第二章耐火材料生产基本工艺原理
耐火材料的干燥
2.4.1 干燥过程
1.概述
许多成型后的砖坯含水量较高，强度较低，不便堆码和烧成，必须经干燥后排除其
中游离水分，强度得到提高，才可装车入窑。有些成型后含水量已很低的砖坯，虽可码放
适当高度，直接入窑，但入窑后也必须首先经过此干燥阶段。
砖坯的干燥是热湿传递过程，是利用热空气或热废气将热量传递给砖坯，砖坯受热
后温度升高，水分由砖坯内扩散逸出。由此可见热、湿传导方向是相反的。砖坯的干燥速
度由砖坯内传导和外传导相对速度较慢的一方控制。
干燥初期，内传导速度较快，干燥速度取决于外传导，取决于干燥介质所能带走的
水分量。干燥后期，内传导速度较慢，外传导速度较快，干燥速度取决于坯体内残余水分
向坯体表面扩散的速度。
2.干燥过程
干燥过程分为三个阶段。
前期阶段一般加热阶段时间很短，坯体温度上升到湿球温度。（即内部的水扩散到坯体表面）此阶段中水分和自坯体中排出水量变化不大。
第一阶段是干燥过程中最主要的阶段，此阶段排山大量水分，在整个阶段中，排出速度始终是恒定的，故称等速干燥阶段。在此阶段中，水分的蒸发仅发生在坯体表面上，干燥速度等于自由水面的蒸发速度，故凡足以影响表向-蒸发速度的因素都可以影响干燥速度。因此，在等速干燥阶段中，干燥速度与坯体的厚度(或粒度)及最初含水量无关，而与干燥介质(空气)的温度、湿度及运动速度有关。
第二阶段是降速干燥阶段，随着干燥时间的延长，或坯体含水量的减少，坯体表面的有效蒸发面积逐渐减少，干燥速度逐渐降低。此时，水分从表面蒸发的速度超过自坯体内部表面扩散的速度，因此干燥速度受空气的温度、湿度及运动速度的影响较小。水分向表面扩散的速度取决于含水量、坯体内部结构(毛细管状况)、水的黏度和物料性质等。通常非塑性和弱塑性料水分的内扩散作用较强。粗颗粒比细颗粒的强，水的温度越高，扩散也越容易。
第三阶段是干燥停止阶段，最后干燥速度逐渐接近零，最终坯体水分不再减少。当空气中干球温度小于100℃时，此时保留在坯体中的水分称为平衡水分。这部分水分被固体颗粒牢固地吸附着。平衡水分的多少，取决于物料的性质、颗粒大小和干燥的温度与相对湿度。
以上三个阶段的明显程度，依坯体中水分的多少而定，一般对可塑性成型的坯体来说，三个阶段比较明显，而对水分不大的半干法成型的坏体，如多熟料砖、硅砖和镁砖等，就不大明显。
干燥过程中的设备主要有：隧道干燥器、转筒干燥器、竖式干燥器、室式干燥器、干燥炕、隧道窑前干燥器等。另外还有：远红外干燥、微波干燥、电干燥等。
以上三个阶段对可塑法成形的粘土砖较明显，对水分不大的半干法成形的熟料砖不明显。（硅砖）见P64 图2-22
砖坯内水分的粘度与表面张力和温度的关系。见P64 图2-23
空气温度；空气流速和相对湿度与干燥速度的关系。见P64-65 图2-24；25；26.
干燥过程分步排出可塑水，收缩水，气孔水。其坯体收缩和排水量的关系。
见P65 图2-27 4段。
坯体干燥时，内部水分分布规律。见P65 图2-28 5段。
2.4.2干燥制度
干燥制度是砖坯进行干燥时的条件的总和。它包括干燥时间、温度和相对湿度，砖
坯干燥前的水分和干燥终了后的残余水分等。
干燥制度必须控制适当，以使砖坯内水分向外扩散和表面水分蒸发的速率相当。由
于砖坯在干燥过程中往往产生收缩，且坯体强度较低，切忌砖坯表面干燥速率不当，以免
造成开裂、鼓爆等缺陷。
1.干燥时间影响因素
见P66 （1）—（6）
2.砖坯内残余确定水分确定
见P66 （1）—（4）
耐火材料的烧成
2.5.1 烧成过程的物理化学变化
耐火材料在烧成过程中的物理化学变化，是确定烧成过程中的热工制度（烧成制度）
的重要依据。
烧成过程中的物理化学变化主要取决于制品的化学矿物组成、烧成制度等。不同的制品物理化学反应不尽相同，耐火制品烧成过程大致可分为以下几个阶段：
1.坯体排出水分阶段
温度范围为10~200℃，在这一阶段中，主要是排出砖坯中残存的自由水和大气吸附水。水分的排除：使坯体中留下气孔，具有透气性，有利于下一阶段反应的进行。
2.分解、氧化阶段（200~1000℃）
此阶段发生的物理化学变化依原料种类而异。有排出化学结合水、碳酸盐或硫酸盐分解、有机物的氧化燃烧等。此外还可能有晶型转变发生或少量低熔液相的开始生成。此时坯体的质量减轻，气孔率进一步增大，强度亦有较大变化。
3.液相形成和耐火相合成阶段（1000℃以上）
此时分解作用将继续完成，并随温度升高其液相生成量增加，液相粘度降低，某些新耐火矿物相开始形成，并进行溶解重结晶。
由于液相的扩散、流动、溶解沉析传质过程的进行，颗粒在液相表面张力作用下，进一步靠拢而促使坯体致密化，使其强度增大，体积缩小，气孔率降低，烧结急剧进行。
4.烧结阶段
坯体中各种反应区域完全、充分、液相数量继续增加，结晶相进一步成长而达到致密化即所谓“烧结”。
5.冷却阶段
从最高烧成温度至室温的冷却过程中，主要发生耐火相的析晶、某些晶相的晶型转变、玻璃相的固化等过程。在此过程中坯体的强度、密度、体积依品种不同都有相应的变化。
2.5.2 烧结
1. 烧结定义
粉末或压坯在低于主要组分熔点温度下加热，使颗粒间产生连接，以提高制品性能的方法。
宏观定义：在高温下（不高于熔点），陶瓷生坯固体颗粒的相互键联，晶粒长大，空隙(气孔)和晶界渐趋减少，通过物质的传递，其总体积收缩，密度增加，最后成为具有某种显微结构的致密多晶石状物体，这种现象称为烧结。
微观定义：固态中分子（或原子）间存在互相吸引，通过加热使质点获得足够的能量进行迁移，使粉末体产生颗粒黏结，产生强度并导致致密化和再结晶的过程称为烧结。
2.坯体烧结过程
烧结是粉末或粉末压坯加热到低于其中基本成分的熔点的温度，然后以一定的方法和速度冷却到室温的过程。烧结的结果是粉末颗粒之间发生粘结，烧结体的强度增加，把粉末颗粒的聚集体变成为晶粒的聚结体，从而获得所需的物理、机械性能的制品或材料的过程。
烧结机理：有固相烧结；液相烧结；固液烧结三种理论。应该认为三种理论均对烧结有贡献，固液烧结可以认为包括固相烧结；液相烧结。
烧结过程的三个阶段：见P68—69 图2-31
（1）.低温预烧阶段
在此阶段主要发生吸附气体和水分的挥发，压坯内成形剂的分解和排除等。
（2）.中温升温烧结阶段
此阶段开始出现再结晶，在颗粒内，变形的晶粒得以恢复，改组为新晶粒，同时表面的氧化物被还原，颗粒界面形成烧结颈。
（3）.高温保温完成烧结阶段
此阶段中的扩散和流动充分的进行和接近完成，形成大量闭孔，并继续缩小，使孔隙尺寸和孔隙总数有所减少，烧结体密度明显增加。
3. 影响烧结的主要因素
耐火材料的烧结盟一个复杂的、受多种因素制约的过程。影响烧结的主要因素包括原料的性质、添加剂、烧结温度和保温时间、烧成气氛以及坯体的成型方法和压力等。
（1）、原料的影响
原料对烧结的影响分为内因和外因两个方面。内因是物料的结晶化学特性，外因则主要体现为所用原料的颗粒组成。物料晶体的晶格能是决定物料烧结和再结晶难易的重要参数。晶格能大的晶体，结构较稳定，高温下质点的可移动性小，烧结困难。
晶体结构类型也是一个重要影响因素，物料阳离子的极性低，形成的化合物的晶体结构较稳定，必须在接近熔点的温度下才有显著缺陷，故该类化合物质点的可移动性小，不易烧结。耐火材料中Al2O3 、MgO的晶格能高而极性低，故较难于烧结。
由微细晶粒组成的多晶体比单晶体易于烧结，因为在多晶体内含有许多晶界，此处是消除缺陷的主要地方，还可能是原子和离子扩散的快速通道。离子晶体烧结时，正、负
离子都必须扩散才能导致物质的传递和烧结。
其中扩散速率较慢的一种离子的扩散速率控制着烧结速度。一般认为负离子的半径较大，扩散速率较慢，但对Al2O3 、Fe2O3的实验研究发现，O2-通过晶界提供的通道快速扩散，以致正离子Al3+、Fe3+的扩散比氧离子慢，成为烧结过程控速步骤。
