筑炉材料培训讲义(ppt 29页)

叫荷重软化开始点，后者的温度叫荷重软化4％或40％的
软化点。
耐火材料的荷重软化点
耐火材料名称
粘土砖
高铝砖
硅砖
荷重软化开始点 1250－1400
1400－1530
1620－1650
1.8
第三章 筑炉材料
高温化学稳定性 定义： 是指耐火材料在高温下，抵抗炉气、熔盐和 金属氧化物等的侵蚀作用的能力。包括化学侵蚀和物理 溶解。
1.9
第三章 筑炉材料
热震稳定性(耐急冷急热性) （1）定义：是指耐火制品抵抗温度急剧变化而不损坏 （不破裂或剥落）的性质。 （2）测定：将耐火制品加热到850℃，然后再放入流 动的冷水中冷却，反复进行直至破碎至其总量损失20％ 时的次数。
耐火制品的耐急冷急热性次数
砖的种类 次数
粘土砖 5－25
高铝砖 5－6
第三章 筑炉材料
章筑炉材料



North University of China
授课人：杨晓敏 College of Materials Science and Engineering

2008.01.04
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1.1
第三章 筑炉材料
教 学 提 示 ：筑炉材料包括耐火材料和保温材料，炉壳 用的金属材料（钢板、角钢等），做炉底板 、坩锅用的耐热金属材料等。 在设计热处理 炉时，根据炉子的工作条件合理选用筑炉材 料，尽量做到延长炉子寿命，降低炉子的造 价和燃料消耗量。
1.23
第三章 筑炉材料
石棉：是一种纤维状的矿物，主要成分为蛇纹石，熔点 为1500℃，500 ℃失去结晶水，使用温度不超过500℃。可 以散料使用，也可以加工成石棉绳和石棉板等制品使用。
膨胀珍珠岩：是一种由酸性的火山玻璃质珍珠岩结构的 熔岩，主要成分SiO2。有良好的保温能力，最高使用温度为 800℃。膨胀珍珠岩散料可与水玻璃、水泥、磷酸铝等结合 剂制成各种成形保温材料。
1.24
第三章 筑炉材料
三、炉用金属材料
炉用金属材料
外壳 炉外用金属材料
（普通金属材料） 构件
热处理炉的炉底板
炉内用耐热钢
炉罐、坩锅、辐射管 导轨、传送带、夹具
电热元件、引出棒等
1.25
第三章 筑炉材料
炉外用金属材料（普通金属材料）
炉体的框架一般都是由不同的角钢、槽钢等型材 焊接而成。 炉壳是用2－5mm厚的低碳钢焊接而成。 炉门或炉盖的框架可用铸铁浇铸成形或用型钢、 钢板焊接而成。 炉门或炉盖的启动机构，如链轮、转轴等零件， 常用碳素结构钢来制作。
高铝砖 1750－1790 1650－1670
1.7
第三章 筑炉材料
高温结构强度－荷重软化点来评价
（1）定义：是指耐火制品在高温下承受压力而不发生
变形的抗力。
（2）荷重软化点：是指在一定压力(196kPa，轻质的
为98kPa)条件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
1.12
第三章 筑炉材料
耐火粘土砖
成分：Al2O3（小于48％）和SiO2和各种金属氧化物等。 特点：普通粘土砖是弱酸性的耐火材料，抗急冷急热 较好（可达20余次）高于其它耐火制品，荷重软化点比 其它耐火材料低，最高使用温度为1300－1400℃。 应用：可用于砌筑炉墙、炉顶、炉底、燃烧室等处。 由于铁铬铝电阻合金与粘土砖有化学反应，不宜做电热 体搁砖；易于受炉气中CO、H2等还 原性气体的侵蚀， 不宜做无炉罐可控气体热处理炉炉衬。
1.13
第三章 筑炉材料
高铝砖
成分： Al2O3含量大于48％的硅酸铝质耐火砖。 特点： 高温下呈中性，耐火度和荷重软化开始点都 较高，最高使用温度为1400－1500℃。高铝砖有良好的 耐急冷急热性及化学稳定性，但成本较高。 应用：高温炉和盐浴炉的内衬砌砖，它与电热元件不 发生化学作用，常用作电热元件的隔热砖和套管等。 抗渗碳砖：含Fe2O3量低于1%的高铝砖称为抗渗碳砖， 专用来砌筑无马弗气体渗碳炉的内衬。砖中的铁会与气 氛中的CO发生反应，导致砖体疏松、剥落而破坏。
1.15
第三章 筑炉材料
碳化硅耐火制品
主要成分：SiC。 特点：耐火度高，高温结构强度高 ，抗磨性、 耐急冷急热性好；导热性好（比一般耐火材料大5 －10倍），导电性好（可用做电热元件）。在 1300℃以上易氧化，也易于被碱性物质侵蚀而脆化。 应用：高温炉的电热元件，高温电阻炉的炉底板， 马弗罩，炉底的轨道等。
教 学 要 求 ：本章让学生掌握热处理炉常用的筑炉材料。
1.2
第三章 筑炉材料
一、耐火材料 二、保温材料 三、炉用金属材料
1.3
第三章 筑炉材料
炉衬结构
