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耐火材料選擇指引

生活 更新时间:2024-10-01 15:04:08

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耐火材料選擇指引(耐火材料142個專業術語和基礎知識手冊)1

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耐火材料的從業人員,在平時的工作中,常常會遇到一些專業的術語。

有些術語會因為過于冷門,而讓剛從事這個行業的同仁一頭霧水。

應衆多微信群好友的要求,找耐火材料網對耐火材料行業中142個專業術語進行彙總,并附帶中英文對照。進而方便耐火材料的從業人員平時的工作需求。

001、磨損 abrasion

由于運動固體的機械作用造成材料表面的損耗。

002、酸性耐火材料 acid refractory

通常指以二氧化矽為主成分的耐火材料(108)。在高溫下易與堿性耐火材料(009)、堿性渣(122)、 高鋁質耐火材料(072)或含堿化合物起化學反應。

003、骨料 aggregate / grain

耐火材料(108)組分中的顆粒部分,通常指粗顆粒。

004、氣硬性耐火泥漿 air setting jointing material / air setting mortar / refractory cement

在常溫下通過化學結合(036)或水化結合(074)而硬化的一種接縫材料(077)。

005、抗堿性 alkali resistance

耐火材料(108)在堿性環境中抵抗化學損毀的能力。

006、鋁矽酸鹽 alumino-silicate

以氧化鋁和二氧化矽為主要成分的原料。

007、抗氧化劑 anti-oxidant

為了提高含炭耐火材料(108)的抗氧化性而加入的金屬或其他物質。

008、顯氣孔率 apparent porosity

耐火材料(108)中開口氣孔(093)的體積同其總體積(018)之比。

009、堿性耐火材料 basic refractory

在高溫下易與酸性耐火材料(002)、酸性渣(122)、酸性熔劑或氧化鋁起化學反應的耐火材料(108)。

010、結合劑 binder

添加到非塑性顆粒料或纖維狀材料中使其具有作業性能(141)和生坯強度(067)或幹燥強度(055) 的物質。

011、鼓脹 bloating

指有些粘土或耐火材料(108)加熱後出現的永久性膨脹。注:鼓脹通常是氣孔形成的結果。

012、大磚 block

通常指尺寸比磚(014)大的耐火制品。

013、結合 bond

使耐火材料(108)各組成顆粒之間産生粘結并具有強度的行為。

014、磚 brick

具有一定形狀的耐火制品,通常為長方體,且能用單手拿起。

015、耐火陶瓷纖維棉 bulk ceramic firbre / bulk refractory ceramic fibre

用于制備制品之前的松散狀的耐火陶瓷纖維(026)。

016、體積密度 bulk density

耐火材料(108)的幹燥質量與其總體積(018)之比。

017、顆粒體積密度 bulk density (of a granular material) /grain bulk density

顆粒材料的幹燥質量與總體積(018)之比。

018、總體積 bulk volume

耐火材料(108)中的固體、開口氣孔(093)和閉氣孔(039)的體積之和。

019、煅燒 calcination

對耐火原料的一種熱處理,使其産生物理或化學變化,消除揮發性的化學結合組分和體積變化。

020、一氧化碳破壞 carbon monoxide disintegration

由于一氧化碳的分解造成炭的沉積,導緻耐火材料(108)的損壞。

021、抗一氧化碳性 carbon monoxide resistance

耐火材料(108)在一定的溫度和一氧化碳氣氛中抵抗一氧化碳破壞(020)的能力。

022、炭化 carbonization

去除用瀝青、焦油、樹脂等結合或浸漬的耐火材料(108)中的揮發性成分,并保留殘炭的工藝。

023、耐火陶瓷纖維繞注料 castable ceramic fibre/castable refractory ceramic fibre

含無機和(或)有機結合劑(010)的以耐火陶瓷纖維(026)為主原料的澆注料。

024、澆注 casting

澆灌或泵送具有足夠流動性的不定形耐火材料(138)的施工方法。注:必要時可輔以震動、搗打,使之成型和緻密化。

025、陶瓷結合 ceramic bond

在一定溫度下,由于燒結(121)或液相形成而産生的結合(013)。

026、耐火陶瓷纖維 ceramic fibre/refractory ceramic fibre

指适用于800℃以上作隔熱材料的人造礦物纖維。

027、耐火陶瓷纖維毯 ceramic fibre blanket/refractory ceramic fibre blanket

通常經針刺成型,不含結合劑(010),具有一定尺寸、柔軟的耐火陶瓷纖維(026)制品。

028、耐火陶瓷纖維闆 ceramic fibre board/refractory ceramic fibre board

通常指含有無機或有機結合劑(010),采用濕法生産的硬質平闆狀耐火陶瓷纖維(026)制品。

029、耐火陶瓷纖維氈 ceramic fibre felt/refractory ceramic fibre felt

含有一定量的無機和(或)有機結合劑(010),具有一定尺寸、柔軟的片狀耐火陶瓷纖維(026)制品。

030、耐火陶瓷纖維墊 ceramic fibre mat/refractory ceramic fibre mat

柔軟的、非針刺的耐火陶瓷纖維(026)制品。

31、耐火陶瓷纖維組件 ceramic fibre module/refractory ceramic fibre module

制作成窯爐結構部件的耐火陶瓷纖維(026)制品。

032、耐火陶瓷纖維紙 ceramic fibre paper/refractory ceramic fibre paper

按造紙工藝制成的柔性耐火陶瓷纖維(026)制品。

033、耐火陶瓷纖維繩ceramic fibre rope/refractory ceramic fibre rope

指加或不加其他細絲、線或紗,用耐火陶瓷纖維(026)撚成、捆成或加套而成的繩。

034、耐火陶瓷纖維帶 ceramic fibre tape/ceramic fibre textile/refractory ceramic fibre tape/refractory ceramic fibre textile