晶体生长速度是影响烧结的另一个晶体化学特性。例如MgO烧结时晶体生长很快，很容易长大至原始晶粒的1000～1500倍，但其密度只能达到理论值的60%～80%。Al2O3 则不然，虽其晶粒长大仅50～100倍，却可达到理论密度的90%～95%，基本上达到充分烧结。为使MgO材料密度提高，必须抑制晶粒长大的措施。
原料的粒度也是影响烧结致密化的重要因素，无论是固相烧结还是液相烧结，细颗粒均增加了烧结的推动力，缩短了粒子扩散的距离和提高了颗粒在液相中的溶解度而导致烧结过程的加速，有资料报道，MgO的原始粒度为20μm以上时，即使在1400℃长时间保温，仅能达到相对密度的70%而不能进一步致密化；当粒径在20μm以下时，温度为1400℃或粒径为1μm以下，在1000℃时，烧结速度很快；如果粒径在μm以下时，其烧结速度与热压烧结相差无几。
从防止二次再结晶的角度考虑，如果细粉内有少量大颗粒存在，则易发生晶粒的异常长大而不于烧结。一般氧化物材料适宜的粉末粒度为～μm。
原始粉末的粒度不同，烧结机理有时也会发生改变。例如AIN的烧结，据报道，当粒度为～μm时，粗颗粒按体积扩散机理进行烧结，而细颗粒则按晶界扩散或表面扩散机理进行烧结。
（2）、添加剂的影响
在固相烧结时，少量添加剂（烧结助剂）可与主晶相形成固溶体促进缺陷增加；在液相烧结时，添加剂能够改变液相的性质（如粘土、组成等），因而能起促进烧结的作用。添加剂的作用可能在于以下几个方面
a. 形成固溶体
添加物与烧结物形成固溶体时，可以增加晶格缺陷，活化晶格，从而促进烧结。一般来说，它们之间形成有限置换固溶体更有助于促进烧结。添加剂离子的电价、半径与主晶格离子的电价，半径相差越大，晶格畸变程度也越大，促进烧结的作用也越明显。如Al2O3 烧结时，加入3%的Cr2O3形成连续固溶体可在1860℃烧结，而加入1%～2%TiO2只需在1600℃左右就能致密化。
b. 阻止晶型转变
有些氧化物在烧结时发生晶型转变并伴有较大的体积效应，这就难以实现烧结致密化，并容易引起坯体开裂。这时若能选用适宜的添加剂加以抑制，即可促进烧结。ZrO2烧结时添加一定量的CaO、MgO就属这一机理。约在1200℃，m- ZrO2转变为t- ZrO2,并伴有约10%的体积收缩，使制品稳定性变坏。引入电价比Zr4+低的Ca2+（或Mg2+），可形成稳定的立方萤石结构的固溶体。这样，既防止了制品的开裂，又增加了晶体中缺陷浓度，使烧结加快.
c. 抑制品粒长大
烧结后期晶粒长大，对促进烧结致密化有重要作用。但若二次再结晶或间断性晶粒长大过快，会使晶粒变粗、晶界变宽而出现反致密化现象并影响制品的显微结构。这时，可通过加入能抑制品粒异常长大的添加剂来促进烧结，在烧结透明Al2O3 制品时，为抑制二次再结晶，消除晶界上的气孔，一般加入MgO或MgF2，高温下形成镁铝尖晶石包裹在Al2O3 晶粒表面，抑制了晶界迁移的速度，并促使气孔的排出，对促进坯体的烧结具有显著的作用。
d. 形成液相
添加剂在烧结过程中形成液相。液相形成的原因可能在于两方面：添加剂本身的熔点较低，添加剂与烧结物形成多元低共熔物；由于液相的传质阻力小、传质速度快，从而降低了烧结温度和提高了坯体的密谋。例如在制造95% Al2O3 陶瓷时，一般加入CaO和SiO2,当CaO：SiO2=1时，由于生成CaO- Al2O3- SiO2液相，从而使材料在1540℃就能烧结。应该指出的是，能促进形成液相的添加剂并非都会促进烧结，如向Al2O3 中加入部分碱金属氧化物就会严重妨碍其烧结。另外，形成液要虽然有利于烧结，但会严重影响材料的高温性能，故必须统筹考虑。
（3）、烧结温度和保温时间的影响
烧结温度和保温时间是耐火材料烧结的重要外因。随着温度的升高，物料的蒸气压增加，扩散系数增大，液相粘度降低，从而促进了蒸发-凝聚，离子和空位的扩散，颗粒重排和粘、塑性流动等物质传递过程，故使烧结速度加快。延长烧结时间也可促进烧结的完成，然而在烧结后期，不合理地延长烧结时间，有时会加剧二次再结晶作用，反而得不到充分致密的制品。
耐火制品的烧成最高温度应该控制在烧结温度的范围内，在此温度下应保持适当的烧结时间以使烧结完成，若继续升高温度会使坯体变形。
（4）、气氛的影响
气氛直接影响烧成效果和制品质量、烧成气氛一般可分为氧化性气氛、中性气氛和还原性气氛，对于不同材质的坏体应选择不同的气氛，以保证坯体中物理化学反应的顺利进行。烧结末期，当气孔处于封闭状态时，气氛（气孔中气体的类型）对烧结是有影响的。研究Al2O3 的烧结时发现，当气体在晶格中的溶解度很小而扩散很慢时，则孤立的气孔不易从坏体中排出。例如，Al2O3 在氩气和空气中的烧结就是这样。相反，当气体在晶格中的扩散速度足够快时，则气氛对烧结末期没有影响。如果气氛对控制结构有一定的作用，则可扩散而有利于烧结的进行。
2.5.3 烧结工艺制度
烧结工艺是指根据原料特性所选择的加工程序和烧结工艺制度。它对烧结生产的产量和质量有着直接而重要的影响。其工艺参数的确定可参照2.5.2 3 （3）
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第三章硅酸铝及刚玉质耐火材料
硅酸铝质耐火材料有关物系
以Al2O3和SiO2为主要成分的耐火材料。一般由叶蜡石、耐火黏土、高铝矾土、硅线石族矿物等天然原料或刚玉、莫来石等人工合成原料制成。按制品中的Al2O3含量(15%~30%，30%~48%，>48%)，可分为半硅质、黏土质和高铝质制品。
3.1.1 Al2O3—SiO2二元系
Al2O3-SiO2系相图(phase diagram of Al2O3-SiO2 system)
由Al2O3-SiO2构成的系统相平衡图。Al2O3-SiO2二元系相图对陶瓷与耐火材料都是很重要的。长期以来对此二元系相图的认识存在着一些分岐。主要分岐是：形成的莫来石化合物是一致熔融还是不一致熔融；莫来石是否形成固溶体以及固溶的范围。产生这些分岐的原因除与实验研究的条件、杂质的存在有关外，还与高温下SiO2气化产生SiO有关。
图3—1是文献中常引用的两种不同Al2O3-SiO2系相图。图3—1a中莫来石是不一致熔融化合物，图3—1b中莫来石则是一致熔融化合物。
Al2O3-SiO2系相图虽在认识上存在分岐，但对相图中SiO2含量高的一侧基本上无大分岐。此外，对莫来石形成固溶体的看法现在也基本一致，认为Al2O3含量在％～％即相当于分子式3Al2O3·2SiO2(A3S2)与2Al2O3·SiO2之间存在一莫来石固溶体区域，即莫来石与刚玉之间能形成固溶体。
图3—1 Al2O3-SiO2系相图副图3—1 Al2O3-SiO2系相图
从Al2O3-SiO2系相图可知：
(1)熔融温度低于1650℃的组成范围狭窄，因此该二元系大部分组成可做耐火材料。各种名称的铝硅质耐火材料的大致组成范围示于图1a。
(2)靠近SiO2端元Al2O3含量为0～％处，液相线陡峭，表明SiO2中加入少量Al2O3，熔点将急剧下降。当SiO2中含有Al2O3，在共熔点温度时其液相量达18％。这就是为什么要求硅砖中Al2O3含量要低，以及在使用中要求硅砖不能与半硅质、粘土砖或高铝砖接触的原因。
(3)Al2O3含量在2％～15％范围内，由于熔融温度低，不能作耐火材料。
(4)Al2O3含量在15％～50％间，液相线较平坦，温度稍有升高，液相量大量增多。
(5)Al2O3含量小于％的平衡矿物相为莫来石与方石英或鳞石英，并有一低共熔点。因此Al2O3含量在此以下的Al2O3-SiO2质耐火材料，其荷重软化开始温度通常不会高于低共熔点温度。
(6)Al2O3含量大于％的Al2O3-SiO2质耐火材料，耐火性能较高。
莫来石具有很多优良性质。莫来石砖与莫来石纤维主要是由莫来石矿物构成的，它是一些高温窑炉的优良耐火材料。
