)，但是不能作為制品使用溫度的上限。對(duì)由單相多晶體構(gòu)成的耐火材料，其耐火度一般低于晶體的熔點(diǎn)。但是，有些耐火材料，如當(dāng)形成的液相粘度很高時(shí)

7、，其耐火度也可高于熔點(diǎn)。一些常用耐火材料原料和制品的耐火度如下：結(jié)晶硅石1730～1770℃高鋁磚＞1770～2000℃硅磚1690～1730℃鎂磚＞2000℃硬質(zhì)粘土1750～1770℃白云石磚＞20009C粘土磚1610～1750℃18.2耐火材料的分類耐火材料品種繁多，用途廣泛，其分類方法多種多樣，常用的有以下幾種。18.1.1按化學(xué)礦物組成分類耐火材料按化學(xué)礦物組成可分為8類：硅質(zhì)制品、硅酸鋁質(zhì)制品、鎂質(zhì)制品、白云石質(zhì)制品、鉻質(zhì)制品、碳質(zhì)制品、鋯質(zhì)制品、特殊制品。18.1.2按化學(xué)特性分類耐

8、火材料按化學(xué)特性可分為酸性耐火材料、中性耐火材料和堿性耐火材料3類。18.1.2.1酸性耐火材料酸性耐火材料是以二氧化硅為主要成分的耐火材料，主要指硅磚和鋯英石磚。酸性耐火材料能耐酸性熔渣侵蝕。18.1.2.2中性耐火材料中性耐火材料主要是指以三氧化二鋁、三氧化二鉻和碳為主要成分的耐火材料，如剛玉磚、高鋁磚、碳磚等。其特性是對(duì)酸性渣和堿性渣都具有抗蝕能力。18.1.2.3堿性耐火材料堿性耐火材料主要是指以氧化鎂、氧化鈣為主要成分的耐火材料，包括鎂磚、鎂鋁磚、鎂鉻磚、白