(耐火材料:直接承受高温作用) (保温材料：保温作用，减少炉体散热。)
图1 炉衬结构
1.4
第三章 筑炉材料
一、耐火材料
1、定义：指能抵抗高温及高温下的物理、化学作用的非
1.14
第三章 筑炉材料
轻质砖与超轻质砖
分类：按体积密度分为重质粘土砖（密度为2.12.2g/cm3）, 轻质粘土砖（0.4-1.3g/cm3），超轻质粘土 砖（小于0.3g/cm3）。
特点：体积密度小，保温性强（传热损失小），热容 量小（炉子的蓄热损失小），但高温强度低，抗化学侵 蚀能力较差。
应用 ：轻质砖可用于炉墙和炉顶。超轻质砖多数用 于砌筑保温隔热层和低温炉的炉衬。
1.6
第三章 筑炉材料
普遍耐火材料，耐火度为1580-1770℃ （3）耐火材料 高级耐火材料，耐火度为1770-2000℃
特级耐火材料，耐火度大于2000℃
耐火材料的耐火度和使用温度
砖的名称 耐火度（℃） 使用温度（℃）
粘土砖 1610－1730 1300－1400
轻质粘土砖 1670－1710 1150－1400
蛭石：又称黑云母，成分为w（SiO2）＝38－40％ ，w （Fe2O3）＝4－23％ w（Al2O3）＝14－18％ w（MgO）＝ 11－21％，内含有5－10％的水分，受热后水分蒸发而形成 膨胀蛭石。保温性能好，蛭石的熔点为1370℃，最高使用 温度可达1000℃。
矿渣棉：是一种将煤渣，高炉渣和某些矿石在1250－ 1350 ℃熔化后，用压缩空气或蒸汽将其熔液吹成丝状，然 后压制成制品。最高使用温度为750℃。容易被压碎而降低 保温性能。
1.26
第三章 筑炉材料
炉内用耐热钢
50年代 1Cr18Ni9Ti 3Cr18Ni25Si2
焊接性能好，具有一定 的高温强度和抗氧化性能。
但镍资源贫缺。
60年代后期 CrMnN
常温和高温强度不低， 抗氧化性和抗渗碳性 及耐急冷急热性比较好 成本低
冷加工性和焊接性比较差 铸钢形体笨重，缩孔严重
80年代 优质耐热钢3Cr24Ni7SiN 稀土耐热钢3Cr24Ni7SiNRE
1.21
第三章 筑炉材料
二、保温材料
1、保温层的作用：减少炉墙散热，节省热能。 2、主要性能特点
热导率小（小于0.25W/(m. ℃)）、体积密度小、体 积比热容小等。
3、常用的保温材料 硅藻土 蛭石 矿渣棉 石棉 膨胀珍珠岩 它们常以散料或成型制品使用。
1.22
第三章 筑炉材料
硅藻土：主要成分SiO2和少量的粘土杂质组成。使用温 度低于900℃。可以制成硅藻土砖或粉料使用。
适量的水混合均匀后，再经成形、干燥、硬化等过程而制成
整体炉衬，如马弗炉、盐浴炉坩锅等炉衬预制构件。耐火度
低于耐火砖。
铝酸盐（矾土水泥作粘结剂）：捣打
会发热，须及时浇水养护，否则会疏
耐火混凝土 （按其所用水泥的不同）
松，剥落，又称“水硬性”混凝土。
磷酸盐混凝土（用磷酸作粘结剂）： 高温烧结，忌用水养护，故亦称
具有高的高温强度，较高的塑性和抗氧化性 组织稳定，耐急冷急热性好；
较好的冷加工性、焊接性和铸造性。
1.27
第三章 筑炉材料
本章结束
1.28
金属筑炉材料。
物理性能 体积密度、气孔率、吸水率、
透气性、导热性、导电性等。
2、耐火材料的性能
1.5
工作性能
耐火度 高温结构强度 化学稳定性 耐急冷急热性 体积稳定性
第三章 筑炉材料
耐火度 （1）定义： 耐火度是耐火材科抵抗高温作用的性能，指 耐火材料受热后软化到一定程度时的温度。
（2）耐火度的测定：是测 定一定尺寸的三角形锥体， 在规定加热条件下，试锥 顶部因受温度及本身重量 影响而弯倒刚接触底平面 时的温度。
金属构件用陶瓷涂料：它是用水调制的硅酸铝 涂料，可涂敷于电热元件、辐射管、料筐等表面。 可防止被涂金属氧化、脱碳或渗碳，防化学侵蚀。
1.20
第三章 筑炉材料
耐火泥 组成：由20％－40％的耐火黏土生料和60％ －80％的耐火黏土熟料粉组成。 应用：用于砌炉时填塞砖缝使其相互粘结， 保证炉子强度合气密性。
1.17
第三章 筑炉材料
耐火纤维分类和使用温度
方法
类 别
档次
名称
分类温度 长期使用温度
w（Al2O3）％
℃
℃
玻 低档
熔 璃 中档
融 法
态 纤
中档
维 中档
普通硅酸铝纤维 高纯硅酸铝纤维
高铝纤维 含铬硅酸铝纤维
小于45 45－50 55－60 55（1）
－ 1200 1400 1400
＜1000 ≤1000 ≤ 1200 ≤ 1200
硅砖 1－4
1.10
第三章 筑炉材料
高温体积稳定性 定义： 是指耐火制品在高温下长期使用时,化学成分发生变 化,产生再结晶或进一步烧结的现象,从而使耐火材料的 体积发生收缩或膨胀。一般允许的耐火材料制品的体积 变化不应超过0.5－1.0％。