在Al2O3-SiO2系中除莫来石外，在自然界还存在硅线石类矿物：硅线石、红柱石、蓝晶石。它们是在高压下形成的矿物(图2)，其分子式都为Al2O3-SiO2(Al2O3含量％)，但晶体结构不同。由于它们的晶体在常压下是不稳定的，加热至高温时都将不可逆地分解为莫来石和石英。
3.1.2 Al2O3—SiO2三元系
系相图(phase diagram of Al2O3-ZrO2-SiO2 system)
Al2O3-ZrO2-SiO2 三元系的液化面投影图。第一幅相图于1956年由布德尼科夫和利特瓦科夫斯基提出，但原来作者之一的利特瓦科夫斯基对相图的液限温度作了修正，而且这幅相图的高SiO2相区也只能概略地画出有关相界曲线的大致走向；1975年塞瓦伦斯(Cevales)重新测定了这一系统高Al2O3相区的相平衡关系，确定了Al2O3-ZrO2-SiO2 系相区的无变点的温度和组成，1968年库维士(Quveshi)等对Al2O3-ZrO2-SiO2 系的ZrO2-SiO2-A3S2相区的相界曲线和液限温度进行了较细致的测定，发现了ZS的初晶区，确定了该相区内的各无变量点的组成和温度，给出了一系列液限等温线。以塞瓦伦斯和库维士等的研究结果为准，并结合三个二元系相图绘制出了Al2O3-ZrO2-SiO2 系相图(见图)。图中标出的各三元无变量点，其组成、温度和相平衡见表。
Al2O3-ZrO2-SiO2系相图是指导电熔锆刚玉和电熔锆莫来石、烧结锆刚玉、烧结锆莫来石和烧结锆莫来石砖生产及使用的重要理论依据，尤其是与配料的组成控制和制品相组成计算方面的关系甚为密切。另外，在增韧陶瓷等方面也有指导意义。
三元相图
系相图(phase diagram of MgO-Al2O3-SiO2system)
MgO-Al2O3-SiO2三元系的液面投影图。此图绘出的早，被沿用的时间也比较长。奥斯本(E．F．Osborm)和缪恩(ArnulfMuan)于1960年在实验基础上并结合前人的研究结果，经修改重新绘制而提出图示结果。由图可见，在这个系统中只有两种三元化合物，即堇青石与假蓝宝石；堇青石这一矿物早在1918年前就被确定，假蓝宝石是在1950年由福斯特(W．R．Foster)确定其位置。图中可直接读出两种三元化合物和4种二元化合物(MgO?Al2O3、3Al2O3?2SiO2、MgO?SiO2和2MgO?SiO2)以及九个三元无变点的温度及性质。
MgO-Al2O3-SiO2系统相图对镁质耐火材料和陶瓷的生产及使用具有重要意义。本系统液化面上的最低温度为1355℃(即鳞石英、堇青石和斜顽辉石三相共晶点)，可见镁质耐火材料和铝硅质耐火材料不应互相接触，以免使它们的熔化温度降低。
10
习题
1干燥过程分析
2耐火材料的烧成过程的物理化学变化
3烧结定义
4影响烧结的主要因素
5 硅酸铝质耐火材料分类
6Al2O3-SiO2系相图
纳米二氧化锆制成特殊及新型耐火材料特点及用途 万景材料科技QQ：41 特殊及新型耐火材料是在传统陶瓷和一般耐火材料的基础上发展起来的一种新型耐高温无机材料。其中，特殊耐火材料也称高温陶瓷材料。它以高纯度、高熔点的无机非金属材料（如纳米二氧化锆VK-R30N）为基本组分，采用高温陶瓷工艺或其他特殊工艺制成，具有纯度高、熔点高、高温结构强度大、化学稳定性和热稳定性好等特性。特殊耐火材料可分为纯氧化物耐火材料（如用纳米二氧化锆VK-R30N烧结）、难熔化合物和高温复合材料三类。新型耐火材料主要是指近年发展起来的由氧化物和非氧化物复合而成的兼备氧化物和非氧化物特性的耐火材料。 相对于这些普通耐火材料而言，特殊耐火材料，如用杭州万景新材料有限公司生产的纳米二氧化锆VK-R30N烧结，可提高材料硬度、韧性、强度、表面光滑性、玉质感强提高强度达到20%以上并具有如下几个特点： (1) 特殊耐火材料的大多数材质的组成已经超出了硅酸盐的范围，纯度高，一般的纯度均在95%以上，特殊要求的在99%以上。所用的原料几乎都是化学方法提纯的化工料，而极少直接引用矿物原料。这些材质的熔点都在1728℃以上。 (2) 特殊耐火材料的制造工艺不局限于干压法，除了应用传统的注浆法、可塑法等成型工艺外，还采用了诸如等静压、热压注气相沉积、化学蒸镀、热压、熔炼、等离子喷涂、轧膜、爆炸等成型新工艺，并且成型用的原料大多采用微粒级的细粉料。 (3) 特殊耐火材料成型以后的各种坯体需要在很高温度下和在各种气氛环境中烧成，烧成温度一般均在1600-2000℃，甚至更高。烧成设备除了烧成普通耐火材料用的高温倒焰窑和高温隧道窑外，还经常使用各种各样的电炉，如电阻炉、电弧炉、感应炉等。这些烧成设备可以提供不同坯体烧成所需的气氛环境和温度。如氧化性气氛、还原性气氛、中性气氛、惰性气氛、真空等。某些特殊电炉的温度可高达3000℃以上。 (4) 特殊耐火材料的制品（如用纳米二氧化锆VK-R30N烧结）更加丰富。它不仅可以制成像普通耐火材料那样的砖、棒、罐等厚实制品，也可以制成像传统陶瓷那样的管、板、片、坩埚等薄型制品，还可以制成中空的球状制品、高度分散的不定型制品、透明或不透明制品、柔软如丝的纤维及纤维制品、各种宝石般的单晶、以及硬度仅次于金刚石的超硬制品。纳米二氧化锆VK-R30N烧结制品是以纯度大于99.99%的氧化锆(ZrO2)为原料，用高温陶瓷工艺方法或其他特殊工艺方法制成的耐火材料。 杭州万景新材料有限公司出产的耐火材料专用纳米二氧化锆（VK-R30N，粒径30nm）比表面积大，活性高，可促进耐火材料的烧结，增加致密性，且热导系数小(1000℃, 2.09W/m·℃)，线膨胀系数大(25-1500℃，9.4×10-6/℃)，高温结构强度高，1000℃时耐压强度可达1200-1400MPa。导电性好，具有负的电阻温度系数，电阻率1000℃时104Ω·cm，1700℃时6-7Ω·cm 。化学稳定性好，2000℃以下对多种熔融金属、硅酸盐、玻璃等不起作用。苛性碱、碳酸盐和各种酸(浓硫酸和氢氟酸除外)的溶液与纳米二氧化锆（VK-R30N，粒径30nm） 纳米二氧化锆制成特殊及新型耐火材料用途： 二氧化锆坩埚用于熔炼铂、铑、铱等贵重金属及合金。氧化锆砖用于2000℃以上的高温炉衬。氧化锆不被熔融铁所润湿，可用作盛钢捅、流钢槽的内衬和连铸的水口材料。氧化锆棒体可作为发热元件，用于氧化气氛下2000-2200℃的高温炉。氧化锆固体电解质可作为快速测定钢液、铜液及炉气中氧含量的测氧探头及高温燃料电池的隔膜等。此外，稳定氧化锆可用作火焰喷涂或等离子喷涂料。
一、耐火材料的起源 古代、中世纪、文艺复兴时代的耐火材料，工业革命前后高炉、焦炉、热风炉用耐火材料，近代后期新型耐火材料及其制造工艺，现代耐火材料制造技术及主要技术进步，以及对未来耐火材料发展的展望，耐火材料与高温技术相伴出现，大致起源于青铜器时代中期。 耐火材料的三大发展阶段 东汉时期（公元25～220）已用粘土质耐火材料做烧瓷器的窑材和匣钵。 20世纪初，耐火材料向高纯、高致密和超高温制品方向发展，同时发展了完全不需烧成、能耗小的不定形耐火材料和高耐火纤维（用于1600℃以上的工业窑炉）。前者如氧化铝质耐火混凝土，常用于大型化工厂合成氨生产装置的二段转化炉内壁,效果良好。 50年代以来,原子能技术、空间技术、新能源开发技术等的迅速发展，要求使用耐高温、抗腐蚀、耐热震、耐冲刷等具有综合优良性能的特种耐火材料 二、耐火材料在中国的发展 20世纪初，耐火材料向高纯、高致密和超高温制品方向发展，同时出现了完全不需烧成、能耗小的不定形耐火材料和耐火纤维。现代，随着原子能技术、空间技术、新能源技术的发展，具有耐高温、抗腐蚀、抗热振、耐耐火材料冲刷等综合优良性能的耐火材料得到了
