12特种耐火材料解析
耐火材料基础知识
04
耐火材料的应用与选择
耐火材料的应用
钢铁工业
在钢铁工业中，耐火材料被广泛应用于高炉、热风炉、转 炉、连铸机等设备中，起到保护炉体、防止高温侵蚀的作 用。
能源工业
在煤炭、石油和天然气等能源工业中，耐火材料用于各种 加热炉、窑炉和反应器中，以保护设备并提高生产效率。
有色金属工业
在铜、铝、镁等有色金属冶炼过程中，耐火材料同样被广 泛应用于各种熔炼炉、保温炉和电解槽等设备中。
气孔结构
耐火材料中含有一定量的气孔，这 些气孔的大小和分布对材料的热导 率、抗热震性等具有重要影响。
03
耐火材料的性质与性能
耐火材料的物理性质
气孔率
耐火材料中含有一定量的气孔，这些气孔会降低材料的密 度，并影响其热学、机械等性能。气孔率可以通过实验测 量，是评价耐火材料质量的重要指标之一。
吸水率
耐火材料的趋势
要点一
高性能及环保要求
随着工业的持续发展，对耐火材料的 高性能要求越来越高，包括更高的耐 温性能、更低的导热系数、更好的抗 腐蚀性能等。同时，为了响应环保要 求，耐火材料行业正在积极开发低污 染、可再生和可循环利用的材料。
要点二
定制化及专业化
现代工业的多样性对耐火材料提出了 多样化的需求。为了满足不同工业领 域对耐火材料的特定要求，耐火材料 行业正朝着定制化和专业化方向发展 。
易破裂或损坏。
耐磨严重，因 此要求耐火材料具有较好的耐磨
性。
05
耐火材料的制备与加工
耐火材料的制备
直接制备法
直接将原材料按照配方比例混合，然后进行成型和烧结。这种方法最为简单，但要求原材 料的物理和化学性能必须稳定。
间接制备法
先合成或制备成中间产品，然后再进行烧结或加工成最终产品。这种方法需要更多的步骤 和工艺控制，但可以获得更精确的化学成分和性能。
耐火材料指标解析
耐火材料指标解析
结构性质指标 1） 封闭气孔； 封闭在制品中不与外界相通； 2） 开口气孔： —端封闭， 另一端与外界相通， 能为流体填充； 3） 贯通气孔： 贯通制品的两面， 能为流体所通 过。
结构性质指标
耐火材料指标解析
1、显气孔率： 即开口气孔与贯通 气孔的体积之和占制品总体积的百 分率表示该指标。
按化学组成分类
中性耐火材料按其严密含意来说是碳质耐火材 料， 高铝质耐火材料 （Al2O345% 以上） 是偏 酸而趋于中性的耐火材料， 铬质耐火材料是偏 碱而趋于中性的耐火材料。 碱性耐火材料含有相当数量的 MgO和CaO 等， 镁质和白云石质耐火材料是强碱性的， 铬镁 系和镁徽榄石质耐火材料以及尖晶石耐火材料 属于弱碱性耐火材料。
热学性质
耐火材料指标解析
1、热膨胀：
热学性质
耐火材料指标解析
热学性质
耐火材料指标解析
热学性质
耐火材料指标解析
常用耐火砖的热膨胀曲线曲线
1—镁砖；2—硅砖； 3—铬镁砖；4—半硅 砖；5—粘土砖；6— 高铝砖；7—莫来石 砖
热学性质
耐火材料指标解析
2、热导率：是表征耐火材料导热特性的 一个物理指标，是指单位温度梯度下， 单位时间内通过单位垂直面积的热量。 直接影响制品热震稳定性的重要因素。 耐火材料的导热能力与其化学矿物组成， 组织结构及温度有密切关系。
耐火材料指标解析
耐火砖尺寸标准
耐火材料指标解析
概 述
耐火材料的质量取决于其性质、 它是评价制品 质量的标准， 在生产中是制定和改进生产工 艺， 检查生产过程是否正确稳定的依据。正确 合理地选用耐火材料， 也是以其性质作为主要 依据的。
耐火材料指标解析
特种耐火材料
特种耐火材料特种耐火材料是一种具有耐高温、耐磨损、耐腐蚀等特性的材料，广泛应用于冶金、化工、建材、电力等行业。
它们能够在极端的工作环境下保持稳定的性能，为工业生产提供了重要的保障。
本文将对特种耐火材料的种类、特性和应用进行介绍。
首先，特种耐火材料根据其化学成分和制备工艺的不同，可以分为多种类型。
常见的特种耐火材料包括氧化铝、碳化硅、碳化硼、氮化硅等。
这些材料具有高熔点、高硬度、耐磨损、耐腐蚀等特点，适用于不同的工作环境和工艺要求。
其中，氧化铝具有良好的耐高温性能，广泛应用于冶金和玻璃行业；碳化硅具有优异的耐磨损性能，被广泛应用于磨料和研磨材料；碳化硼具有极高的硬度和耐磨损性能，常用于制造耐磨零部件；氮化硅具有优异的耐高温和耐腐蚀性能，被广泛应用于电子、化工等领域。
其次，特种耐火材料具有多种优异的特性。
首先，它们具有良好的耐高温性能，能够在高温环境下保持稳定的物理和化学性能，不易发生变形和破损。
其次，特种耐火材料具有优异的耐磨损性能，能够在高速摩擦和重载条件下保持较长的使用寿命。
此外，它们还具有良好的耐腐蚀性能，能够在酸、碱、盐等腐蚀介质中保持稳定的性能。
总的来说，特种耐火材料具有高温稳定、耐磨损、耐腐蚀等特性，能够满足工业生产对材料性能的苛刻要求。
最后，特种耐火材料在工业生产中具有广泛的应用。
在冶金行业，特种耐火材料常用于高炉、转炉、电炉等设备的内衬和炉底，能够有效抵抗金属熔炼过程中产生的高温、腐蚀和侵蚀。
在化工行业，特种耐火材料常用于反应釜、管道、储罐等设备的内衬和衬板，能够有效抵抗酸、碱、盐等腐蚀介质的侵蚀。
在建材行业，特种耐火材料常用于水泥窑、玻璃窑等设备的内衬和炉垫，能够有效抵抗高温烧结过程中的侵蚀和磨损。