指加或不加其他細絲、線或紗用耐火陶瓷纖維(026)織成的帶狀制品。

035、耐火陶瓷纖維紗 ceramic fibre yarn/refractory ceramic fibre yarn

指加或不加增強細絲,用耐火陶瓷纖維(026)撚成的連續細股。

036、化學結合 chemical bond

在室溫或更高的溫度下通過化學反應(不是水化反應)産生硬化形成的結合(013),包括無機結合或無機/有機複合結合。

037、鉻鐵礦 chromite

主要成分是三氧化二鉻與二價和三價鐵及其他金屬氧化物形成的立方晶體構造且化學成分适用于作耐火材料(108)的原料。

038、鉻礦質耐火材料 chromite refractory

三氧化二鉻含量(質量分數)大于等于30%,氧化鎂含量(質量分數)小于30%的以鉻鐵礦(037)為主要原料的耐火材料(108)。

039、閉氣孔 closed pores

封閉在耐火材料(108)内部,按GB/T 2997—2000規定條件浸潰液體時,不能被液體填充的氣孔。

040、閉氣孔率 closed porosity

耐火材料(108)中閉氣孔(039)的體積與總體積(018)之比,以百分數表示。

041、塗料 coating

由細耐火骨料(003)和結合劑(010)混合而成的可塗抹的不定形耐火材料(138),其含水量或其他液體量一般要比接縫材料(077)高。注1:其結合形式可為陶瓷結合(025)、水化結合(074)、化學結合(036)或有機結合(094)。用手工塗刷或塗抹、泵壓、或機械投射或噴塗方法施工。注2:其他類型的塗料可用特殊工藝施工,如用火焰或離子噴射法将其噴塗于耐火材料部件上,這些耐火部件一般為高技術陶瓷材料,而不是耐火材料。

042、常溫耐壓強度 cold compressive strength/cold crushing strength

耐火材料(108)在室溫下,按規定條件加壓,發生破壞前單位面積上所能承受的極限壓力。

043、稠度 consistency

不定形耐火材料加水或其他液态結合劑後,在自重和外力作用下流動性能的度量。

044、缺角 corner defect

定形耐火制品破損的角。缺角用三邊尺寸之和表示。

045、侵蝕 corrosion

由于外部介質的化學作用而引起的表面蝕損。

046、熔洞 crater

磚(014)表面被熔化而形成的凹陷,其最大直徑、最小直徑和深度可以測量。

047、蠕變creep/creep in compression

耐火材料(108)在一定的應力下随着時間而發生的等溫變形。

048、死燒 dead-burned

對堿性耐火原料的一種熱處理,使之與大氣中水分或二氧化碳的反應活性降低、穩定性提高。

049、反絮凝劑 deflocculant/deflocculanting agent

能使材料中細粉分散,避免團聚的加入物。

050、反絮凝澆注料 deflocculated castable

加入至少一種反絮凝劑(049)、并含有2%以上超細粉(小于I pm)的水化結合(074)耐火澆注料 (109)。

40%

051、緻密定形耐火制品 dense shaped refractory product/dense refractory

真氣孔率(135)小于45%具有特定尺寸的耐火制品。

052、白雲石熟料doloma

天然或人工合成鎂和鈣的碳酸鹽或氫氧化物經煅燒後而形成緻密均勻的氧化鈣和氧化鎂混合物。

053、白雲石耐火材料 doloma refractory

以白雲石熟料(052)為主要原料的耐火材料(108)。

054、幹混料dry mix/dry vibratable refractory

采用振動(139)、或搗打(105)可以幹态施工的不定形耐火材料(138)。注:在施工過程中,幹混料在達到最大密實度後,可在加熱前或加熱後脫模。這種材料可加入一種臨時結合劑,但 最終形成陶瓷結合(025)。