应用。在中国有许多工厂生产耐火材料产品。中国有丰富的资源，也正因为这方面的原因，各大外国投资商也来到国内一展身手，展露头角。 在中国的东北部，是耐火材料供应商极其丰茂的地区，导致其他国外投资商对其的出口低价格产生了质疑，从而在2003年由欧盟提出对中国耐火材料新产品的反倾销，限制了产品对欧盟的出口。2006年中国为保护原材料资源的大量流失，对部分行业进行了减免出品退税，以此极大地限制产品的出口。但这并不能在很大程度上限制一些国外的品牌销售，因为它们拥有几十甚至上百年的销售生产经验，并极大地占有了市场，也创立了它们在各大洲的品牌效应。 三、发展具有综合技术水平的耐火材料产业 综合技术水平的耐火材料产业，不仅指生产出的耐火材料产品具备质量好、环保、轻质等优质特点，同时也指生产耐火材料的匹配设备具有寿命长、性能好、产量高等优质特点。综合技术水平的评定因素，涉及耐火产品和生产设备等一整套工艺流程，以及高水平的产品研发、监督管理人员等因素，这些因素综合评估的结果决定了耐火材料产业的综合技术水平。 此外，耐火材料整体承包企业还必须对钢铁企业要拥有一定的耐火材料新产品开发和质量改进的自主权，方可以根据钢企高温设备不同部位对耐火材料侵蚀损坏的差异，依靠企业技术优势对不同部
生产实习报告（耐火材料） 前言: 赴中钢耐火材料厂实习是材料科学与工程专业本科生必修课程之一；是学生理论联系实际的一次机会；是对教学的必要补充。为了更好的掌握所学的专业知识并能够将这些知识融会贯通于实际工作中。 一、实习目的 我参加了中钢洛阳耐火材料厂的生产实习,生产实习的主要目的是： (1)使学生了解我国当前的耐火材料行业的发展趋势。 (2)通过对生产车间，管理单位及部门的接触，使学生对耐火材料等无机非金属材料制品的整个生产工艺流程、常用设备、生产原材料的选用等有关情况，有一个清楚的认识，初步掌握耐火材料的具体生产过程,掌握耐火砖胚的形成工程,掌握各种生产设备的工作原理和作用,为毕业打下良好的基础。 (3)实习期间学生到生产第一线，深入生产实际参加施工技术组织、施工管理及技术经济等方面的实际工作，培养学生理论联系实际的能力，锻炼学生的分析问题和解决问题的能力，并进一步巩固和深化所学的理论知识。为后续的毕业设计以及今后的工作打下良好的基础。 (4)通过生产实习，密切接触工人师傅和工程技术人员，学习他们的优秀品质和献身社会主义建设事业的精神，使学生进一步培养自己的专业素质，明确自己的社会责任和历史使命。 二、实习时间：2010年08月30日至2010年9月8日 三、实习地点：河南洛阳
四、实习单位：中钢洛阳耐火材料有限公司（高铝分厂，硅质分厂，镁质分厂，不定型分厂）中钢洛阳耐火材料研究院，洛阳工艺美术陶瓷厂 五、实习内容： 1.实习单位简介 中国耐火材料行业协会的会长单位--中钢集团耐火材料有限公司，是国内规模最大、品种最全的国有耐火材料生产厂家；是入选中国520家重点企业的唯一耐火材料企业；是国家统计局最新排定的中国大型企业之一；河南省高新技术企业。中钢集团耐火材料有限公司主要生产各种定型和不定型耐火材料，产品有 10 大系列、126个标准、350个牌号、4万多个型号。现主导产品有氧化物及非氧化物复合陶瓷耐火材料，优质高铝质、硅质制品，高档碱性制品，铝碳、铝镁碳连铸制品，轻质隔热制品，不烧制品，陶瓷窑具制品，不定型耐火材料制品等，许多产品填补了国内空白，达到并超过了国外同类产品质量。 5.1.1硅质分厂简介 硅砖中钢集团耐火材料有限公司硅质分厂硅砖生产线始建于1958年，有着40余年的生产发展史，存在丰富的生产技术经验，是中国目前实力最强的硅砖制造厂家。之所以选取洛阳为建厂地是因为洛阳市所属的新安县铁门镇有非常优质硅石原料。硅质分厂硅质品种比较齐全，有焦炉用优质硅砖，玻璃窑用优质硅砖，热风炉用优质硅砖及配套的轻质硅砖，以及小批量生产热修补焦炉用零膨胀硅砖，年生产能力9余万吨。硅质分厂通过ISO9001质量体系认证，有着完善的质量管理体系和先进的管理理论，实施过程控制，可追溯式管理和可识化管理。中钢集团耐火材料有限公司生产硅砖有着得天独厚的优势：丰富的原料资源——铁门硅石，存在结晶硅石的特点。硅质分厂硅砖存在外形尺寸精确，化学组成稳定，强度高、蠕变小、残余石英含量低等优点。
2010级化学班孟享洁2010061415 耐火材料的制备 耐火材料是一种耐火度不低于1580℃，有较好的抗热冲击和化学侵蚀的能力、导热系数低和膨胀系数低的无机非金属材料。其主要是以铝矾土、硅石、菱镁矿、白云石等天然矿石为原料经加工后制造而成的。其应用是用作高温窑、炉等热工设备的结构材料，以及工业用高温容器和部件的材料，并能承受相应的物理化学变化及机械作用。主要是广泛用于冶金、化工、石油、机械制造、硅酸盐、动力等工业领域，在冶金工业中用量最大，占总产量的50％～60％。耐火材料的发展在国民工业生产的应用中有着举足轻重的地位。中国耐火材料的发展历史悠久，具有了较为完整的生产工艺，其当代的发展已经是能独立研发各种性能较为优越的耐火材料，但依然存在各种缺点和不足。其制备流程图如下所示： 耐火材料制备原理： 1．耐火原料的加工 原料的加工主要包括原料的精选提纯.均化或合成；原料的干燥和煅烧；原料的破粉碎和分级。 原料的精选提纯和均化为了提高原料的纯度，一般需经拣选或冲洗，剔除杂质，有的还需要采用适当选矿方法进行精选提纯。有的原料中成分不均，需要均化。 原料的煅烧：为了保证原料的高温体积稳定性。化学稳定性和高强度，多数天然原料和合成原料，需经高温煅烧制成熟料或熔融成熔块。烧结温度T约为其熔点的0.7~0.9倍。 原料的破粉碎和分级：原料的破粉碎的目的是按照配料要求制成不同粒级的颗粒及细粉，进行级配，使多组分间混合均匀，以便相互反应，并尽可能获得
致密的或具有一定粒状结构的制品胚体。 2耐火材料成型工艺 耐火材料借助于外力或模型，成为具有一定尺寸。形状和强度的胚体或制品的过程。压制或成型是耐火材料生产工艺过程中的重要环节。按胚料含水量的多少，分为半干法.可塑法.注浆法。 3耐火材料的干燥 干燥过程可分为三个阶段。在此之前有一个加热阶段。一般加热阶段时间很短，胚体温度上升到湿球温度。第二阶段是降速阶段，随着干燥时间的延长，或胚体含水量的减少，胚体表面的有效蒸发面积逐渐减少，干燥速度逐渐降低。第三阶段干燥速度逐渐接近零，最终胚体水分不再减少。 4耐火材料的烧成 烧成是耐火制品生产中最后一道工序。制品在烧成过程中发生一系列物理化学变化，随着这些变化的进行，气孔率降低，体积密度增大，使胚体变成具有一定尺寸.形状和结构强度的制品。 耐火材料的生产工艺 1原料的加工 原料的加工主要包括原料的精选提纯.均化或合成；原料的干燥和煅烧；原料的破粉碎和分级。 2配料与混练 配料组成：（1）.化学组成：主成分，易熔杂质总量和有害杂质量的规定（2）.颗粒配比（3）.常温结合剂（4）.原料中水分和灼减的换算。配料方法：重量：磅秤、自动称量称、称量车、电子称、光电数字显示称。容积：带式、板式、槽式、圆盘式、螺旋式、振动给料机。混练：使不同组分和粒度的物料同的物料同
