耐火材料种类、性能及检测

耐火材料种类、性能及检测目前，工业上使用的耐火材料种类繁多，性能各异，涉及工业生产的各个领域。

生产水泥使用的耐火材料应满足水泥生产工艺的要求，本文针对水泥回转窑系统使用耐火材料的种类及性能，从耐火砖和耐火浇注料二个方面进行介绍。

第一节回转窑工艺特性对耐火材料的要求一、简介回转窑的工艺特性：1．窑温高，对耐火材料的损坏加剧，水泥熟料熔体中的C3A （铝酸三钙）、C4AF（铁铝酸四钙）等侵蚀程度加大，窑内过热导致热应力破坏加剧。

2．窑速快，单位产量加大，机械应力和疲劳破坏加大。

3．碱、氯、硫等组分侵蚀严重，硫酸盐和氯化物等挥发、凝聚、反复循环富集，加剧结构剥落损坏。

4．窑径大，窑皮的稳定性差。

5．窑系统结构复杂，机械电气设备故障增加，频繁开停窑导致热震破坏加剧。

二、预分解窑对耐火材料的要求1．常温力学强度和高温结构强度要高，窑内不管烧成状况的好坏，窑内温度在10000C以上，要求耐火砖荷重软化温度高。

2．热震稳定性要好，即抵抗窑温剧烈变化而不被破坏的能力好。

在停窑，开窑以及窑运转状态不稳定的情况下，窑内的温度变化较大，要求窑衬在温度剧烈变化的情况下，不能有龟裂或者剥落，要求在操作时尽量使窑温稳定。

3．抗化学侵蚀性要强，在窑内烧成时，所形成的灰分、熔渣、蒸气会对窑衬产生侵蚀。

4．耐磨及力学强度要高，窑内生料的滑动及气流中粉尘的磨擦，对窑衬造成磨损。

尤其是开窑的初期，窑内还没有窑皮保护时更是如此。

窑衬还要承受高温时的膨胀应力及窑筒体椭圆变形所造成的应力。

要求窑衬要有一定的力学强度。

5．窑衬具有良好的挂窑皮性能，窑皮挂在衬砖上，对衬砖有保护作用，如果衬砖具有良好的挂窑皮性能并且窑皮也能够维持较长时间，可以使窑衬不受侵蚀与磨损。

6．气孔率要低，如果气孔率高会造成腐蚀性的窑气渗透入衬砖中凝结，毁坏衬砖，特别是碱性气体。

7．热膨胀安定性能要好，窑筒体的热膨胀系数虽大于窑衬的热膨胀系数。

但是窑筒体温度一般都在280-450度左右，而窑衬砖的温度一般都在800度以上，在烧成带温度有1500度，窑衬的热膨胀比窑筒体要大，窑衬容易受压力造成剥落。

8．低铬或无铬，减少铬公害。

9．抗水化性能要好。

第二节预分解窑用耐火砖的种类一、非碱性砖非碱性砖为氧化铝含量在48%以上的硅酸铝耐火制品。

矿物组成为刚玉（α-AI2O3）、莫来石（3 AI2O32SiO2）和玻璃相，其含量取决于AI2O3/SiO2比值和杂质的种类及数量，按AI2O3含量划分等级。

一级：含AI2O365%-70%。

二级：含AI2O355%-65%。

三级：含AI2O348%-55%。

水泥回转窑上使用的高耐磨砖、硅莫红砖、硅莫砖、搞剥落砖都属于高铝质砖，也称其为非碱性砖。

二、碱性砖1．镁铝尖晶石（MgO·AI2O3）、镁铁尖晶石砖（FeMgFeO4）：为了改善镁砖的热震稳定性，在配料中加入氧化铝或氧化铁生成的以尖晶石结构为主要矿物的镁质砖。

热震稳定性好，使用过程中与熟料反应能在砖的表面形成一层很薄的铝酸钙保护层，使液相不易渗透。

2．直接结合镁铬砖：（MgO·Cr2O3）：以优质菱镁矿石和铬铁矿石为原料，先烧制成轻烧镁砂，按一定级配后经高压成型，在1900度高温下烧制成重烧镁砂，再配入一定比例的铬铁矿石，加压成型，经1750-1850度隧道窑煅烧而成。