055、幹燥強度dry strength

成型并幹燥後,未經燒成的耐火材料(108)的機械強度。

056、缺棱 edge defect

定形耐火制品邊棱的破損,用三邊尺寸之和表示。

057、沖蝕 erosion

由于流态物質的機械作用造成耐火材料(108)表面的蝕損,該流态物質中可含或不含固體材料。

058、飛邊 fin

超出定形耐火制品邊緣的薄層部分。

059、細粉 fines

耐火材料(108)配料中顆粒細小的部分。

060、粘土質耐火材料 fireclay refractory firebrick

氧化鋁含量(質量分數)大于或等于30%,而小于45%的以鋁矽酸鹽(006)為主成分的耐火材料 (108)。

061、燒成 firing

使定形耐火制品産生燒結(121)的熱處理。

062、硬質粘土 flint clay

一種與燧石類似的質地堅硬、斷口呈貝殼狀的天然髙嶺石類瘠性原料。

063、鎂橄榄石forsterite

化學成分适宜于作耐火原料的天然原矽酸鎂。

064、鎂橄榄石耐火材料 forsterite refractory

以鎂橄榄石為主要原料,氧化鎂含量(質量分數)大于40%的耐火材料(108)。

065、熔粒耐火材料 fused grain refractory

以熔融固化獲得的顆粒料為主原料制成的耐火材料(108)。

066、粒級 granulometric class

散狀耐火材料的95%可通過的最細篩網的網孔尺寸。

067、生還強度 green strength

成型後未經幹燥的耐火制品坯體的機械強度。

068、噴射 gunning

用壓縮空氣或其他機械手段将噴射材料(069)投射到熱表面或冷表面上的施工方法。

069、噴射材料 gunning marterial

可用噴射(068)方法施工的由耐火骨料(003)、細粉(059)和結合劑(010)組成的混合物料。注:噴射材料有兩種:a) 耐火澆注料(109),幹狀交貨,在噴射之前或噴射時加水後使用。b) 專用耐火可塑料(099),一般以使用狀态交貨,用專用設備在高壓空氣下噴射施工。

070、毛細裂紋 hairline crack

耐火制品表面可見的寬度小于等于0.2 mm細裂紋。

071、熱硬性耐火泥漿 heat setting jointing material/heat setting mortar

在加熱時通過化學結合(036)和(或)陶瓷結合(025)而硬化的一種接縫材料(077)。

072、高鋁質耐火材料 high alumina refractory

氧化鋁含量(質量分數)大于等于45%,以氧化鋁和(或)鋁矽酸鹽(006)為主成分的耐火材料(108)。

073、水化性 hydration tendency

在控制的試驗條件下,耐火原料或制品與濕空氣或蒸汽中的水化合的趨勢。

074、水化結合 hydraulic bond

在常溫下,通過某種細粉與水發生化學反應而産生凝固和硬化而形成的結合(013)。

075、壓入料 injection mix

可用壓力為1MPa〜2MPa的泵擠壓施工的不定形耐火材料(138)。注:壓入料可按交貨狀态直接使用,也可按要求混合後使用。

076、隔熱耐火材料 insulating refractory

具有低導熱系數(130)和低熱容量的耐火材料(108)。注:隔熱耐火材料是一種通用術語。定形制品另有特别定義,見(117)。

077、接縫材料 jointing material

采用塗抹、灌漿或浸漬等方法,用于砌築和粘結耐火制品的耐火材料(108)。注1:這些材料是細耐火骨料(003)、細粉(059)和結合劑(010)的混合料,以幹狀或使用狀态交貨。注2:見氣硬性耐火泥漿(004)和熱硬性耐火泥漿(071)。