基质：基质是耐火材料中大晶体或骨料间隙中存在的物质。 主晶相：主晶相是指构成耐火制品结构的主体且熔点较高的晶相 耐火度：耐火度是指耐火材料在无荷重时抵抗高温作用而不熔化的性能。 显微结构：在光学和电子显微镜下分辨出的试样中所含有相的种类及各相的数量、形状、大小、分布取向和它们相互之间的关系，称为显微结构。 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：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，而不是靠低熔点的硅镁酸盐相产生结合。 混练：使两种以上不均匀的物料的成分和颗粒均匀化，促进颗粒接触和塑化的操作过程称混炼。 液相烧结：凡有液相参加的烧结过程；液相起到促进烧结和降低烧结温度的作用。 低水泥浇注料：由水泥带入的CaO含量一般在1.0-2.5%之间的反絮凝浇注料。 热硬性结合剂：热硬性结合剂是指在常温下硬化很慢和强度很低，而在高于常温但低于烧结温度下可较快的硬化的结合剂 水硬性结合剂：水硬性结合剂是必须同水进行反应并在潮湿介质中养护才可逐渐凝结硬化的结合剂 气硬性结合剂：气硬性结合剂是在大气中和常温下即可逐渐凝结硬化而具有相当高强度的结合剂 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称为减水剂弹性后效：坯体压制时，外部压力被内部弹性力所均衡，当外力取消时，内部弹性力被释放出来，引起坯体膨胀的作用称为弹性后效 荷重软化点：以压缩0.6%时的变形温度作为被测材料的荷重软化温度，即荷重软化点 镁碳砖：镁碳砖是以烧结镁砂或电熔镁砂为主要原料，并加入适量的石墨和含碳质有机结合剂而制成的镁质制品。 电熔镁砂：由天然菱镁矿、水镁石、轻烧镁砂或烧结镁砂在电弧炉中高温熔融而成的镁质原料 矿化剂：加入耐火材料中，在烧成过程中能促进其他物质转变或结晶的少量物质。 防氧化剂：含碳耐火材料采用金属添加剂的作用在于抑制碳的氧化，被称为防氧化剂 可塑性: 物料受外力作用后发生变形而不破裂，在所施加使其变形的外力撤除后，变形的形态仍保留而不恢复原状，这种性质称为可塑性。 熔铸莫来石制品:由高铝矾土或工业氧化铝、粘土或硅石进行配料,在电弧炉内熔融，再浇铸成型及退火制成的耐火制品称为熔铸莫来石制品。 再结晶碳化硅制品:再结晶碳化硅制品是一种无结合物的碳化硅制品，它是在不加入结合剂的条件下，靠碳化硅晶粒的再结晶作用制成的。 水玻璃的模数:氧化硅与氧化钠的分子比称为水玻璃的模数。 捣打料:以粉粒状耐火物料与结合剂组成的松散状耐火材料称为捣打料。 耐火泥:耐火泥也叫铝酸盐水泥，是以铝矾土和石灰石为原料，经煅烧制得的以铝酸钙为主要成分、氧化铝含量约为50%的熟料,再磨制成的水硬性胶凝材料。
耐火材料厂家生产的耐火砖保温砖高铝砖粘土砖有哪几个重要标准才算是合格的呢？ 耐火材料质量衡量标准主要有以下几个重要方面来衡量的，下面由小编给您详细说下：耐火材料的品质。耐火材料的品质不以优劣而区分，耐火材料的选择标准是以特定的环境、特殊部位的适用性为前提，辅以经济型、可选择性等方面的因素来确定的。特定的耐火材料品质，需要以具体的判定项目和明确技术数据给与界定。这些项目可以是GB/T或者YB/T序号内的国标或行标项目，也可以是业主和供应商双方特殊约定的内容。 耐火材料的检验：耐火材料的质量标准对应于具体的检验方法。如上所述，可以是GB/T或YB/T 国标或行标，可以是业主和供应商的特殊约定内容。 耐火材料验收。在筑炉过程中，耐火材料作为一种特殊工程材料，在验收时有其特殊的要求。通常包括以下几个方面： (1)品质检查。运至工程目的地的耐火材料及其制品，必须附带有耐火材料生产厂出具的产品出厂合格证。证明书上注明牌号，砖号和甲乙双方约定的有关技术指标自检结果。有条件的，或重要耐火材料应先入库，甲方按照约定进行抽样检查； （2）外观检查。包括三方面内容： ①根据双方约定，对运至工程目的地的定型耐火材料进行外观缺棱缺角的抽样检查； ②根据双方约定，对运至工程目的地的定型耐火材进行外裂纹和内裂纹的抽样检查； ③外观基本尺寸检查。 （3）数量检查。对照合约，对牌号和数量进行检查。 （4）运至工程目的地的不定型耐火材料，除了应符合1条所规定的内容外，还需提供这种不定型耐火材料的施工要领或使用说明书； （5）其他双方合约所确定的检查内容。 君道（河南）新材料有限公司拥有先进的全自动化控制高温隧道窑，专业的科研配料人员，有着多年专业施工经验的技术团队为您提供一对一技术指导，专业的质量检测人员严把每项生产关卡，公司始终认为高质量产品优质的服务才是你我合作的前提，我司目前具有生产国内外各种窑炉所需的中、定型及不定型耐火材料的能力。 公司全体领导员工欢迎各位顾客朋友来我厂区进行实地考察洽谈合作事宜。
新型防火材料的研究 摘要：随着人们对消防安全问题的逐步重视，防火材料的研发与应用自然成为消防安全的关键。本文提出了防火材料的重要性，并对市面常见的复合防火材料、高分子防火材料和轻质无机防火材料的特点及应用进行了简单的介绍。 关键词：防火材料；复合防火材料；高分子防火材料；轻质无机防火材料 abstract: with the people to fire safety problems of attention gradually, fire materials research and development and application of natural as fire safety of the key. this paper puts forward the fire materials, and the importance of the common market composite fire materials, polymer fire materials and lightweight inorganic fire materials features and application of a simple introduction. keywords: fire materials; composite fire materials; polymer fire materials; light inorganic fire materials 中图分类号：tu545 文献标识码：a 文章编号： 随着现代建筑向高层化发展和室内装修的多样化，这些都对现代建筑材料的防火性能提出更高的要求。更关键的是，高层、超高层建筑物中人员十分集中，一旦发生火灾，逃生的难度极大。所有这
摘要：简要地介绍了垃圾焚烧炉的结构、特征和使用技术，阐述了焚烧炉用耐火材料的种类、性能及其使用效果，并指出焚烧炉用耐火材料今后的发展方向。 关键词：垃圾焚烧炉；耐火材料；现状与发展 随着世界人口的不断增加和经济的高速发展，城市垃圾和工业废物的数量急剧增多。垃圾的存在不仅占用大量的空间，而且对地球环境造成严重污染，危害人类和动植物的环境。因而城市垃圾和产业废弃物的处理是一个亟待解决的问题。 目前，世界各国为实现“综合的垃圾经济”所做的努力越来越多，这一概念的主要内容是避免产生垃圾和重新利用垃圾。西方一些国家对垃圾处理所做的努力取得了显著成绩，研究开发了各种处理垃圾的方法：生物处理、热处理以及生物处理和热处理相结合。比较研究各种垃圾处理的方法后表明，目前还没有哪一种技术能够代替焚烧法，该法具有减容量大、处理及时、无害化程度高且可以回收热能等一系列优点而倍受关注，已成为发达国家处理垃圾的主要方式。 为适应环保产业的日益发展，满足焚烧炉的需要，世界各国开发使用了各种优质耐火材料，并取得了显著的使用效果，因而继续研究开发性能优异的耐火材料已成为当务之举。 1垃圾焚烧炉的类型和特点 常见的焚烧炉有：间歇式焚烧炉、炉箅式焚烧炉、CAO焚烧系统、流化床式焚烧炉、回转炉式焚烧炉等。图1是垃圾焚烧设备的流程图。 图1垃圾焚烧设备流程图 1.平台； 2.垃圾装入门； 3.垃圾坑； 4.垃圾吊车； 5.垃圾料斗； 6.焚烧炉； 7.锅炉； 8.反应塔； 9.除尘装置；10.抽风机；11.烟囱；12.强制鼓风机；13.蒸汽式空气预热器；14.运灰机； 15.磁选机；16.灰坑；17.灰吊车；18.金属运送机；19.金属坑；20.除尘粉尘运送机；21.反应塔下粉尘运送机；22.集中粉尘运送机；23.飞灰处理装置；24.飞灰坑；25.防止白烟用鼓风机；26.蒸汽式空气加热器；27.垃圾污水槽；28.垃圾水中间槽；29.高压蒸汽储汽器； 30.蒸汽汽轮机；31.中央控制室；32.