抗化学侵蚀性能好。

3．尖晶石砖与直接结合镁铬砖相比较：前者的热震稳定性和抗剥落性比后者好而抗化学侵蚀性次于后者。

这二种砖也称其为碱性砖。

三、耐碱砖：在三次风管和旋风筒内使用。

主要成份AI2O3含量25%-30%，SiO2＞65%。

它能使窑气中的碱在砖面上凝集成后迅速与砖面发生化学反应，形成一层高黏度釉面层，封闭了碱向砖体内部继续侵蚀的孔道，防止了碱裂。

第三节预分解窑用耐火砖的性能一、使用性能1．常温耐压强度：在常温下单位面积上所承受的最大极限压力。

2．荷重软化开始温度：指耐火制品在0.2MPa压力下开始软化变形0.6%的温度。

3．耐火度：材料在高温下抵抗熔化的性能。

4．密度：包括全部气孔在内的每立方米砖块体积的千克数。

5．热膨胀率：耐火制品受热膨胀、冷后收缩的可逆变化。

6．热震稳定性：抵抗急冷急热而不被破坏的能力。

（在1100度时有水冷与风冷二种表示方法）二、常用耐火砖理化指标及使用性能表第四节回转窑用耐火浇注料的种类及性能耐火浇注料属不定型耐火材料，是由耐火骨料和结合剂组成的混合料，交货状态为干料，加水或其它液体调配后使用。

主要采用水硬性结合剂，也可采用化学结合剂，以浇注、振动、捣固方法施工，不需加热即可凝固硬化。

一、低水泥耐火浇注料：普通水硬性耐火浇米料水泥用量15%-20%，加水量为10%-15%。

低水泥耐火浇注料由于加入了高效表面活性外加剂后，水泥用量降为5%-7%，加水量降为5%-8%。

两者的主要成分虽然基本相同，但后者由于改善了水泥颗粒的分散性，提高了水泥水化的完全率，从而水泥颗粒的胶结作用得到充分发挥。

性能：耐火度比普通浇注料高100-140度，荷重软化开始温度高20-70度。

低水泥耐火浇注料的理化性能：二、耐热钢纤维耐火浇注料：在耐热浇注料中掺入短而细的耐热钢丝，具有较好的热稳定性和抗机械冲击、抗磨损、抗机械振动作用。

其使用寿命比不掺入耐热钢纤维的同类浇注料提高2-5倍。

1.钢纤维品种：Cr15%-25%，Ni9%-35%的耐热钢制作2.耐火浇注料使用温度：1400-1450度3.钢纤维加入量：2%-8%，国外有采用18%的最大加入量4.钢纤维尺寸：钢纤维长度与其直径比50-70范围内，直径0.4-0.5mm。