在电力行业，特种耐火材料常用于锅炉、炉膛等设备的内衬和隔热层，能够有效抵抗高温燃烧过程中产生的热应力和热侵蚀。
可以说，特种耐火材料在工业生产中发挥着重要的作用，为各行业的生产运行提供了可靠的保障。
耐火材料
耐火材料耐火材料的定义各国规定有所不同：ISO出版的国际标准中规定，耐火材料是指耐火度至少为1500℃的无机非金属材料；在我国，耐火材料是耐火度不低于1580℃的无机非金属材料。
目前有些特定的材料，如炼钢用的保护渣，其耐火度仅1200℃，但传统上也称之为耐火材料。
1基本介绍耐火度不低于1580℃的一类无机非金属材料。
耐火度是指耐火材料锥形体试样在没有荷重情况下，抵抗高温作用而不软化熔倒的摄氏温度。
耐火材料广泛用于冶金、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％。
2主要种类耐火材料种类繁多，通常按耐火度高低分为普通耐火材料（1580～1770℃）、高级耐火材料（1770～2000℃）和特级耐火材料（2000℃以上）；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；按矿物质组成可分为氧化硅质、硅酸铝质、镁质、白云石质、橄榄石质、尖晶石质、含炭质、含锆质耐火材料及特殊耐火材料；按制造方法可分为天然矿石和人造制品；按其形状可分为块状制品和不定形耐火材料；按热处理方式可分为不烧制品、烧成制品和熔铸制品；按耐火度可分为普通耐火材料、高级耐火材料及特级耐火材料；按化学性质可分为酸性耐火材料、中性耐火材料及碱性耐火材料；按其密度可分为轻质耐火材料及重质耐火材料；按其制品的形状和尺寸可分为标准砖、异型砖、特异型砖、管和耐火器皿等；还可按其应用分为高炉用、水泥窑用、玻璃窑用、陶瓷窑用等；此外，还有用于特殊场合的耐火材料。
现在对于耐火材料的定义，已经不仅仅取决于耐火度是否在1580℃以上了。
目前耐火材料泛指应用于冶金、石化、水泥、陶瓷等生产设备内衬的无机非金属材料。
3节本成分酸性耐火材料以氧化硅为主要成分，常用的有硅砖和粘土砖。
硅砖是含氧化硅94%以上的硅质制品，使用的原料有硅石、废硅砖等，其抗酸性炉渣侵蚀能力强，荷重软化温度高，重复煅烧后体积不收缩，甚至略有膨胀；但其易受碱性渣的侵蚀，抗热震性差。
耐火材料简介
耐火材料简介与分类耐火材料是用于高温炉窑、高温容器、热工设备的结构材料、内衬或防护材料、部件的材料。
国际标准中规定：耐火材料是耐火度至少为1500℃的非金属材料或制品（不排除含有一定比例的金属）。
我国规定耐火材料是耐火度不低于1580℃的无机非金属材料。
耐火材料在无荷重时抵抗高温作用而不熔化的性质称为耐火度。
耐火度属于耐火材料的高温使用性质，反应多相固体混合物熔融温度范围的某个温度值，是个技术指标。
耐火材料的分类方法很多。
1.按化学性质分类，酸性耐火材料，中性耐火材料，碱性耐火材料。
2.按耐火材料的化学矿物组成分类，能表征耐火材料的基本组成和特征。
耐火材料的化学矿物组成分类3.按耐火度分类，可分为普通耐火材料（1580~1770℃），高级耐火材料（1770~2000℃），特级耐火材料（2000以上℃）。
4.按形状和尺寸分类，可分为标准型砖，异型砖，特异型砖，大异型砖，以及坩埚、皿、管等特殊制品。
5.按工艺方法分类，可分为半干压型制品，可塑成型制品，泥浆浇注成型制品，捣固成型制品，熔融浇铸制品，以及岩石锯成制品等。
6.按耐火材料外观分类，有耐火砖（耐火制品）和不定形耐火材料两大类。
耐火制品又分为烧成砖，不烧砖，熔铸砖，耐火隔热砖。
不定形耐火材料分散状料和预制件。
其中散状料按施工方式或性能划分为浇注料，捣打料，喷射料，喷补料，投射料，干振料，可塑料，自流料，耐火泥等。
7.按应用领域，用途，功能等分类，如冶金（炼钢，精炼，炼铁等），硅酸盐（陶瓷，建材，玻璃，耐火材料）石油，化工，动力，机械制造等工业用耐火材料。
炉外精炼用耐火材料，连铸用耐火材料，喷枪，透气砖，过滤器等。
耐火材料的分类
耐火材料的分类耐火材料的定义：耐火度大于1580℃的无机非金属材料为耐火材料。
耐火材料是材料工业的一部份，因用于热工窑炉而得名耐火材料。
耐火材料分为常规耐火材料和特种耐火材料，常规耐火材料是指用于冶金炉、水泥窑、玻璃窑等热工窑炉炉衬的材料，多半由天然原料加工而成的。
特种耐火材料用料纯度高，多为氧化物合成材料，用于特殊的冶炼设备，或是窑炉的特殊部位。
耐火材料品种繁多，常用的分类有四种。
一、按主晶相酸、碱性质分类1、酸性材料制品：这类产品中以石英(SiO2)为第一相,SiO2属酸性氧化物，帮而得名。
硅砖是酸性材料的代表产品;半硅砖、耐碱砖、耐酸砖中SiO2含量60%到80%，是半酸性材料。
2、碱性材料制品：以MgO、CaO为主晶相，因MgO、CaO是碱土氧化物，故而称为碱性耐火材料。
它们的熔点高，抗碱性渣(C/S>2)侵蚀能力很强，属于高级耐火材料，但它们易于水化。
镁铬砖、白云石砖、橄榄石砖等产品，主要华化学成份也是MgO、CaO 也属于碱性材料。
3、中性材料制品：以Al2O3、ZrO2为主晶相，它们的化学行为可变，当遇到碱性氧化物时表现出酸性特点，如生成MgO、Al2O3、Al2O3、ZrO2;遇到有强酸性氧化物时又表现碱性特点。