控制传感器室；33.受电变电室；34.锅炉副机室；35.闸门操作室 间歇式焚烧炉 间歇式焚烧炉一般分为小型炉和大型炉，目前使用的焚烧炉多半是小型炉，一次性投入垃圾，焚烧结束后，再次投入垃圾，日处理垃圾量在25t以下，一般按规定的时间出灰。炉下部设有炉箅、气体冷却、废气排出和送风装置；若是大型炉，常设有垃圾投入和排灰装置。无论是大型炉还是小型炉，其特点为：结构简单，建设费用少、使用时间长；但气体量和气体温度波动大，热量有效利用差，灰份残渣多等。 炉箅式焚烧炉 炉箅式焚烧炉也称炉排式焚烧炉，是一种连续式焚烧炉，因其优良的使用性能而逐渐取代了间歇式焚烧炉。目前城市垃圾焚烧炉大多数为这种焚烧炉(约占70%)，其日处理量为80-200t,大型炉为300-600t。炉箅式焚烧炉底部设有多段炉算，炉箅上堆放用料斗供给的垃圾，在移动炉箅的同时，在其下部吹入燃烧空气，进行干燥、燃烧。炉箅式焚烧炉的特点是：炉身高大，造价较高；只有一个燃烧室，对进入炉内的垃圾不必分选、破碎；固体垃圾在炉内停留约1-3h，气体停留约几秒种；垃圾的表层温度为800℃，烟气温度为800-1000℃；要求炉排耐高温、耐腐蚀、机械性能好。 为减少焚烧炉产生的有害气体(如二恶英、NO、NO2、CO等)，日本钢管公司采用NKK技术开发了双回流炉箅式焚烧炉，使来自副烟道的还原性气体与主烟道的燃烧气体进行再燃烧，从而抑制NOx气体的发生，促进燃气的完全燃烧，减少二恶英的发生。
雷法耐火材料技术水泥有限公司简介 雷法公司简介 中国代表处简介 雷法公司简介 雷法公司的历史可以追溯到战后的1947年，当时卡尔阿尔博特开始利用震动式手工制造运用于水泥窑的化学结合耐火砖。 由于当时大量的战后重建，使得卡尔阿尔博特耐火砖工厂得到了进一步的发展。1953年，改名为现在的雷法耐火技术有限公司。 雷法公司组建后，尤其是1968年后，业绩有了飞速的发展。水泥生产厂与耐火材料制造商之间的密切合作，对雷法公司的发展起着重要的作用。雷法公司凭借自有的强大的技术力量，通过开发及改良的产品，以及不断完善的售后服务，这已树立了众所周知的良好口碑。进一步的发展，使得雷法公司特别是在水泥工业用耐火材料领域开始处于领先的地位。 雷法公司的产品应用于下列工业领域：水泥及石灰工业，钢铁工业，有色金属工业，垃圾及废品处理工业。 雷法公司现今已成为德国当今最大的耐火材料制造者之一，其产品的绝大部分应用于水泥工业，其中75%的雷法产品出口到全球的八十多个国家，并在世界水泥工业中占有很大的部分。
雷法耐火材料技术有限公司生产厂： 1). 哥廷根分厂 第一工厂在哥廷根市，同时公司的总部也在这里。在第一工厂（哥廷根）生产镁炭砖和特殊碱性砖，年产量在10万吨。生产流程是百分之百的自动化。 现代化的由计算机控制的压制及煅烧技术保证了最高质量的相同形状的产品的质量。雷法公司的研究与科研开发中心也设在此地，此科研基地开发的产品和技术也促使雷法公司处于世界耐火材料与技术的领先地位。 2). 高赫斯海姆 在高赫斯海姆生产高品质的镁质耐火砖，年产量为10万吨。其生产的全过程同样是全自动化的，最现代化的计算机控制的压制和煅烧技术同样可以保证最高质量，相同形状的产品的质量。 3). 雷法耐火技术依比利卡公司（西班牙巴塞罗那市附近）。 这里的工厂是兼并了原先的一个耐火材料厂后改造而成的。其主要生产轻质耐火砖，高铝和铝质耐火砖。年产量为6万吨。现代化的技术同样确保了在西班牙工厂的产品的最好质量。 4). 贝麦克矿产有限公司（加拿大卡尔加里市附近）。 为了更好的选择优质原材料，雷法公司于1979年在加拿大购买了贝麦克矿产公司，那里拥有世界上最著名的结晶镁矿藏。
高效连铸用功能耐火材料发展和研究动向 李红霞刘国齐杨彬 中钢集团洛阳耐火材料研究院洛阳471039 摘要 在高效连铸技术发展的推动下，连铸用功能耐火材料的主要进展是使用寿命上有明显提高，开发了复合结构水口解决水口堵塞和适应高侵蚀性钢种连铸，在水口结构上以数值模拟和水模拟结果为优化设计依据，保证流场稳定、连铸工艺稳定和铸坯质量提高。 关键词高效连铸、功能耐火材料、数值模拟、水模拟 在实现了高连铸比的发展后，连铸技术的主要发展内容是高效连铸、高品质钢连铸和近终形连铸以提高连铸机生产效率、发展中包冶金和优化结晶器流场减少非金属夹杂提高铸坯质量。 连铸用功能耐火材料(保护套管、整体塞棒、浸入式水口>是连铸技术的关键耐火材料，产品在使用中起着特定的功能作用，如控流作用、吹气搅动作用、防止二次氧化保护浇铸作用、决定钢液在结晶器内的流场分布等。高速连铸是在保证铸坯质量的前提下提高铸机产量和实现铸机与热轧生产率匹配的重要手段。拉速的提高，必然导致钢水流速和流量的提高，拉速提高造成结晶器内钢水较大的表面流速和液面波动、为控制钢水流动而采用的电磁制动以及为改善结晶器的传热与润滑而采用的高熔化速度、低熔点、低粘度的保护渣，这些变化都会加剧对功能耐火材料冲刷和侵蚀，要求功能耐火材料提高性能才能够保证高速连铸的高炉次连铸的顺利实现。同时，高速连铸时液面波动和不稳定性增大，增加了结晶器漏钢和卷渣的几率，增加了夹杂物上浮阻力，对水口防堵和稳流要求提高，高性能、功能化、合理结构的连铸“三大件”是高效连铸的顺利实施的重要保障条件。在连铸技术发展的推动下，连铸技术的关键耐火材料——功能耐火材料适应高效连铸的高可靠性、高寿命和结晶器流场稳定性要求、也有了很大的发展和进步。主要进展有：优化材料性能和材料选择明显提高使用寿命，发展材料功能，防堵塞、不污染钢液和减少增碳，应用计算机模拟和水模拟技术设计产品结构优化流场。 1高寿命连铸用功能耐火材料的发展 连铸用长水口(保护套管>、整体塞棒、浸人式水口使用条件苛刻，在性能指标、质量稳定性等方面都有着非常高的要求，材质特点是采用抗热震性优异的高档含碳耐火材料，使用特点是一次性使用和制品关键部位的使用效果决定其使用寿命。浸人式水口的使用寿命取决于渣线，长水口使用寿命取决于上端(颈部>、渣线和下端出钢口，整体塞棒使用寿命取决于棒头，连铸三大件使用寿命的提高主要是提高这些部位的抗渣液、钢液侵蚀性和抗冲刷性等性能。 1．1浸入式水口 1>浸入式水口渣线材料的发展 ZrO-2C材料是当前浸入式水口最通用的渣线材料，ZrO具有优异的抗渣性，鳞片状石墨除抗渣2润湿外主要作用是赋予ZrO-2C材料以优异的抗热震性。渣线材料的抗侵蚀性是决定水口使用寿命的关键因素，了解材料损毁过程机理是材料性能优化的依据。国内外对渣线材料的损毁过程机理已进行了大量的研究。多数研究认为ZrO-2C材料的侵蚀是石墨和ZrO交替被侵蚀的过程，即与钢液接触时，ZrO不被侵蚀，石墨溶221 / 12 解于钢液中或被氧化，使ZrO颗粒暴露；与渣液接触时，石墨和渣液不浸润，ZrO颗粒被22溶蚀、分解，暴露出石墨，如此反复进行，造成渣线材料的蚀损。保护渣、钢液和ZrO-2C材料的显微结构对侵蚀速度都有重要影响。ZrO-2C材料的发展，主要还是在保证抗热震性前提下通过显微结构精细化设计来提高渣线材料抗侵蚀性，如优化电熔氧化锆原料和石墨的比例，粒度组成、
