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耐火材料基本知识

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耐火材料基本知识

发布日期:2019-10-16 作者: 点击:

一、 什么是耐火材料?

  耐火材料一般是指耐火度在1580oC以上的无机非金属材料.它包括天然矿石及按照一定的目的要求经过一定的工艺制成的各种产品.具有一定的高温力学性能、良好的体积稳定性,是各种高温设备必需的材料.

二、 耐火材料是怎样分类的?

  耐火材料的分类方法有很多.但主要的有按化学成分划分:可以分为酸性、碱性和中性;按耐火度划分:可以分为普遍耐火材料(1580~1770°C)高级耐火材料(1770~2000°C)特级耐火材料(2000°C以上)和超级耐火材料(大于3000°C)四大类;按加工制造工艺划分:可分为烧成制品、熔铸制品、不烧制品;按用途划分:可分为高炉用、平炉用、转炉用、连铸用、玻璃窑用、水泥窑用耐火材料等;按外观划分:可分为耐火制品、耐火泥、不定形耐火材料;按形状和尺寸划分可分为:标型、普型、异型、特型和超特型制品;按成型工艺划分:可分为天然岩石切锯、泥浆浇注、可塑成型、半干成型和振动、捣达、熔铸成型等制品;按化学-矿物组成划分:可分为硅酸铝质(粘土砖、高铝砖、半硅砖)硅质(硅砖、熔融石英烧制品)镁质(镁砖、镁铝砖、镁铬砖);碳质(碳砖、石墨砖)白云石质、锆英石质、特殊耐火材料制品(高纯氧化物制品、难熔化合物制品和高温复合材料).

三、 经常使用的耐火材料有那些?

  经常使用的普通耐火材料有硅砖、半硅砖、粘土砖、高铝砖、镁砖等.

  经常使用的特殊材料有AZS砖、刚玉砖、直接结合镁铬砖、碳化硅砖、氮化硅结合碳化硅砖,氮化物、硅化物、硫化物、硼化物、碳化物等非氧化物耐火材料;氧化钙、氧化铬、氧化铝、氧化镁、氧化铍等耐火材料.

  经常使用的隔热耐火材料有硅藻土制品、石棉制品、绝热板等.

  经常使用的不定形耐火材料有补炉料、耐火捣打料、耐火浇注料、耐火可塑料、耐火泥、耐火喷补料、耐火投射料、耐火涂料、轻质耐火浇注料、炮泥等.

四、耐火制品分几类?


1、高铝制品


2、莫来石质制品


3、粘土制品


4、硅质制品


5、镁质制品


6、含碳制品


7、含锆制品


8、隔热制品


五、耐火材料的物理性能包括那些?

  耐火材料的物理性能包括结构性能、热学性能、力学性能、使用性能和作业性能.

  耐火材料的结构性能包括气孔率、体积密度、吸水率、透气度、 气孔孔径分布等.

  耐火材料的热学性能包括热导率、热膨胀系数、比热、热容、导温系数、热发射率 耐火材料的力学性能包括耐压强度、抗拉强度、抗折强度、抗扭强度、剪切强度、冲击强度、耐磨性、蠕变性、粘结强度、弹性模量等。

  耐火材料的使用性能包括耐火度、荷重软化温度、重烧线变化、抗热震性、抗渣性、抗酸性、抗碱性、抗水化性、抗CO侵蚀性、导电性、抗氧化性等。

  耐火材料的作业性包括稠度、塌落度、流动度、可塑性、粘结性、回弹性、凝结性、硬化性等。

六、什么是特种耐火材料?它与传统的陶瓷和耐火材料有什么不同?

  特种耐火材料是在传统的陶瓷和一般耐火材料的基础上发展起来的新型无机非金属材料。它具有以下特性:高熔点、高纯度、良好的化学稳定性和热震稳定性。

  特种耐火材料包括高熔点氧化物和难熔化合物及由此衍生的金属陶瓷、高温涂层、高温纤维及增强材料。

  与传统的陶瓷和耐火材料相比,特种耐火材料纯度高、熔点高,电、热、机械和化学性能好,因此,可用于高、精、尖科技中;在制造工艺方面,原料一般要经过预烧。成型除传统方法外,还采用气相沉积、热压等新工艺。成型料为微米级微粉料,烧成需在很高温度下及保护气氛中,可制成薄型制品(呈半透明状)。

七、什么是不定型耐火材料?其特点是什么?

  不定型耐火材料是由合理级配的粒状和粉状与结合剂共同组成的不经成型和烧成而直接使用的耐火材料。

八、不定型耐火材料如何分类?

  不定型耐火材料种类繁多,其分类如下:

  按工艺特性分类:浇注料,可塑料,捣打料,喷射料,投射料,火泥,涂抹料。

  按原料材质分类:硅质,粘土质,高铝质,镁质,白云石质,铬质,含铬质等。

  按结合剂品种分类:水玻璃结合,铝酸盐水泥结合,硅酸盐结合,焦油沥青结合,酚醛树脂结合等。

  也有按使用部位分的。

九、不定型耐火材料用结合剂如何分类?