如生成黏土砖、高铝砖、菒来石砖是中性材料代表产品。
锆英石制品也是中性产品。
二、按组成耐火材料主要成份分类所谓主要成份是指第一相和第二相成份，含量大约占化学成份总量的90%左右。
现代耐火材料技术发展越来越多项材料配料，故出现第二相、第三相成份，调节第二相、第三相成份即可产生新的技术，在化学组成上超出了第一相分类局限性，是应用最普遍的一种分类方法。
1、硅铝系列品：要硅铝系列材质中，主要成分是SiO2、Al2O3，它包括黏土砖、高铝砖、硅线石、蓝晶石、红柱石、莫来石砖等制品。
2、镁铬系列制品：镁铬系列中主要成分是MgO、Cr2O3，方镁石为第一相，镁铬尖晶石为第二相，属于这个系列的产品有镁铬砖和铬镁砖。
耐火材料知识
耐火材料知识耐火材料是一种具有抗高温能力的特种材料，被广泛应用于各个行业的高温环境中，以确保设备的安全和可靠运行。
它能够承受高温下的热应力、冷热循环、化学侵蚀和机械磨损等多种挑战，具备出色的抗热性能和耐用性。
耐火材料主要由耐火矿物、粘结剂和添加剂三部分组成。
耐火矿物是指能够在高温环境下保持稳定性的矿物质，常见的有氧化铝、硅酸铝、氧化镁等。
粘结剂用于将耐火矿物粉末粘结成固体的形状，常用的有水泥、石膏、氧化铝水泥等。
添加剂则起到改善材料性能的作用，如增强耐火性能、减少热膨胀等。
根据耐火材料的特性和应用需求，可分为硅酸盐类、不饱和树脂类、碳化硅类、铸件类等几种类型。
硅酸盐类是最常见的一种，以氧化铝和氧化硅为主要原料，具有良好的耐热性、化学稳定性和耐磨损性能。
不饱和树脂类以树脂为基体材料，通过填充耐火颗粒而形成，适用于高温涂层、覆盖等场合。
碳化硅类是一种新型的耐火材料，具有很高的耐腐蚀性能和耐高温性能，广泛应用于高温化学反应炉、电炉和火法冶炼设备等。
耐火材料的性能主要取决于其物理和化学特性。
首先是高温性能，即耐火材料在高温下的热稳定性和导热性能。
热稳定性主要指材料在高温下的稳定性和抗热震裂性能，而导热性能则直接影响设备的散热效果和温度分布。
其次是耐磨性能，材料需要具有一定的硬度和抗磨损能力，以抵御机械磨损和化学侵蚀。
此外，还要考虑材料的耐化学侵蚀性能、低温蠕变性能和低热膨胀系数等。
耐火材料的应用非常广泛。
在冶金行业，它被用于高炉内衬、转炉墙壁、炉底和炉盖等部位，以抵抗高温和金属液体的侵蚀。
在玻璃行业，耐火材料被用于玻璃窑炉和玻璃钢容器等设备中，以保证玻璃的质量和产量。
在石油化工行业，耐火材料被应用于裂化炉、重整炉和转化炉等设备，以满足高温和腐蚀的要求。
此外，在电力、冶金、化工、建筑等行业中，耐火材料也有广泛的应用。
为了保证耐火材料的性能和使用寿命，正确的选择、安装和维护至关重要。
合理选择耐火材料的类型和规格，根据具体的工艺条件和设备要求确定。
一文让你了解特种耐火材料的分类、性能和温度之间的关系
一文让你了解特种耐火材料的分类、性能和温度之间的关系特种耐火材料特种耐火材料的概念是在传统陶瓷、精密陶瓷和普通耐火材料以及功能性耐火材料的基础上发展起来的，是一组熔点在1800℃以上的高纯氧化物、非氧化物和炭素等单一材料或各种复合材料为原料的，采用传统生产工艺或持殊生产工艺生产的、其制品具有待殊性能和特种用途的新型耐火材料，又称为特种耐火材料。
特种耐火材料分类特种耐火材料虽然成本较高，但由于具有很多优异性能，是很多工业部门不可缺少、不能替代的产品特别是在很多新技术、新领域中.在很多关键的部位替代其他产品，可以大幅度地提高使用寿命，明显地增加了经济效益。
特种耐火材料的分类方法很多，有的以生产工艺分类,有的以产品应用分类，但比较主要的分类方法还是以原料和制品性状不同来分类，大致可以分成五方面：(1) 高熔点氧化物材料及其复合材料;(2) 难熔化合物材料(碳化物、氮化物、硼化物、硅化物等)及其复合材料;(3) 高熔点氧化物与难熔金属的复合材料(金属陶瓷);(4) 高温不定形材料及无机物涂层;(5) 高温纤维及其增强材料。
特种耐火材料特点特种耐火材料的特点(一) 高纯原料(1) 采用人工提纯的各种原料;(2) 采用电熔、烧结、反应合成的各种原料;(3) 采用复合材料做原料;(4) 采用纤维增强的复合材料做原料。
(二) 引入特种生产工艺(1）采用微粉或超微粉技术;(2) 采用喷雾造粒技术;(3) 采用特殊成型工艺技术(等静压成型、热压成型、注射成型、流延成型，熔铸成型等）；(4)采用高温纤维或纤维增强技术和不定形材料。
(三)特种烧成(1) 采用超高温烧成(1800℃以上);(2) 采用在真空条件下或保护气氛条件下烧成;(3) 采用高能燃料烧成;(4) 采用微机自动化控制烧成。
特种耐火材料的产品(1) 炼钢及连铸用特种耐火材料;(2) 超高溢窑炉用炉衬材料;(3) 超高温隔热用特种耐火材料;(4) 陶瓷和透明陶瓷特种耐火材料;(5) 高温高压绝缘材料;(6) 高温发热体材料;(7) 固体电解质材料;(8) 高温纤维特种耐火材料。
耐火材料知识点