078、石灰質耐火材料 lime refractory

氧化鈣含量(質量分數)大于等于70%,氧化鎂含量(質量分數)小于30%的耐火材料(108)。

079、低鋁粘土耐火材料 low alumina fireclay refractory

二氧化矽含量(質量分數)小于85%,氧化鋁含量(質量分數)為10%〜30%,由鋁矽酸鹽(006)和二氧化矽組成的耐火材料(108)。

080、低水泥繞注料 low cement castable/LCC

由水泥帶入的氧化鈣含量(質量分數)在1.0%〜2.5%的反絮凝澆注料(050)。

081、鎂砂 magnesia

天然或合成的碳酸鎂岩或氫氧化鎂經鍛燒(019)後所制得的一種死燒(047)狀态的耐火級氧化鎂原料。注:天然碳酸鎂岩稱之為菱鎂礦(magnesite)。

082、鎂炭質耐火材料 magnesia carbon refractory

殘碳量在7%〜50%(質量分數)以鎂砂(081)為主要組分的耐火材料(108)。

083、鎂鉻質耐火材料 magnesia chromite refractory

由鎂砂(081)和鉻鐵礦(037)制成的且以鎂砂為主要組分的耐火材料(108)。

084、鎂白雲石質耐火材料magnesia doloma refractory

由鎂砂(081)和白雲石熟料(052)制成的且以鎂砂為主要組分的耐火材料(108)。

085、鎂質耐火材料 magnesia refractory

氧化鎂含量(質量分數)大于80%的耐火材料(108)。

086、鎂尖晶石質耐火材料magnesia spinel refractory

主要是由鎂砂(081)和氧化鎂含量(質量分數)大于等于20%的尖晶石(124)組成的耐火材料 (108)。

087、普通水泥澆注料 medium cement castable/MCC

由水泥帶入的氧化鈣含量(質量分數)大于2.5%的反絮凝澆注料(050)。

088、抗折強度 modulus of rupture

具有一定尺寸的耐火材料(108)條形試樣,在三點彎曲裝置上所能承受的最大應力。

089、可模塑耐火陶瓷纖維料 mouldable ceramic fibre/mouldable refratory ceramic fibre

加有無機和(或)有機結合劑(010)可成型的耐火陶瓷纖維(026)料。

089、中性耐火材料neutral refractory

在高溫下與酸性耐火材料(002)、堿性耐火材料(009)、酸性或堿性渣(122)或熔劑不發生明顯化學 反應的耐火材料(108)。

091、無水泥澆注料no cement castable /NCC

不含有水硬性水泥的反絮凝澆注料(050)。

092、顯裂紋 open crack

耐火制品表面其長度大于10 mm,寬度大于0. 2 mm的裂紋或裂縫。

093、開口氣孔 open pores

在規定的試驗條件下,耐火材料(108)試樣浸漬在液體中能被液體填充的氣孔。注:這些氣孔原則上都直接或間接地與大氣連通。

094、有機結合 organic bond

在室溫或稍高溫度下靠有機物質産生硬化形成的結合(013)。

095、透氣性 permeability

耐火材料(108)允許氣體在一定的壓差下通過的性能,通常以透氣度表示。

096、加熱永久線變化permanent change in dimensions on heating/permanent linear change/PLC

耐火材料(108)在無外力作用下,加熱到規定的溫度,保溫一定時間,冷卻到常溫後所殘留的線膨脹或收縮。

097、瀝青/焦油結合 pitch/tar bonding

壓制的不燒耐火材料(108)中由瀝青/焦油産生的結合(013)。

098、瀝青浸漬 pitch impregnation使成型後或燒成(060)後的耐火制品滲入液态瀝青或焦油的工藝。

099、耐火可塑料 plastic refractory/mouldable refractory

由骨料(003)、細粉(059)、結合劑(010)和液體組成,具有良好作業性能(141),施工後加熱硬化,按交貨狀态直接使用的不定形耐火材料(138)。注:耐火可塑料通常預制成軟條塊狀交貨,用機械或手工搗打的方法施工。

80%

100、預制件 pre-formed shape

為便于直接砌築而将不定形耐火材料(138)澆注或模塑成一定形狀并經預處理的制品。

101、耐火陶瓷纖維硬制品 pre-formed shape (rigid)/pre-formed rigid ceramic fibre

用加入無機或有機結合劑(010)的耐火陶瓷纖維(026)經或不經熱處理制成的硬塊制品。

102、凹凸 Protrusion/Indentation

耐火制品在壓制或燒成過程中表面産生的不平整缺陷。

103、标準錐相當值 pyrometric cone equivalent/PCE

用标準測溫錐(104)的錐号表示耐火材料試樣的耐火度(110),其方法是把相鄰兩個錐号的标準測溫錐與試樣錐同時安置在錐台上,在規定條件下加熱,比較試樣錐與标準測溫錐彎倒程度的一緻性,以決定試樣錐的錐号。

104、标準測溫錐 pyrometric reference cone/cone

具有特定的組成和規定形狀與尺寸的帶邊棱的截頭斜三角錐,可在規定的條件下安裝并加熱,當達到設定溫度時,其錐體以确定的方式彎倒。

105、搗打 ramming

反複沖擊使不定形耐火材料(138)成型的施工方法。

106、搗打料 ram mix/ramming mix

由骨料(003)、細粉(059)、結合劑(010)和必要的液體組成,使用前無粘附性,用搗打(105)方法施工的不定形耐火材料(138)。注:搗打料以交貨狀态使用,或加液體後使用。

107、(标準測溫錐)彎倒溫度 reference temperature/temperature of collapse

當安插在錐台上的标準測溫錐(104),在規定的條件下,按規定的升溫速率加熱時,其錐尖端彎倒至 錐台面時的溫度。

108、耐火材料 refractory (n)/refractory product/refractory material

指物理和化學性質适宜于在高溫環境下使用的非金屬材料,但不排除某些産品可含有一定量的金屬材料。

109、耐火澆注料 refractory castable castable

由骨料(003)、細粉(059)和結合劑(010)組成的沒有粘附性的混合料。通常以幹态交貨,加水或其他液體混合後方可澆注(024)施工。

110、耐火度 refractor iness耐火材料(108)