  按化学性质分有机和无机结合剂。

  无机结合剂:

  (1) 硅酸盐类——硅酸钙水泥、水玻璃、结合粘土等。

  (2) 铝酸盐类——普通铝酸钙水泥、纯铝酸钙水泥、铝酸钡水泥等。

  (3) 磷酸盐类——磷酸、磷酸二氢铝、三聚磷酸钠、六偏磷酸钠、铝铬磷酸盐类。

  (4) 硫酸盐类——硫酸镁、硫酸铝、硫酸铁等。

  (5) 氯化物类——氯化镁、氯化铁、聚合氯化铝等。

  (6) 溶胶类——硅溶胶、铝溶胶、硅铝溶胶等。

  有机结合剂:

  (1) 天然有机物——淀粉、糊精、阿拉伯树胶、纸浆废液、焦油、沥青、海澡酸钠等。

  (2) 合成有机物——环氧树脂、线性酚醛树脂、甲阶酚醛树脂、聚苯乙烯、硅酸乙酯、聚胺脂树脂等。

  按结合剂硬化条件分类:

  (1) 水硬性结合剂——硅酸盐水泥、铝酸盐水泥等。

  (2) 气硬性结合性——水玻璃加氟硅酸钠、磷酸或磷酸二氢铝加氧化镁、氧化硅微粉加铝酸钙水泥等。

  (3) 热硬性结合剂——磷酸、磷酸二氢铝、甲阶酚醛树脂等。

  按不同温度下结合作用分暂时性和永久性结合剂。

  暂时性结合剂:

  (1) 水溶性结合剂——糊精、粉状羧甲基纤维素、粉状及液状木质素磺酸类材料、聚乙烯乙醇粉状晶体等。

  (2) 非水溶性结合剂——硬沥青类、石蜡、聚丙烯类等。

  永久性结合剂:

  (1) 炭素结合剂——焦油沥青,酚醛树脂等。

  (2) 铝酸盐水泥。

  (3) 硅酸盐结合剂——水玻璃、硅酸乙脂等。

  (4) 磷酸及磷酸盐结合剂。

  (5) 氯化盐和硫酸盐结合剂。

十、结合剂的结合方式有几类?

  (1) 水化结合――借助于常温下结合剂与水发生水化反应生成水化产物而产生结合。

  (2) 化学结合――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。

  (3) 聚合结合――借助于加催化剂或交联剂,使结合剂发生缩聚形成网络状结构而产生结合强度。

  (4) 陶瓷结合――系指低温烧结结合,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,以大大降低液相出现温度,促进低温下固一液反应而产生低温烧结结合。

  (5) 粘着结合――是借助于如下几种物理作用之一而产生结合的。

1)物理吸附作用:依靠分子间的相互作用力――范德华力而产生结合的;

2)扩散作用:在物质分子热运动的作用下,粘结剂与被粘结物的分子发生相互扩散作用,形成扩散层,从而形成牢固的结合;

3)静电作用:粘结剂与被粘结物的界面存在着双电层,由双电层的静电引力作用而产生结合。

  (6) 凝聚结合――依靠加入凝聚剂使微粒子(胶体粒子)发生凝聚而产生结合。


十一、耐火材料的主要性能指标


1.耐火度:耐火度是耐火材料在高温下抵抗熔化的性能。耐火度主要取决于耐火材料的化学成份和材料中的易熔杂质(如FeO、NaO等)的含量。耐火度并不代表耐火材料的实际使用湿度,因为在高温载负作用下耐火材料的软化变形温度会降低,所以耐火材料的实际允许最高使用温度比耐火度低。耐火度一般通过试验测定。耐火度大于1580℃的材料方可称为耐火材料。 


2.高温结构强度:高温结构强度是指耐火制品在高温下承受压力而不发生变形的抗力。常以负重软化温度来评定。所谓负重软化温度是指耐火制品在0.2压力下,以一定的升温速度加热,测出样品开始变形的温度和压缩变形达4%或40%的温度。前者的温度叫负重软化开始湿度,后者叫负重软化4%或40%的软化点。 


3.热稳定性:热稳定性是指抵抗湿度急剧变化而不破裂或剥落的能力,有时也称之为耐急冷急热性。它的测定是将耐火制品加热到一定温度(850℃)然后用流动的冷水冷却,直至进行到因制品破裂而部分剥落的重量为原重量的20%时,所经爱冷热交替次数即为评定热稳定性的指标。 


4.体积稳定性:体积稳定性是指耐火制品在一定温度下反复加的热、冷却的体积变化百分率。一般在多次高温作用下,耐火制品内组成相会发生再结晶和进一歩烧结,会产生残余的膨胀或收缩现象。一般允许的残余膨胀或收缩不应超过0.5-1.0%。 


5. 高温化学稳定性:高温化学稳定性系指耐火制品在高温下,抗金属氧化物、熔盐和炉气侵蚀的能力。常用抗渣性来评定,这种性质主要取决于耐火制品本身相组成物的化学特点和物理结构,如气孔率、体积密度等。 


6.体积密度、气孔率、透气性:体积密度是指包括全部气孔在内的单位耐火制品的重量,其单位为g/cm3. 气孔率(%)分显气孔率和真气孔率。显气孔率是耐火制品上与大气相通的孔洞体积与总体积之比。真气孔率是指不与大气相通的孔洞体积与总体积之比。 透气性常以透气系数评定,透气系数是在9.8Pa的压差下,1h内通过厚1m,面雊1m2耐火制品的空气量。 


7.热导率、比热容、热膨胀性:热导率表示耐火材料的导热性能,常以符号“λ”表示。其物理意义为当温度差为1K时、单位时间内通过厚为1m,面积为1m2耐火制品的热量,单位为W/(m.K) , 比热容反映耐火材料的蓄热能力,单位为kJ/(kg*℃),其值随温度升高而增大。热膨胀性常用线性膨胀百分数“α”来表示,即耐火材料制品在t℃下的长度L,与0℃时的长度L。之差值L。之比的百分数。

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关键词:耐火材料用酚醛树脂

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