耐火材料主要知识点《一》定义传统的定义：耐火度不低于1580℃的无机非金属材料；ISO的定义：耐火度不低于1500℃的非金属材料及制品；《二》分类1、根据耐火度的高低普通耐火材料：1580℃～1770℃高级耐火材料：1770℃～2000℃特级耐火材料：>2000℃2、依据形状及尺寸的不同标普型：230mm×113mm×65mm；不多于4个量尺，（尺寸比）Max:Min<4:1；异型：不多于2个凹角，（尺寸比）Max:Min<6:1；或有一个50～70°的锐角；特异型：（尺寸比）Max:Min<8:1；或不多于4个凹角；或有一个30～50°的锐角；3、从外观来分砖制品：烧成砖、不烧砖；散状耐火材料；4. 按化学属性分类耐火材料按化学属性大致可分为酸性耐火材料、中性耐火材料、碱性耐火材料。
耐火材料在使用过程中除承受高温作用外，往往伴随着熔渣（液态）及气体等化学侵蚀。
为了保证耐火材料在使用中有足够的抵抗侵蚀介质侵蚀能力，选用的耐火材料的化学属性应与侵蚀介质的化学属性相同或接近。
（1）酸性耐火材料通常是指其中含有相当数量二氧化硅的耐火材料。
硅质耐火材料中游离二氧化硅含量很高(大于94%)，是酸性最强的耐火材料；粘土质耐火材料中游离二氧化硅含量较少，是弱酸性的；半硅质耐火材料居于期间。
也有将锆英石质耐火材料和碳化硅质耐火材料归入酸性耐火材料的，因为此类材料中含有较高的SiO2或在高温状态下能形成SiO2。
（2）中性耐火材料中性耐火材料按严格意义讲是指碳质耐火材料。
但通常也将以三价氧化物为主体的高铝质、刚玉质、锆刚玉质、铬质耐火材料归入中性耐火材料（两性氧化物如Al2O3、Cr2O3等）。
（3）碱性耐火材料一般是指以MgO、CaO或以MgO·CaO为主要成分的耐火材料（镁质、石灰质、镁铬质、镁硅质、白云石质耐火制品及其不定形材料）。
这类耐火材料的耐火度都比较高.5. 按化学矿物组成分类（1）硅质耐火材料含SiO2在90%以上的材料通常称为硅质耐火材料，主要包括硅砖及熔融石英制品。
耐火材料分类及性能
耐火材料分类及性能能承受高温下物理、化学作用而不易损坏或不损坏的确材料，称为耐火材料，是各种工业炉的基础材料之一。
一、耐火材料的分类按材料高低，通常分为普通耐火材料和特种耐火材料；按材料密度，分为重质耐火材料和轻质耐火材料；按耐火的主要化学成分，分为粘土砖、高铝砖、硅砖、氯化铝砖、石墨和碳制品以及碳化硅制品等。
二、普通耐火材料普通耐火材料是用量最多，应用而最广的耐火材料。
主要材料见表1.3.1。
表1.3.1普通耐火材料表名称主要化学主要特点常用温度成分粘土Al2 O330~4 热震稳定性好，<1350℃砖8% 弱酸性高铝Al2 O348~7 抗渣性,热震稳定1400~1650砖5% 性好,中性℃半硅SiO2>65% 高温体积稳定抗<1250℃原创内容侵权必究砖15%<Al2O3酸性渣的侵蚀性<30% 好硅砖SiO2≥93% 荷重软化温度高,<1500℃绝热性较差,酸性MgO≥镁砖87%MgO>80% 镁铝Al2O3砖5%~10% 镁铬MgO>60% 砖Cr2O3~40%MgO35~55 镁橄%榄石SiO2砖30~40% 镁硅MgO>82% 砖SiO25~11%高温MgO35~55烧成%耐火度高,抗碱性渣强,绝热性抗水化性,热震稳定性差,碱性与镁砖相似,热震稳定性较好与镁砖相似,热震稳定性较好荷重软化温度稍高,抗渣性比镁砖原创内容侵权必究差荷重软化温度比镁砖高,热震稳定性差荷重软化温度高,抗渣性好,但抗水1600℃以上1600℃以上1600℃以上1500℃以上1600℃以上1600℃以上原创内容侵权必究白云CrO化性差砖50~60%SiO2+Al2O3+Fe2O3≤4%三、特种耐火材料特种耐火材料，通常具有纯度高、耐高温、抗磨损、抗金属液体或熔渣浸蚀性能优良，常用的材料有工业纯氯化铝机压制品，烧结电熔刚玉制品，烧结电熔刚玉莫来石制品，碳化硅制品，镁砖及镁铝砖，镁铬砖。
耐火材料的基本知识
耐火材料的基本知识目录一、耐火材料的定义与分类 (2)1.1 耐火材料的定义 (3)1.2 耐火材料的分类 (3)1.2.1 根据化学成分分类 (4)1.2.2 根据耐火度分类 (5)1.2.3 根据使用温度分类 (6)1.2.4 根据材质分类 (7)二、耐火材料的物理化学性质 (8)2.1 耐火材料的物理性质 (9)2.2 耐火材料的化学性质 (10)2.2.1 化学稳定性 (11)2.2.2 抗氧化性 (12)2.2.3 耐酸性 (13)三、耐火材料的应用领域 (15)3.1 建筑材料 (16)3.2 陶瓷与玻璃工业 (17)3.3 冶金工业 (18)3.4 耐火材料在环保和节能方面的应用 (20)四、耐火材料的制备与加工 (21)4.1 原料的选择与处理 (22)4.2 炼制过程 (23)4.3 成型方法 (24)4.4 后处理与检验 (26)五、耐火材料的性能评估与测试 (27)5.1 性能评估方法 (28)5.2 主要性能测试方法 (30)5.2.1 化学分析 (31)5.2.3 工艺性能测试 (33)六、耐火材料的选用与优化 (34)6.1 选用原则 (36)6.2 优化策略 (36)七、耐火材料的发展趋势与挑战 (38)7.1 发展趋势 (40)7.2 面临的挑战 (41)一、耐火材料的定义与分类耐火材料是一种在高温环境下能够保持其物理性质和化学性质稳定的材料。
它们广泛应用于冶金、陶瓷、石油化工等领域，为各种高温设备或工艺过程提供必要的结构支撑和保护。