在無荷重的條件下抵抗高溫而不熔化的特性。

111、荷重軟化溫度 refractoiness under load/R-U-L

耐火材料(108)在規定的升溫條件下,承受恒定荷載産生規定變形時的溫度。

112、常規澆注料 regular castable

含水泥,水化結合(074)的,不含反絮凝劑(049)的耐火澆注料(109),其由水泥引入的氧化鈣含量 (質量分數)大于2. 5%。

113、回彈性 resilience

耐火陶瓷纖維(026)制品厚度壓縮50%後恢複原狀的能力。注:回彈性是在施加壓力将産品壓縮至原始厚度的50%的後,放松壓力,耐火制品的厚度與初始厚度的比率。

114、樹脂結合 resin bonding

含有樹脂的耐火材料(018)在較低的溫度(800°C以下)下加熱,由于樹脂産生的結合(013)。

115、耐酸性 resistance to acid

耐火材料(108)抵抗酸侵蝕的能力。通常以材料在規定的酸中侵蝕後質量損失的百分數表示。

116、偏析 segregation

耐火材料(108)在生産過程中因骨料(003)和細粉(059)分離而出現骨料或細粉集中的現象。

117、定形隔熱制品 shaped insulating product

真氣孔率(135)不小于45%的定形耐火材料(109)。

118、渣球含量 shot content

耐火陶瓷纖維(026)中非纖維化物在通過75μm标準篩孔後,篩餘量占試樣總量的百分率。

119、矽石耐火材料 silica refractory

二氧化矽含量(質量分數)不小于93%以天然石英岩為主要原料的耐火材料(108)。

120、矽質耐火材料 siliceous refractory

二氧化矽含量(質量分數)不小于85%而小于93%的耐火材料(108)。

121、燒結 sintering

在熱推動下顆粒間或顆粒内的物質發生遷移而增加界面的接觸,使顆粒産生結合的現象。

122、渣 slag

冶煉金屬時形成的或耐火材料(108)與工作環境介質之間發生化學反應而生成的非金屬物質。

123、剝落 spalling

導緻耐火材料(108)表面發生片狀脫落的斷裂或開裂現象。

124、尖晶石spinel

鎂的鋁酸鹽MgO • Al2O3。注:尖晶石一詞一般也指由二價和三價金屬氧化物組成的具有立方晶體構造的化合物,例如鉻鐵礦(037)。

125、網狀裂紋 surface crazing/crazing

耐火制品表面出現的網絡狀毛細裂紋(070)。

126、炮泥 tap~hoIe mix/tap-hole plastic

由耐火骨料(003)、細粉(059)、結合劑(010)和液體組成,燒後形成炭結合的專為堵塞高爐出鐵口用的耐火可塑料(099),以使用狀态供貨。

127、熱處理 tempering

将瀝青結合(097)的耐火制品加熱到較低的溫度(800℃以下)進行處理的工藝。

128、拉伸強度 tensile strength

耐火陶瓷纖維(026)制品和其他耐火制品在斷裂前所能承受的最大拉應力。

129、宏觀結構 texture

耐火材料中,顆粒和氣孔的形狀與大小之間的關系。注:“texture”在材料學中譯為“織構”。本術語按其定義将名稱定為“宏觀結構”。

130、導熱系數 thermal conductivity

單位時間内在單位溫度梯度下沿熱流方向通過材料單位面積傳遞的熱量。

131、熱擴散系數 thermal diffusivity

耐火材料(108)的導熱系數(130)與其單位體積熱容之比。

132、熱膨脹系數 thermal expansion coefficient

由室溫至試驗溫度間溫度每升高1℃,試樣長度的相對變化率。

133、抗熱震性 thermal shock resistance

耐火材料(108)抵抗溫度急劇變化而不損壞的能力。

134、真密度 true density

耐火材料(108)中的固體質量與其真體積(136)之比。

135、真氣孔率 true porosity

耐火材料(108)中的開口氣孔(093)和閉氣孔(039)的體積之和與總體積(018)之比。

136、真體積 true volume

耐火材料(108)中固體部分的體積。

137、超低水泥繞注料 ultralow cement castable/ULCC

由水泥帶入的氧化鈣含量(質量分數)0.2%〜1.0%的反絮凝澆注料(050)。

138、不定形耐火材料 unshaped refractory/monolithic refractory

由骨料(003)、細粉(059)和結合劑(010)及添加物組成的混合料,以交貨狀态直接使用,或加入一種或多種不影響其耐火度(110)的合适的液體後使用。注:澆注料可含有金屬、有機或無機纖維材料,可以是緻密的或是隔熱的。試樣在規定條件燒成後,按GB/T 2988 測定真氣孔率不低于45%的稱隔熱不定形耐火材料。

139、振動 vibration/vibro-compaction

在不定形耐火材料(138)施工或制樣時,采用振動使其密實的方式。

140、扭曲 warpage

制品的平面與基準平面的偏差。

141、作業性能 workability

不定形耐火材料(138)易于模塑或成型的度量。

142、施工用料量 yield by volume/material requirement

施工1m3砌體所需供貨狀态的不定形耐火材料(138)的用量,以t/m3計,精确到1%。

◆ ◆ ◆ ◆ ◆

冶金工業所用的耐火材料占整個耐火材料生産的60~70%,而這裡面又有65~75%的耐火材料是用于鋼鐵工業,因此,冶金工業促進了耐火材料工業的發展,同樣,耐火材料技術和産品質量的發展,也為冶金技術的發展提供了條件。

今天我們整理了一部分關于冶金行業耐火材料的性能和要求、以及煉鋼冶金行業用耐火材料的要求知識點,可以收藏起來随時查看。

耐火材料的分類

耐火材料的分類方法很多。根據其化學性質和成分的不同,耐火材料通常可分力酸性耐火材料(石英、矽磚)、半酸性耐火材料(半矽磚中性耐火材料(鉻磚、黏土磚、高鋁磚)、堿性耐火材料f鎂磚、鉻鎂磚、鎂鋁磚、白雲石磚、鎂砂、白雲石及鎂質耐火泥)等;耐火材料按耐火度可分為普通耐火材料(耐火度為1582〜1770℃)、高級耐火材料(耐火度為1770〜2000℃)、特級耐火材料(耐火度為2000℃)和超級耐火材料(耐火度大于3000℃);耐火材料按加工制造工藝可分為燒成制品、熔鑄制品、不燒制品;耐火材料按用途可分為高爐用、電爐用、轉爐用、連鑄用、玻璃窯用、水泥窯用等耐火材料;耐火材料按化學礦物組成可分為矽質(矽磚、熔融石英燒制品)、鎂質(鎂磚、鎂鋁磚、鎂鉻磚K碳質(炭磚、石墨磚)、白雲石質、锆英石質.特殊耐火材料制品(高純氧化物制品、難溶化合物制品和高溫複合材料)。