AOD炉耐火材料的选择及炉衬设计 唐山不锈钢有限责任公司(简称唐钢)不锈钢生产线于2008年9月19日正式投产。其工艺路线为：脱磷转炉(铁水低温脱磷)→AOD精炼炉→LF炉→连铸机；或：脱磷转炉(铁水低温脱磷)→A0D精炼炉→VOD 真空精炼炉→LF炉→连铸机。其主要设备有100t的脱磷转炉1座，110t氩氧脱碳转炉1座，110t真空吹氧脱碳炉1座，110t钢包精炼炉1座，不锈钢板坯连铸机1台，年产合格不锈钢板坯60万t。下面简单介绍AOD炉冶炼用耐火材料的选取及炉衬设计过程。 1 AOD炉冶炼的特点． 1.1 炉温高，冶炼周期长，温度变化大 有研究表明[1]，当熔池温度在1700℃以上时，温度每提高50℃，炉衬耐火材料的侵蚀速度就提高1倍。AOD炉冶炼不锈钢时，脱碳期熔池温度高达1750℃以上，且不锈钢冶炼周期较长，炉衬耐火材料在高温下的工作时问也相应较长，加快了耐火材料侵蚀速度。由于生产是间歇式的，在出钢后等待装入半钢水(即脱磷铁水)期间，炉衬温度会下降至1300℃左右，此时，风枪环缝管依然吹入常温的保护性气体，使周围炉衬耐火材料温度进一步急降至850℃以下；冶炼过程中，风口区吹入的氧气混合气体会与钢水中的元素发生放热反应，造成风口局部炉衬温度较高，而其他区域的炉衬温度相对较低；由于在不锈钢精炼期间，需要向熔池内加入大量的冷料，所以会在较短时间内造成渣线部位炉衬温度的急剧下降。上述几种急冷急热的状况，极易造成耐火材料的剥落，影响炉衬寿命。 1.2 熔渣的侵蚀 在AOD炉精炼过程中，炉内熔渣碱度的波动范围很大，在1.0～3.0之间。进入还原期时，大量还原硅铁的加入使渣中SiO含量突然升高，尽管配加了一定量的石灰，但炉渣碱度还是仅约为1.2，在惰性气体的搅拌下，渣中的SiO会与碱性耐火材料炉衬中的MgO和CaO发生反应，生成低熔点的钙镁橄榄石CMS 和镁蔷薇辉石C3MS2，同时破坏了方镁石之间的结合。而这些低熔物在AOD精炼期间会发生软化和脱落，从而使炉衬寿命降低。
耐火材料的发展历史,研究现状，发展趋势，资源的回收与利用 时间： 2010-10-10 来源：国炬高温科技点击： 587 次 中国在4000多年前就使用杂质少的粘土，烧成陶器，并已能铸造青铜器。东汉时期（公元25～220）已用粘土质耐火材料做烧瓷器的窑材和匣钵。20世纪初，耐火材料向高纯、高致密和超高温制品方向发展，同时发展了完全不需烧成、能耗小的不定形耐火材料和高耐火纤维（用于160 耐火材料 0℃以上的工业窑炉）。前者如氧化铝质耐火混凝土，常用于大型化工厂合成氨生产装置的二段转化炉内壁,效果良好。50年代以来,原子能技术、空间技术、新能源开发技术等的迅速发展，要求使用耐高温、抗腐蚀、耐热震、耐冲刷等具有综合优良性能的特种耐火材料，例如熔点高于2000℃的氧化物、难熔化合物和高温复合耐火材料等。 耐火材料-分类分为普通和特种耐火材料两大类。普通耐火材料按化学特性分为酸性、 耐火材料 中性和碱性。特种耐火材料按组成分为高温氧化物、难熔化合物和高温复合材料此外,按照耐火度强弱可分为普通耐火制品(1580～1770℃)、高级耐火制品(1770～2000℃)和特级耐火制品（2000℃以上）。按照制品的外形可分为块状（标准砖、异形砖等）、特种形状（坩埚、匣钵、管子等）、纤维状(硅酸铝质、氧化锆质和碳化硼质等)和不定形状（耐火泥、浇灌料和捣打料等）。按照烧结工艺分为烧结制品、熔铸制品、熔融喷吹制品等。 耐火材料-主要品种在普通和特种耐火材料中，常用的品种主要有以下几种： 酸性耐火材料 耐火材料 用量较大的有硅砖和粘土砖。硅砖是含93％以上SiO2的硅质制品，使用的原料有硅石、废硅砖等。硅砖抗酸性炉渣侵蚀能力强，但易受碱性渣的侵蚀，它的荷重软化温度很高，接近其耐火度，重复煅烧后体积不收缩,甚至略有膨胀,但是抗热震性差。硅砖主要用于焦炉、玻璃熔窑、酸性炼钢炉等热工设备。粘土砖中含30％～46％氧化铝，它以耐火粘土为主要原料，耐火度1580～1770℃，抗热震性好，属于弱酸性耐火材料，对酸性炉渣有抗蚀性，用途广泛，是目前生产量最大的一类耐火材料。 中性耐火材料 高铝质制品中的主晶相是莫来石和刚 耐火材料 玉，刚玉的含量随着氧化铝含量的增加而增高，含氧化铝95％以上的刚玉制品是一种用途较广的优质耐火材料。铬砖主要以铬矿为原料制成的，主晶相是铬铁矿。它对钢渣的耐蚀性好，但抗热震性差，高温荷重变形温度较低。用铬矿和镁砂按不同比例制成的铬镁砖抗热震性好，主要用作碱性平炉顶砖。 碳质制品是另一类中性耐火材料，根据含碳原料的成分和制品的矿物组成，分为碳砖、石墨制品和碳化硅质制品三类。碳砖是用高品位的石油焦为原料，加焦油、沥青作粘合剂，在1300℃隔绝空气条件下烧成。石墨制品(除天然石墨外)用碳质材料在电炉中经2500～2800℃石墨化处理制得。碳化硅制品则以碳化硅为原料，加粘土、氧化硅等粘结剂在1350～1400℃烧成。也可以将碳化硅加硅粉在电炉中氮气氛下制成氮化硅－碳化硅制品。
耐火材料的热学性质 耐火材料的热学性质有热膨胀、热导率、热容、温度传导性，此外还有热辐射性。 3.1 耐火材料的热膨胀 耐火材料的热膨胀是其体积或长度随温度升高而增大的物理性质。原因是材料中的原子受热激发的非谐性振动使原子的间距增大而产生的长度或体积膨胀。衡量耐火材料的热膨胀性能的技术指标有热膨胀率、热膨胀系数。 3.1.1 热膨胀率 热膨胀率也称线膨胀率，物理意义：是试样在一定的温度区间的长度相对变化率。测定出热膨胀率，才能计算出热膨胀系数。 线膨胀率=[（L T-L0）/L0]×100% 式中：L T、L0—分别为试样在温度T、T0时的长度，（mm）。 3.1.2 热膨胀系数 热膨胀系数有平均线膨胀系数α、真实线膨胀系数αT，体膨胀系数β。以后除特别说明外，热膨胀系数一般指的是平均线膨胀系数。线膨胀系数物理意义：在一定温度区间，温度升高1℃，试样长度的相对变化率。 热膨胀系数α=（L T－L0）/ L0（T－T0）=ΔL/ L0ΔT 式中：T、T0—分别为测试终了温度、测试初始温度，（℃）。 体热膨胀系数β=ΔV/V0ΔT 式中：V0—为试样在初始温度T0时的体积，（mm3）。 真实热膨胀系数αT=dL/LdT 式中；L—为试样在某温度时的长度，（mm）。 如线膨胀系数数值很小，则体膨胀系数约等于线膨胀系数的3倍。对于各向同性晶体，体膨胀系数β≈3α；对于各向异性晶体，体膨胀系数等于各晶轴方向的线膨胀系数只和，即β≌αa+αb+αc。 影响材料热膨胀系数的因素有：化学矿物组成、晶体结构类型和键强等。 ①化学矿物组成的影响：含有多晶转变的制品，热膨胀系数的变化不均匀，在相变点会发生突变，例如硅质制品和氧化锆制品；材料中含有较多低熔液相或挥发性成分时，热膨胀系数α在相应的温度区域也发生较大的变化。 ②晶体结构类型的影响：结构紧密的晶体热膨胀系数较大、无定型的玻璃热膨胀系数较
1. 耐火材料的发展历史,研究现状，发展趋势，资源的回收与利用 时间：2010-10-10来源：国炬高温科技点击：587次 1.1. 概述 中国在4000多年前就使用杂质少的粘土，烧成陶器，并已能铸造青铜器。东汉时期(公元25～220)已用粘土质耐火材料做烧瓷器的窑材和匣钵。20世纪初，耐火材料向高纯、高致密和超高温制品方向发展，同时发展了完全不需烧成、能耗小的不定形耐火材料和高耐火纤维(用于1600℃以上的工业窑炉)。前者如氧化铝质耐火混凝土，常用于大型化工厂合成氨生产装置的二段转化炉内壁,效果良好。50年代以来,原子能技术、空间技术、新能源开发技术等的迅速发展，要求使用耐高温、抗腐蚀、耐热震、耐冲刷等具有综合优良性能的特种耐火材料，例如熔点高于2000℃的氧化物、难熔化合物和高温复合耐火材料等。 耐火材料-分类分为普通和特种耐火材料两大类。普通耐火材料按化学特性分为酸性耐火材料、中性耐火材料和碱性耐火材料。特种耐火材料按组成分为高温氧化物、难熔化合物和高温复合材料此外,按照耐火度强弱可分为普通耐火制品(1580～1770℃)、高级耐火制品(1770～2000℃)和特级耐火制品(2000℃以上)。按照制品的外形可分为块状(标准砖、异形砖等)、特种形状(坩埚、匣钵、管子等)、纤维状(硅酸铝质、氧化锆质和碳化硼质等)和不定形状(耐火泥、浇灌料和捣打料等)。按照烧结工艺分为烧结制品、熔铸制品、熔融喷吹制品等。 耐火材料-主要品种在普通和特种耐火材料中，常用的品种主要有以下几种： 酸性耐火材料 中性耐火材料 碱性耐火材料 用量较大的有硅砖和粘土砖。硅砖是含93％以上的硅质制品，使用的原料有硅石、废硅砖等。硅砖抗酸性炉渣侵蚀能力强，但易受碱性渣的侵蚀，它的荷重软化温度很高，接近其耐火度，重复煅烧后体积不收缩,甚至略有膨胀,但是抗热震性差。硅砖主要用于焦炉、玻璃熔窑、酸性炼钢炉等热工设备。粘土砖中含30％～46％氧化铝，它以耐火粘土为主要原料，耐火度1580～1770℃，抗热震性好，属于弱酸性耐火材料，对酸性炉渣有抗蚀性，用途广泛，是目前生产量最大的一类耐火材料。 高铝质制品中的主晶相是莫来石和刚玉，刚玉的含量随着氧化铝含量