三、轻质耐火浇注料由耐火轻质骨料、粉料、结合剂或外加剂组成，按规定条件制作和养护后可直接使用的不定开型耐火材料，具有密度小，热导率低、兼有耐火与隔热性能。

四、高性能耐火浇注料：1、板状刚玉浇注料板状刚玉是一种纯净的、不添加如MgO、BO3等任何添加剂而烧成收缩彻底的浇结氧化铝，具有良好的α-AI2O3晶体结构。

（O2-近似地作六方最紧密堆积排列，AL3+填充在六个O2-形成的八面体空隙中）。

特点：熔点高，约2040度。

晶粒硬度大，莫氏硬度9。

耐化学侵蚀，除氢氟酸和磷酸外，与大多数碱、矿物酸不起反应。

不存在显微裂纹和大的内部气孔，其强度高。

具有耐火度高，热负荷强度高、蠕变小，高密度、低透气性，热震稳定及耐磨性好。

热收缩率低、纯度高的特点。

2、尖晶石浇注料什么是尖晶石：是离子晶体，属立方晶系空间群，分子通式为AB2O4，式中A为二价正离子，B为三价正离子。

这类晶体称为尖晶石。

以MgAL2O4为代表，其它还有ZnAL2O4、FeAL2O4、FeCr2O4、FeMgFeO4。

特点：热振稳定性好。

抗侵蚀性好。

具有硬度大，化学性能稳定、熔点高等良好的性质。

3、莫来石浇注料莫来石：3Al2O3·2SiO2。

它在自然界中是由叶蜡石Al2（Si4O10）（OH）2脱水而来。

浇注料热态强度高，抗剥蚀性能好，具有较高的抗热冲击能力和抗结构剥落性能。

4、抗结皮浇注料由于SiC属于中性材料，不与碱反应，具有极好的耐碱性，由其组成的浇注料不与水泥生料反应，具有良好的抗结皮性，耐磨性好，耐水泥生料冲刷，延长了使用周期。

常用耐火浇注料性能表注：冷压强度:1100*3H；抗折强度:1100*3H；线变化率: 1100*3H第五节耐火材料的检测一、耐火材料理化性能的检测：1、耐火砖的检测项目：主要化学成份含量、常温耐压强度、热震稳定性、荷重软化温度四个项目。

2、耐火浇注料的检测项目：主要化学成份含量、耐压强度、抗折强度、烧后线变化率、体积密度五个项目。

上述理化性能的检测应到国家认证的耐火材料产品质量监督检验测试中心检测。

二、耐火砖常规检测记录及超标处理情况表1.每种材质填写一份。

2.为什么大头、小头的误差允许1mm，长度误差允许2mm，高度误差允许1%？解释：大、小头误差1mm可以用灰浆来调节，长度误差2mm 可以通过砖侧面的膨胀纸板及灰浆来调节。

高度允许1%，这是一种表示形式，集团窑内使用的耐火砖有三种不同的高度：200mm、220mm、250mm。

不同高度砖的误差限制是不一样的，但是不能超过2-2.5mm，一般情况下，我们应控制在1-1.5mm。

这个误差也是火泥可以调节的。

3.平整度：控制在0.5mm。

解释：用塞尺来检测砖大面的平整程度，常用的塞尺规格有0.1、0.2、0.25、0.3、0.4、0.5六种。

砖的平整度最大值不能超过0.5mm。

在操作上，我们最好是控制在0.2-0.3mm为宜。

能通过0.5mm的塞尺，就说明该砖的平整度不好，应多开几箱，多测几块（这是因为超过0.5mm的标准值，在封口时，砖容易压碎；砖在窑内生产后由于窑的转动，砖的大面相互挤压，也易产生碎裂）如果还是这样的话，就应与供应商联系，由业主、我方、供应商共同确定相应的施工砌筑方案。

并且由供应商承诺这批砖的使用质量。

4.单重:砖的理论单重可以计算，也可以用厂家提供的。

我们将砖的实际重量是与理论重量比较，估测砖的质密程度。

解释：砖的重量偏差±0.5为宜。

如偏重说明砖尺寸可能偏大、或受潮；偏轻说明气孔率大、质地松、达不到标准密度。

对于超出范围的砖，供应商没有说明和承诺，可以不用。

5.边损、角损、裂纹、凹坑、熔迹、鼓包解释：这些缺陷都是砖在制作、烧成、包装、运输过程在产生的损伤和缺陷，上述现象只要在表格上的数值范围内，就是可以使用的砖。

一般来讲，抽样6块砖不应有这些情况出现，如发现有一到二块，应再开一箱，还有这种现象，就应联系供应商，询问情况。

并做好相关备忘。

三、耐火砖供货的书面材料：1、质保书2、出厂产品理论指标及试验方法3、施工指导书4、砖型图5、产品装箱单6、产品合格证这些都是验收的依据。

四、取样规则：耐火砖尺寸、外观、断面检查和理论性能检验的试样，采用随机取样方法：外观质量每批以十吨为限，理化性能每批以六十吨为限进行取样。

外观、尺寸、单重检验取20块，理化性能检验取6块。

每种型号耐火砖取样数量不得少于3块。