根據耐火材料中各種化學成分的含量和其作用,通常将其分為主成分、雜質外加成分三類。

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主成分

耐火材料中的主成分是指占絕大多數的、對襯料高溫性質起決定性作用的化學成分^耐火材料之所以具有優良的抵抗髙溫作用的性能,以及許多耐火材料又各具特性,完全或基本上取決于主成分。所以,對耐火材料的主成分,必須予以充分重視。通常,對耐火材料按化學組成分類,以及将許多同材質的耐火材料劃分為若幹等級,多半是根據其主成分的種類以及其含量多寡而定的。可作為耐火材料主成分的都是具有很高晶格能的高溶點或分解溫度很高的單質或化合物。要求它在耐火材料生産或服役過程中能形成穩定的具有優良性能的礦物,在自然界儲量較髙而且較易提取與利用。在地殼中分布較多,可作力耐火材料主成分的主要是氧化物。另外,有一些碳化物、氮化物、矽化物和硼化物等,也可作為耐火材料的主成分。

現在,生産使用較廣泛的耐火材料中的主成分主要是A12O3、BeO、Cr2O3,MgO、CaO、SiO2、ThO2、TiO2、ZrO2等氧化物和SiC、WC、B4C等碳化物以及Si3N4等氮化物。

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雜 質

雜質是指在耐火材料中不同于主成分的含量微少而對耐火材料的抵抗高溫性質往往帶來危害的化學成分。這種化學成分多是由含主成分的原料中夾帶而來的。

耐火材料的雜質中有的是易熔物,有的本身具有很高熔點,但同主成分共存時,卻可産生易熔物。故雜質的存在往往對主成分起強的助熔作用。助熔作用雖有時有助于材料的液相燒結,但對材料抵抗高溫作用卻有嚴重危害。助熔作用愈強,即由于雜質的存在,系統中開始形成液相的溫度愈低,或形成液相量愈多,或随着溫度升髙液相量增長速度愈快,以及所形成的液相黏度愈低和潤濕性愈好,危害愈嚴重。例如,若Na2O與SiO2共存,由于開始形成液相的溫度很低,故以SiO2為主成分的耐火材料中,若含有少量即可對其髙溫性質帶來嚴重危害。若以SiO3為主成分的耐火材料中分別含有Al2O3和TiO2,雖然Si02-Al2O3與SiO2-TiO2兩系統的共熔溫度相近,分别為1595℃和1550℃,但在共熔溫度下系統内每1%雜質氧化物生成的液相量卻差别較大,前者約為後者的1.9倍。而且,隨溫度的升髙,此差别更大,如在1600℃下,約為2.3倍。因此,雜質A1203較TiO2對SiO2的熔劑作用強。氧化鋁對矽質耐火材料的高溫性能危害極大。另外,當雜質與主成分共存時,若生成的液相黏度較低,且随溫度升高黏度降低愈快以及潤濕性愈好,則對耐火材料的危害愈嚴重。因此,欲提高耐火材料抵抗高溫的性能,必須嚴格控制雜質的含量。

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外加成分

外加成分即外加劑,是在耐火制品生産中為特定目的另外加入的少量成分。如為促進材料中某些物相的形成和轉化而加入的礦化劑、為抑制材料中某些物相形成而加入的抑制劑或穩定劑、為促進材料的燒結而加入的助熔劑,等等。總之,在耐火材料生産中,采取加入少量外加劑可在一定程度上改變材料的組成與結構,從而便于生産和使制品獲得某種預期特性。但必須注意,切勿因此而嚴重影響其抵抗高溫作用的基本性質。

耐火材料的主要性質

煉鋼對耐火材料的性能要求非常嚴格,即耐火度要高,高溫強度要好,能經受德渣、鋼液的侵蝕和劇烈的溫度變化,有的還要求在高真空和高溫下不揮發或不分解,此外還要求耐火材料的耐磨性。對于耐火制品,除上述要求外,還要求其外形規整,尺寸标準;對某些特殊領域的耐火材料,還要求一些特殊性能,如透氣性、導熱性、導電性和硬度等。

為了合理使用耐火材料,延長其使用壽命。了解耐火材料的一般性質是十分必要的。

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耐火材料的 化學組成

耐火材料的化學礦物組成是決定耐火材料的物理性質和工作性能的基本因素。耐火材料的化學組成是指構成耐火材料的化合物,也稱化學組成。一般來說,不同的耐火材料具有不同的化學組成,而每一種耐火材料按各個成分的含量多少又可以分為兩部分:一部分是占絕大多數的基本成分,另一部分是占少量的雜質成分。耐火材料的主要化學成分是氧化物,通常需要測定的成分有三氧化二鋁(Al2O3)、SiO2、CaO、MgO等,對于含碳耐火材料及碳化矽耐火材料來說,碳和碳化矽也是重要的化學成分。雜質的化學成分也是氧化物,如Fe2O3、K2O等。表1所示為各種耐火材料的主要化學組成。