基于其特殊的性质和应用，耐火材料在工业领域中的重要性不言而喻。
粘土质耐火材料：以粘土为主要原料，具有良好的可塑性、耐火度和化学稳定性，广泛应用于高炉、热风炉等冶金设备中。
硅质耐火材料：以硅石为原料，具有优异的耐高温性能、抗渣性和耐腐蚀性，常用于炼钢炉等高温设备的内衬材料。
高铝质耐火材料：以高铝矾土或工业氧化铝为原料，具有优良的抗侵蚀性和高温机械强度，常用于玻璃熔窑等高温设备的结构材料。
耐火材料的组成与性质知识讲解
第一章耐火材料的组成与性质耐火度不低于1580℃的无机非金属材料是耐火材料，选用耐火材料仅根据耐火度是不够的。
因为耐火材料在使用过程中除了受到高温（一般为1000℃~ 1800℃）作用外，还要受到物理、化学、机械等方面的作用，因此所选用的耐火材料应该具备全面抵抗上述作用的性质，如在高温时不容易熔融软化、不被溶蚀和磨损、不产生崩裂剥落等等。
什么是耐火材料的性质？一般可以理解为：耐火材料所特有的，区别于其它材料的特征。
什么是耐火材料的性能？一般可以理解为：耐火材料所具有的性质和功能。
什么是耐火材料的质量？一般可以理解为：耐火材料的一组固有特性满足要求的程度。
1、耐火材料应具有的性质及其依赖关系1.1耐火材料的一般性质1）化学矿物组成：化学组成、矿物组成。
2）组织结构：气孔率、体积密度、真密度。
3）热学性质：热膨胀、热导率、热容、温度传导性。
4）力学性质：常温力学性质（耐压、抗折、抗拉、扭转、耐磨、弹性模量）、高温力学性质（耐压、抗折、扭转、蠕变、弹性模量）。
5）高温使用性质：耐火度、高温荷重变形温度、高温体积稳定性、热震稳定性、抗渣性、耐真空性。
6）其它性质：导电性（如电炉的绝缘材料及ZrO2氧探头等）、外观形状尺寸的规定性、以及特殊材料的专有性质。
1.2耐火材料性质间的一般依赖关系例如：SiO2的同质多晶转变和硅砖的生产当工艺过程中不引入矿化剂时，纯SiO2系统：α-石英按虚线路程，1050℃转变为α-方石英（即，所谓的干转化过程），最终的矿物组成为α-方石英；当工艺过程中引入矿化剂时，非纯SiO2系统：高分散物料、且为缓慢加热过程，α-石英转变为鳞石英。
其原因在于：高温时矿化剂与SiO2相互作用形成液相，α-石英及反应过程中首先形成的中间变体“亚稳方石英”不断溶解于液相中，液相形成硅氧的过饱和溶液，使鳞石英不断从液相中析晶出来，并稳定存在砖体中，最终的主要矿物组成应为大量的鳞石英和少量α-方石英。
第九章 特种功能耐火材料
第九章特种功能耐火材料前言特种功能耐火材料是指其独特的功能，不仅具有常规意义上的耐高温功能，还具有特定的功能作用。
另外，与普通耐火材料生产工艺、应用范围不同，特种功能耐火材料具有特殊的制备方法和固定的使用位置。
连铸用“三大件”包括长水口（又称保护套管）、整体塞棒和浸入式水口，滑动水口，定径水口和透气砖等均属于连铸用特种功能耐火材料。
长水口用于钢包与中间包之间，将钢液由钢包导入到中间包内，防止钢液二次氧化和飞溅。
目前长水口材质主要有两种：熔融石英质和铝炭质，前者抗热冲击性能优越，具有较高的机械强度和化学稳定性，并耐酸性渣侵蚀，使用前不用烘烤，但在浇铸锰含量较高的钢种时，侵蚀严重，寿命短：后者主要是由刚玉和石墨为主要原料制成的产品，它对钢种的适应性强，特别适合浇铸特殊钢，对钢水污染小。
浸入式水口用于中间包和结晶器之间，将钢液从中间包导入结晶器，有防止钢液氧化及飞溅、减少钢液液面震荡及结晶器内部紊流的作用，从而减少钢坯表面缺陷。
在使用过程中要求浸入式水口耐钢液和保护渣侵蚀，不与钢水中物质反应生成堵塞物。
目前浸入式水口材质主要是铝碳-锆碳复合材质，即本体为铝碳材料，渣线为锆碳材料。
还有少量的熔融石英质浸入式水口，主要用于侵蚀性小和浇铸时间短的钢种。
整体塞棒主要用于中间包，起开闭作用，控制塞棒头部至中间包水口的位置来调节进入结晶器钢水的流量，还可以通过整体塞棒的吹氩孔，向中间包水口吹氩，以防止水口堵塞。
采用塞棒可以降低事故率，减少水口堵塞，提高钢坯质量。
目前整体塞棒为铝炭质。
塞棒头部受钢水冲刷严重，根据所浇钢种的不同，棒头的材质也有所不同，一般材质有铝碳、锆碳、镁碳等。
为适应现代高速高效连铸技术及洁净钢冶炼不断发展的需要，需进一步改进现有连铸用功能性耐火材料的性能，进一步开发新型材质，连铸“三大件”正向着高性能、多功能、长寿命的方向发展。
定径水口是小方坯连铸用的耐火材料之一，起控制钢水流量的作用。
钢水均匀稳定地通过定径水口流入结晶器，是保证连铸正常进行的必要条件。
耐火材料分类
耐火材料分类耐火材料是指在高温下能够保持结构完整和稳定性的材料，是一种具有耐高温、抗热震、抗侵蚀等特性的特种材料。
根据其化学成分和物理性能的不同，耐火材料可以分为多种不同的分类。
一、按照化学成分分类。
1. 硅酸盐耐火材料。
硅酸盐耐火材料是指以硅酸盐矿物为主要原料，经过配料、成型、烧结等工艺制成的耐火材料。
硅酸盐耐火材料具有耐高温、抗热震、抗侵蚀等优良性能，在冶金、建材、化工等行业得到广泛应用。
2. 氧化铝耐火材料。
氧化铝耐火材料是以氧化铝为主要原料，经过高温煅烧而成的耐火材料。
氧化铝耐火材料具有耐高温、抗侵蚀、导热系数低等特点，适用于高温工业炉窑的内衬、隔热层等部位。