实习报告 实习单位山东耐火材料有限公司 实习时间 学院 专业 班级 学生 学号 指导教师
摘要 本文叙述了本人在厂实习的经历及体会，学习理解耐火材料的实际生产流程，分析和掌握耐火材料生产过程中存在的问题以及如何改善和优化耐火材料的性能，同时了解工厂的管理体制及其经营的基本规律，并通过撰写实习报告，学会综合应用所学知识，提高应用专业知识的能力。为了更多地了解社会，为以后步入社火打下基础，在实践中接收教育，锻炼解决生产中实际问题的能力，通过在相关部门的实习，进一步理解了耐火材料的工艺过程，这对我的人生有很大的帮助。 关键词：耐火材料工艺工程
目录 摘要 .......................................................................................................................... - 1 - 前言 ............................................................................................................................ - 3 - 一、实习目的 .................................................................................................................. - 4 - 二、实习内容 .................................................................................................................. - 4 - 1.实习单位简介 ............................................................................................................... - 4 - 2．实习内容 .................................................................................................................... - 5 - 2.1 耐火材料的发展 ................................................................................................... - 5 - 2.2 耐火材料的种类 ................................................................................................... - 6 - 2.3 耐火材料产品 ....................................................................................................... - 7 - 2.4工艺流程 ................................................................................................................ - 9 - 2.5 主要设备及原理 ................................................................................................. - 10 - 三、实习总结与体会 .................................................................................................... - 14 -
耐火材料学 1、耐火材料定义：耐火材料为物理与化学性质适宜于在高温下使用的非金属材料，但不排除某些产品可含有一定量的金属材料。 2、耐火材料按性质分类为酸性、碱性、中性耐火材料。 3、耐火材料中的气孔可分为三类：开口气孔（显气孔）、贯通气孔、闭口（封闭）气孔。 真密度：带有气孔的干燥材料的质量与其真体积之比值。 显气孔率：带有气孔的材料中所有开口气孔体积与其总体积之比。 吸水率：带有气孔的材料中所有开口气孔所吸收的水的质量与其干燥材料质量之比。4、耐火材料的强度包括耐压强度与抗折强度。耐火材料的耐压强度是单位面积上所能承受而不破坏的极限载荷；耐火材料的抗折强度是指将规定尺寸的长方体试样在三点弯曲装置上能够承受的最大应力。 5、热膨胀系数：耐火材料的热膨胀系数通常是指平均热膨胀系数，即从室温升至试验温度，温度每升高1℃试样长度的相对变化率。线膨胀系数：有时也称为线弹性系数，指温度每变化1℃材料长度变化的百分率。 6、耐火材料的使用性质： ①耐火度：耐火材料在无荷重条件下抵抗高温而不熔化的特性。 ②高温蠕变：耐火材料在一定的压力下随时间的变化为产生的等温变形称为耐火材料的高温蠕变或者压蠕变。 ③耐火材料的高温体积稳定性。重烧线变化是指试样在加热到一定的温度保温一段时间后，冷却到室温后所产生的残余膨胀或收缩。 ④耐火材料的抗热震性。其测试方法是加热—冷却法，将一定的试样直接放入已经达到规定温度的炉内保温达到规定的时间后，迅速从炉中取出，在水等介质中或空气中淬冷。 7、耐火材料的抗渣性：耐火材料在高温下抵抗熔渣侵蚀的性能称为抗渣蚀性能。 8、渣向耐火材料中的渗透： ①通过开口气孔与裂纹向耐火材料内部渗透。 ②通过晶界向耐火材料内部渗透。 ③渣中的离子进入到构成耐火材料的氧化物中，通过晶格扩散进入耐火材料中。 以上三种方式通过气孔与裂纹的渗透是最大的。 9、实验室最常用的抗渣性试验方法为坩埚法。其优点是简单易行，可以在同一个炉子中进行多个坩埚的抗渣性试验；缺点是：耐火材料试样静止不动，试样周围的侵蚀介质（熔渣）变化小，很容易达到饱和状态，在耐火材料内部不存在温度梯度。 10、耐火材料配方设计： ①化学与相组成的设计。②颗粒组成的设计。 11、耐火材料泥料颗粒组成设计原则： ①临界粒度的确定。②最紧密堆积原理。 ③结构、性能与生产过程的综合考虑。 12、硅酸铝质耐火材料是以Al2O3和SiO2为基本化学组成的耐火材料。根据Al2O3含量的高低，硅酸铝质耐火材料又可分为：半硅质耐火材料，Al2O3含量为15%~30%；黏土质耐火材料，Al2O3含量为30%~45%；高铝质耐火材料，Al2O3含量大于45%。氧化铝质耐火材料是Al2O3含量在95%以上的耐火材料。 13 莫来石—高硅氧玻璃复合材料：在Al2O3·—SiO2系材料的低铝区域，存在于耐火材料中的主要相成分为莫来石，方石英及玻璃相。由于方石英的存在这类制品的抗热震性差。如果将方解石融入玻璃相中，不仅可以消除因方石英的相转变而导致的抗热震性差，而且可以获得SiO2含量高的玻璃相。生产莫来石—高硅氧玻璃复合材料有两种方法（1）直接将黏土等