耐火材料選擇指引(耐火材料142個專業術語和基礎知識手冊)2

表1 各種耐火材料的主要化學組成

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耐火材料的礦物組成

耐火材料是礦物組成體。耐火産品的性質是其礦物組成和結構的綜合反映&耐火材料中原料及制品所含礦物相種類和數量,統稱為礦物組成。耐火材科組成中可分為主晶和基質兩類。如黏土質耐火材料的主晶為莫來石(3Al2O3·2SiO2),高鋁磚是莫來石和剛玉(A12O3)。

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耐火材料的物理性

A氣孔率

氣孔率是耐火材料制品中氣體的體積占制品體積的百分比,是表示耐火材料或制品緻密程度的指标。由于耐火磚制造過程中有水分蒸發,在磚内留下空隙,此外顆粒之間也必然存在空隙,因而在耐火材料内部存在許多大小不一、形狀不同的氣孔。

B體積密度

單位體積(包括氣孔體積在内)的耐火的質量稱為體積密度,其單位一般是g/cm3或t/m3。體積密度大的耐火磚,内部很緻密,氣孔率低,同時抵抗爐渣侵蝕的能力就更強。

C吸水率

吸水率是指填充制品中的全部開口氣孔所需水的重量占制品重的百分數。

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耐火材料的耐火度

耐火度是指耐火材料在無荷重時抵抗高溫下不軟化的性能。耐火材料是多種礦物的組合體,不是純物質,故沒有一定的熔點,在受熱過程中,熔點低的礦物首先軟化進而熔化,随着溫度的升髙,高熔點礦物也不斷熔化,耐火材料受熱軟化到一定程度時的溫度稱為該耐火材料的耐火度。因此,耐火度僅僅表示耐火材料開始熔融軟化到一定程度時的溫度。

耐火度的表示方法,各國均不同,我國采用的是錐号相當于耐火度十分之一的數字,例如175号錐表示耐火度為1750℃。

應該注意的是,耐火度并不代表耐火材料的實際溫度。因為在實際應用中,耐火材料會承受一定的機械強度,故實際使用溫度比耐火度低,一般僅作為耐火材料純度的鑒定指示。

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耐火材料的荷重軟化溫度

所謂荷重軟化溫度就是耐火制品在高溫條件下,承受恒定壓負荷條件下發生一定變形的溫度。荷重軟化溫度也稱荷重軟化點。耐火制品在常溫下耐壓強度很高,但在髙溫下承受載荷後就會發生變形,耐壓強度就顯著降低。這是因為耐火材料内部易熔成分過早地熔化成液态,使耐火材料髙溫下的耐火強度大大降低。荷重軟化溫度也是衡量耐火制品髙溫結構強度的指标。

耐火材料的實際使用溫度比荷重軟化溫度稍高些,其原因一方面是由于材料實際荷重小于0.2MPa;另一方面是耐火材料在冶金爐内指示單面受熱。表2所示為常用耐火材料高溫下的結構強度。

耐火材料選擇指引(耐火材料142個專業術語和基礎知識手冊)3

表2 常用耐火材料高溫下的結構強度

從表2看出,這三種耐火材料中,氧化矽質耐火材料的耐火度與荷重軟化開點溫度差值最小,說明其高溫結構強度好;黏土質的高溫結構強度就差些;氧化鎂質耐火材料的耐火度雖然很高,可是其高溫結構強度卻較低,因些實際使用溫度仍然不高。

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耐火材料的耐壓強度

耐火材料試樣單位面積随的極限承載荷稱為耐壓強度,單位是MPa。在室溫下所測耐壓強度為耐火材料的常溫耐壓強度,它是衡量耐火材料質量的重要指标之一;在高溫條件下單位面積上所承受的極限壓力稱為高溫耐壓強度。

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耐火材料的熱膨脹性

耐火材料及其制品受熱膨脹遇冷收縮,這種熱脹冷縮是可逆的變化過程,其熱脹冷縮的程度取決于材料的礦物組成和溫度。耐火材料的熱膨脹性可用線脹率和體積脹率來表示,以每升1℃制品的長度或體積的相對增長率為熱膨脹性的量度,即用膨脹百分率或體積膨脹百分率表示。

耐火材料選擇指引(耐火材料142個專業術語和基礎知識手冊)4

圖1 幾種耐火材料線膨脹曲線

1-黏土質;2-剛玉質;3-鎂質;4-氧化矽質

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耐火材料的導熱性

耐火材料及制品的導熱能力用導熱系數表示,即單位時間、單位溫度禅度、單位面積耐火材料試樣所通過的熱量稱為導熱系數,也稱熱導率,單位是W/(m,K)。導熱系數愈大,則耐火材料的導熱能力愈大,反之導熱能力愈小。