3. 碳化硅耐火材料。
碳化硅耐火材料是以碳化硅为主要原料，经过高温烧结而成的耐火材料。
碳化硅耐火材料具有耐高温、抗热震、导热系数低等特性，适用于高温炉窑、耐酸侵蚀场合。
二、按照物理性能分类。
1. 质密耐火材料。
质密耐火材料是指其材料的体积密度大于2.0g/cm³的耐火材料。
质密耐火材料具有高强度、耐磨损、抗侵蚀等特点，适用于高温工业炉窑的炉膛、炉顶等部位。
2. 绝热耐火材料。
绝热耐火材料是指其材料具有较低的导热系数和良好的隔热性能的耐火材料。
绝热耐火材料适用于高温工业炉窑的隔热层、保温层等部位，能够有效降低能源消耗，提高设备的热工性能。
3. 耐磨耐火材料。
耐磨耐火材料是指其材料具有良好的耐磨损性能的耐火材料。
耐磨耐火材料适用于高温工业炉窑内炉料的流动部位，能够有效延长设备的使用寿命。
三、按照应用领域分类。
1. 冶金耐火材料。
冶金耐火材料是指在冶金工业中使用的耐火材料，包括炼铁、炼钢、铸造等工艺所需的各种耐火材料，如炉衬、浇注料、炉顶、炉底等。
2. 玻璃耐火材料。
玻璃耐火材料是指在玻璃工业中使用的耐火材料，包括玻璃窑炉的隔热层、炉底、炉顶等部位所需的各种耐火材料。
3. 水泥耐火材料。
水泥耐火材料是指在水泥工业中使用的耐火材料，包括水泥窑炉的内衬、隔热层、炉门、烟道等部位所需的各种耐火材料。
特种耐火材料
3 共沉淀法
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锆盐溶液＋沉淀剂中和沉淀
高 纯
过滤洗涤（100-120℃）
超 干燥（700-900℃）煅烧
细 氧
ZrO2粉体
化 优点：设备&工艺简单，生产成本低廉，且易
锆 于获得纯度较高的纳米级超细粉体。
粉 缺点：没有解决超细粉体的硬团聚问题，粉体
末 的分散性差，烧结活性低。
1
2.46
30.5
5
2.86
20.1
10
1.72
50.8
1.5
2.29
35.8
6.0
2.45
31.8
7.5
1.83
48.5
1.0
2.18
28.8
4.0
2.64
26.2
6.0
24
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特性和用途
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低温至高温时高电阻率 －－发热导线的绝缘材料 －－高温热电偶保护管
耐高温，抗熔融金属腐蚀 －－坩埚（冶炼高纯度Fe、Cu、Mo、Mg等，U、Th及其合金 －－ 高温炉衬材料（氧化气氛：≤2200℃，还原气氛： ≤1700℃
22
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粉料制备
干法球磨 采用刚玉质球磨, 不用铁质
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23
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化镁制品的制造
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方法
由氢氧化镁 制得
由硝酸镁制 得
由碱式碳酸 镁制得
由氯化镁制 得
煅烧温度 （℃） 1350 1450 1600 1350 1450 1600 1350 1450
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特种耐火材料
十四、硅化钼
用金属钼粉和硅粉直接反应或用钼的氧化物还原反应 合成的。
具有导电性，其电阻随温度升高而增大，最大特点是 硬而脆且高温蠕变非常厉害。
十五、硼化锆
用还原氧化锆并硼化的方法合成制备的，合成温度在 1700℃以上。
第三节 辅助原料
辅助原料是指满足工艺要求和改善理化性能的添加物， 以单一或复合物质形式少量引入。
粒度分布的表示方法（频率分布、累积分布）、粒度 的测试方法（筛分法、沉降法、激光法、显微镜法 等）。 三、净化 通过化学的或物理的方法将混入的杂质去除，以提高 原料的纯度。 净化的方法有水洗、酸洗、溶剂洗、磁洗等，主要是 除去原料中的可溶性杂质及铁质。 四、配料混练 配料包括不同物料的配合和不同颗粒组成的配合。 加料顺序的问题。
（4）制品更加丰富。 （5）更优良的性能。
第二节 一般性能
具有优良的热、电、机械、化学性能，但脆性大。 一、热学性能 （一）耐温性 特种耐火材料的各种制品都具有很高的使用温度，甚 至可使用到接近熔点（1728℃以上）。高的使用温度 需要相应的气氛条件。
（二）热膨胀
热膨胀的定义、热膨胀系数的定义、体膨胀系数与线 膨胀系数的关系。多数特种耐火材料的线膨胀系数较 大。
十一、氮化硅
可通过氮和硅直接反应或在氮气氛中热解卤化硅或将 二氧化硅还原并氮化合成制取。
十二、氮化硼
用元素硼、硼酐、卤化硼、硼的盐类，与含氮盐类在 氮气或氨气氛中通过气相-固相或气相-气相反应合成， 结构似石墨，俗称白石墨。900℃以上氧化分解。 十三、氮化铝 用氧化铝还原氮化、铝氮化合、铝盐与氨反应、电弧 法等人工合成制取。 700℃以上氧化分解。