影響導熱能力的主要因素是化學礦物組成、氣孔率及溫度。氣孔率大,導熱能力低。大多數的耐火材料的導熱系數随溫度升高而增加,但鎂質和碳化矽質耐火材料例外。

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耐火材料的抗渣性

耐火材料在高溫下,抵抗熔渣侵蝕的能力稱為抗渣性。耐火材料的抗渣性與熔渣的化學性質、工作溫度和耐火材料的緻密程度有關。熔渣侵蝕是各種冶金爐中耐火材料損壞的主要原因,對耐火材料的侵蝕包括化學侵蝕、物理溶解和機械沖刷三個方面。化學侵蝕是熔渣與耐火材料發生化學反應,其所形成的産物進入德渣,從而改變熔渣的化學成分,同時耐火材料遭受蝕損;物理溶解是指由于化學侵蝕和耐火材料顆粒結合不牢固,固體顆粒溶解于熔渣之中,機械沖刷是指由于熔渣流動,耐火材料中結合力差的固體顆粒被帶走或熔于熔渣中。

抗熔渣性對耐火材料有着十分重要的意義,抗熔渣性的影響因素是多方面的。例如,爐内溫度在800〜900℃時,爐渣對材料的侵蝕作用不大明顯,但溫度達到1200〜1400℃以上時,材料的抗渣性就大大降低;其次,熔渣主要分為酸性熔渣和堿性熔渣。含酸性氧化物較多的耐火材料,對酸性爐猹的抵抗能力強,對堿性爐渣的抵抗能力差;反之,堿性耐火材料對堿性爐渣抵抗能力強,對酸性爐渣抵抗能力差;中性耐火材料無論對酸性或堿性爐渣都有較強的抵抗能力。耐火材料的氣孔率對熔渣性也有一定的影響,氣孔率愈低,則熔渣愈不容易滲入,反應接觸面愈小,耐火材料的抗渣性愈好。

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耐火材料的抗熱震穩定性

耐火材料抵抗由于溫度急劇變化而不開裂或不剝落的性能稱為抗熱震穩定性,又稱溫度急抵抗性,或耐急冷熱性。耐火材料經常處于溫度急劇變化狀态下作業,由于耐火材料的導熱性差,材料内部會産生應力,當應力超過材料的結構強度極限時就會産生裂紋或剝落。因此,抗熱震穩定性也是耐火材料的重要性質之一。影響耐火材料抗熱震穩定性的因素很多,不易測量,也無法用公式:計算。我國通用的試驗方法是将标準磚一端在爐内加熱到850℃以後再放入流動冷水中冷卻,如此反複進行,直到試樣損失重量達20%-50%為止。對于不能在水中冷卻的耐火材料,可用強制通風冷卻的條件試驗。可見,抗熱震穩定性是一個相對的指标。

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耐火材料的高溫體積穩定性

耐火磚在燒成過程中,其物理化學變化往往沒有進行完結。在高溫使用過程中,某些物理化學變化仍然繼續進行。其結果使耐火磚的體積發4:收縮或膨脹,通常稱為殘存收縮或膨脹。它與一般的熱脹冷縮有區別,熱脹冷縮的體積變化是可逆的,而殘存收縮或膨脹是不可逆的。在使用過程中,黏土質、高鋁磚等多數耐火磚發生殘存收縮變化,而矽磚則因有晶形轉變而發生殘存膨脹。隻有碳質品的高溫體積穩定性良好。

鋼鐵冶金行業耐火材料的要求

煉鋼的冶煉條件複雜,對耐火材料的要求也非常嚴格,對耐火材料的性能有以下幾方面要求:

(1)抵抗高溫熱負荷作用,不軟化,不熔融。要求耐火材料具有相當高的耐火度。

(2)抵抗高溫熱負荷作用,體積不收縮和僅有均勻膨脹。要求材料具有髙的體積穩定性,殘存收縮及殘存膨脹要小,無晶型轉變及嚴重體積效應。

(3)抵抗髙溫熱負荷和重負荷的共同作用,不喪失強度f不發生蠕變和坍塌^要求材料具有相當髙的常溫強度和高溫熱态強度,高的荷重軟化溫度,髙的抗蟥變性^

(4)抵抗溫度急劇變化或受熱不均影響,不開裂,不剝落。要求材料具有好的抗熱震穩定性。

(5)抵抗熔融液、塵和氣的化學侵蝕,不變質,不蝕損。要求材料具有良好的抗渣性。

(6)抵抗火焰和爐料、料塵的沖刷、撞擊和磨損,表面不損耗。要求材料具有相當高的密實性和常溫、高溫的耐磨性。

(7)抵抗高溫真空作業和氣氛變動的影響,不揮發,不損壞。要求材料具有低的蒸氣壓和高的化學穩定性。

另外,為了保證由塊狀耐火材料樹築成的構築物或内襯的整體質量,抗瘇性和氣密性好,并便于施工,還要求材料外形整齊,尺寸準确,保證一定的公差,并杜絕不允許存在的缺陷。為了承受搬運中撞擊及可能發生的機械振動與擠壓,要求材料必須具有相當高的常溫強度。對有些特殊要求之處,有時還要考慮其導熱性和導電性。

應該注意,雖然上述各點可作力評價耐火材料質量的侬據,但是沒有任何一種耐火材料能夠完全滿足所有上述要求。在選擇或評價耐火材料時,必須使材料的突出特性與使用條件相适應,物盡其用,同時又考慮經濟效益。

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