12 特种耐火材料
特点： 1.纯度高、熔点高 2.成型工艺多 3.烧成温度高 4.种类多 5.范围广
纯度95％以上、熔点1728℃以上 等静压法、气相沉积、等离子喷涂 1600～2000℃ 砖、棒、管、片、坩锅、球形、纤维 冶金、国防、电力电子、军工
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课堂思考题
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?
特种耐火材料成型工艺有哪些? 高熔点氧化物指什么? 什么是高温无机涂层? 氧化铍的特性及用途有哪些? 硼化物有哪些特点? 硅化物有哪些特性?
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６. Thorium Dioxide and Uranium oxide 氧化钍和氧化铀制品 ⑴氧化钍（ThO 2） 熔点为3050℃，最高使用温度为2500℃ 。 在氧化气氛中非常稳定，但易被还原，故不可在还原气氛中使用。 一般不与金属作用，具有良好的抗渣性，可用做贵金属熔炼坩埚。 它在高温下有导电性能，可用做电阻发热体，在氧化气氛下工作可 调至2000℃ 。 它具有放射性，使用时要注意按全防护。
在工件表面上，干燥后在空气、真空或其他气氛下高温熔烧形成涂 层。 与搪瓷做法相似，有时也叫高温搪瓷涂层。 特点：
加热熔烧后涂料部分或全部变成液体状态并在底材表面流展而 连结成一个连续体，在凝固后与底材牢固的粘结在一起形成致密的 保护层。
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二、火焰喷涂涂层 形成原因： 由于熔烧涂层的熔点一般都低，为使得涂层技能保护金属不受高温侵 蚀，又能隔绝大量的热量，需要采用高熔点的纯氧化物做涂层材料。 因此发展了氧－乙炔火焰喷涂，其火焰最高温度可达3000℃。 装置： 火焰喷枪、燃气及压缩空气组成 方式： 粉末喷涂和棒状喷涂
耐火材料及耐火材料的分类
耐火材料和耐火材料的分类什么是耐火材料?耐火材料一般是指耐火度在1580℃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，包括高铝砖,粘土砖，保温砖,浇注料等。
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.那么众多的耐火材料是怎么分类的呢?耐火材料的分类方法有很多。
但主要的耐火材料分类方法有按化学成分划分:可以分为酸性耐火材料、碱性耐火材料和中性耐火材料；按耐火度划分：可以分为普通耐火材料（1580℃～177０℃)、高级耐火材料(17７0～2000℃）、特级耐火材料（２００0℃以上)和超级耐火材料（大于300０℃）四大类；按加工制造工艺划分:可分为烧成耐火材料、熔铸耐火材料、不烧耐火材料;按用途划分:可分为高炉用耐火材料、平炉用耐火材料、转炉用耐火材料、连铸用耐火材料、玻璃窑用耐火材料、水泥窑用耐火材料等;按外观划分：可分为耐火砖、耐火泥、不定形耐火材料(例如:浇注料)；按形状和尺寸划分可分为:标型耐火材料、普型耐火材料、异型耐火材料、特型耐火材料和超特型耐火材料；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、捣打、熔铸成型等耐火材料；按化——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)。
耐火材料中有铝质耐火材料，硅质耐火材料，镁质耐火材料，我们常见的铝质耐火材料原料有高岭土,铝矾土等.高岭土的名称是怎么来的呢?高岭土因发现于江西省景德镇市附近的高岭村而得名。
世界上制造陶瓷的发源地－—景德镇地区是历史上著名的高岭土原料产地，郑州市新密市是国内一个重要的铝矾土产地。
耐火材料在我国有着悠久的历史，现如今各种工业生产几乎都离不开耐火材料，如何生产出节能，环保，高效,耐用的耐火材料使我们努力的方向,也是未来的趋势.。
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特点： 1.纯度高、熔点高 2.成型工艺多 3.烧成温度高 4.种上 等静压法、气相沉积、等离子喷涂 1600～2000℃ 砖、棒、管、片、坩锅、球形、纤维 冶金、国防、电力电子、军工
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６. Thorium Dioxide and Uranium oxide 氧化钍和氧化铀制品 ⑴氧化钍（ThO 2） 熔点为3050℃，最高使用温度为2500℃ 。 在氧化气氛中非常稳定，但易被还原，故不可在还原气氛中使用。 一般不与金属作用，具有良好的抗渣性，可用做贵金属熔炼坩埚。 它在高温下有导电性能，可用做电阻发热体，在氧化气氛下工作可 调至2000℃ 。 它具有放射性，使用时要注意按全防护。
导电性好，具有很高的导电性和热稳定性。能长期抵抗氟化物的作用。但 抵抗熔融金属Ni、Fe侵蚀能力较差。它可制成电器接触器及电极原料，火 箭喷嘴，热电偶套管，磁流体发电的高温材料等。
碳化物都是人工合成的。它不仅耐火度高，而且耐热震 性好。它还具有较高的导电性和导热性。缺点是抗氧化能力差， 但比碳和石墨好。用于高温筑炉材料和发热材料。
TiC制品须在还原气氛中或在保护气氛中使用，主要用于制 造TiC 基金属陶瓷。TiC坩埚用于熔炼和提纯Na、Bi、Sn等金 属，碳化硅复合材料用于火箭发动机尾吹管和燃烧室材料。
2）连铸中的铸口砖 3）氧化性气氛下的发热元件 4）测氧探头 5）喷涂材料
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5.berylia氧化铍 主要特性： ⑴化学稳定性较好；抗还原能力较强，是盛装熔融金属和提炼稀有 金属最好的耐火材料。 ⑵其具有异常的高导热率，热稳定性好。但导电率低，介点常数高 介电损耗小，是很好的高频绝缘材料。 ⑶纯氧化铍在2400℃时就能蒸发，有水蒸气时，在1500℃就明显 蒸发。若再此温下加热坯体可失重50%以上。若在没有水蒸气的真 空条件下，使用温度可达2000℃。 ⑷具有良好的核性能，对中子的减速能力强，对X射线有很高的穿 透能力。可用做原子反应堆中减速剂和反射材料。 ⑸氧化铍有剧毒，价格昂贵，使用受到限制，要注意防护安全。
第十三章
特种耐火材料
概述
特种耐火材料
定义
在传统陶瓷和普通耐火材料的基础上发展起来的 一组新型材料。有时也称高温陶瓷或高温材料。
发展背景
钢铁工业、高温工业、电子技术的发展，传统陶 瓷和普通耐火材料已不能胜任使用要求。
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特点
轻工、化工、电力、电子、医学、农业等。 美国科学家金格瑞：陶瓷工业一个重要的特点，在于它是
许多其它工业部门能获得成功运转的基础。
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陶瓷的新概念： 由无机非金属材料作为基本组分组成的具有独特性能的固体制品 发展的促进原因： 需要发展各种新金属、特殊合金和半导体材料以及冶金工业的现代化 特种耐材的范围： 高熔点氧化物；碳化物；氮化物；硼化物；硅化物；硫化物；金属陶瓷；陶瓷 涂层；陶瓷纤维等 复合材料发展的阶段： 金属陶瓷；陶瓷涂层；陶瓷纤维
其抗氧化性差，熔点高。除Si3 N 4 外，其他氮化物在600～700℃即 可氧化，只能在空中或中性气氛中使用。 氮化硼：有六方氮化硼和立方氮化硼（可与石墨与金刚石类比） 六方氮化硼具有石墨结构，润滑性好，抗氧化性强 立方氮化硼用六方氮化硼，通过触媒剂的作用，在高温超高压下转变 硬度9.8，耐热性比金刚石（800℃）高，有1500～1800℃
一、高温陶瓷材料
一、氧化物制品
1. Alumina氧化铝
含９９－９９．５％ Ａｌ2Ｏ3 坩锅、高温结构件、刀具、磨料、高温绝缘部件、电路基板、其他
2. magnesium oxide氧化镁
坩锅、浇铸模子、热电偶保护管、高温炉炉衬
3. Calcium oxide 氧化钙 用途：坩锅、特种炉子的内衬 4. Steady zirconia稳定性氧化锆 有同素异晶转变 用途：1）贵重金属的坩锅
(2)氧化铀 熔点2878℃，最高使用温度为2500℃。抗氧化性能差，抗冲击能 力弱。在还原气氛中较稳定。具有放射性，使用时要注意按全防护。
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难熔化合物
1. Carbide碳化物
它是最能耐高温的材料。碳化铪（HfC），碳化钽 （TaC），熔点分别为3887℃和3877℃ 。复杂的碳化物 4TaC·ZrC以及4TaC·HfC熔点 分别为3932℃和3942℃ 。
（简单说：高温、高强） ◇原料品位高、纯度高、熔点都在1728℃以上；多采用
微米级细粉。 ◇制造工艺进步（同上）。 ◇高温甚至超高温烧成，气氛保护（氧化、还原、中性、
惰性、真空等）。 ◇品种丰富（厚实、薄形、中空球状、高度分散的不定形、
透明或半透明、柔软如丝的纤维、单晶、超硬等） ◇性能更优→冶金、国防、军工、科学研究、新兴技术、
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2. Silicide 硅化物制品 其有良好的抗氧化性，熔点高。
MoSi2 是金属钼粉与硅粉直接合成的制品，它具有金属光泽，电阻低， 抗热冲击性好，常温下硬而脆，在空气中或氧气中可使用到1700℃；它 是良导体，可作为发热体：MoSi2 为电炉发热元件，高温热电偶，原子 能反应堆的热交换材料，也可用做飞机，火箭的另部件。缺点，高温下 蠕动速度快。加入少量氧化硅可提高它的电阻系数，增强对空气氧化的 稳定性 3.氮化物制品
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4. Boride 硼化物
强度大，熔点高，在氧化气氛中只能使用到1400℃，中性或真空或还原气 氛中可达2000℃，TiB 2、ZrB 2、CeB 2 在真空条件下可达2500℃，硼 化物是唯一在真空中条件下达2500℃以上的耐高温材料。