耐火材料的组成与性质-PPT
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耐火材料工艺学 ppt课件
白云石质耐火材料： 以天然白云石为主要原料生产的碱性耐火材料称为白云石质耐火材料 。主要化学成分为30-42%的MgO和40-60%的CaO，二者之和一般应大 于90%。其主要矿物成分为方镁石和方钙石（氧化钙）。 碳复合耐火材料： 碳复合耐火材料是指以不同形态的碳素材料与相应的耐火氧化物复合 生产的耐火材料。一般而言，碳复合材料主要包括镁碳制品、镁铝碳 制品、锆碳制品、铝碳制品等。
2 .按化学矿物组成分类
硅质耐火材料、镁质耐火材料、白云石质火材料、铬质火材料、 碳质火材料、锆质火材料和特种火材料
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。硅砖以硅石为主要原料生产，其SiO2含量一般不低于94% ，主要矿物组成为磷石英和方石英； 镁质耐火材料： 指以镁砂为主要原料，以方镁石为主晶相，MgO含量大于80%的碱性耐 火材料。通常依其化学组成不同分为： 镁质制品： MgO含量≥87%，主要矿物为方镁石； 镁铝质制品：含MgO >75%，Al2O3一般为7-8%，主要矿物成分为方镁 石和 镁铝尖晶石（MgO· Al2O3 ）； 镁铬质制品：含MgO>60% ，Cr2O3一般在20%以下，主要矿物成分为方 镁石 和铬尖晶石； 镁钙质制品：主要矿物成分除方镁石外还含有一定量的硅酸二钙。
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或在高温状态下能转变为SiO2。 对酸性介质的侵蚀具有较强的抵抗能力
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。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。因为此类材料含有较多量的两性氧化物如Al2O3、Cr2O3等。 此类耐火材料在高温状况下对酸、碱性介质的化学侵蚀都具有一 定的稳定性，尤其对弱酸、弱碱的侵蚀具有较好的抵抗能力。
《耐火材料基础知识》课件
有色金属工业
在铜、铝等有色金属的冶炼和加工过程中，耐火 材料也扮演着重要的角色，对于保护炉衬和提高 产品质量具有重要作用。
核能领域
核能领域对于耐火材料的要求极高，需要具备优 良的高温性能、化学稳定性和抗辐照性能，为核 能技术的发展提供支撑。
耐火材料的发展趋势
高性能化
提高耐火材料的性能指标，以满足高温、高速、 高负荷等苛刻工况的需求。
复合耐火材料
通过将不同材质的耐火材 料进行复合，形成具有多 重性能的复合耐火材料， 以满足复杂工况的需求。
绿色耐火材料
研发低污染、低能耗的绿 色耐火材料，减少对环境 的负面影响，推动耐火材 料行业的可持续发展。
耐火材料的应用前景
1 2 3
钢铁工业
随着钢铁工业的发展，对耐火材料的需求量不断 增加，尤其在高炉、连铸和轧钢等关键部位，需 要高性能的耐火材料。
维护保养
为了延长耐火材料的使用寿命，需要 定期进行维护保养，如检查、修复、 更换等。
环境友好
耐火材料在使用过程中应尽量减少对 环境的污染，符合可持续发展的要求 。
05
耐火材料的发展趋势与展望
新型耐火材料的研发
纳米级耐火材料
利用纳米技术，开发出具 有高性能的纳米级耐火材 料，具有更佳的抗热震性 能和高温强度。
环保化
加强环保意识，研发低污染、低能耗的耐火材料 ，推动行业的可持续发展。
智能化
利用传感器、物联网等先进技术，实现耐火材料 的智能化监控和管理，提高生产效率和安全性。
晶体结构
指耐火材料中的晶体颗粒的大小 、形状、取向及分布情况，对耐 火材料的力学性能和高温性能有
重要影响。
玻璃质结构
指耐火材料中的玻璃质成分的粘度 、流动性及稳定性等，对耐火材料 的抗热震性能和高温性能有一定影 响。
在铜、铝等有色金属的冶炼和加工过程中，耐火 材料也扮演着重要的角色，对于保护炉衬和提高 产品质量具有重要作用。
核能领域
核能领域对于耐火材料的要求极高，需要具备优 良的高温性能、化学稳定性和抗辐照性能，为核 能技术的发展提供支撑。
耐火材料的发展趋势
高性能化
提高耐火材料的性能指标，以满足高温、高速、 高负荷等苛刻工况的需求。
复合耐火材料
通过将不同材质的耐火材 料进行复合，形成具有多 重性能的复合耐火材料， 以满足复杂工况的需求。
绿色耐火材料
研发低污染、低能耗的绿 色耐火材料，减少对环境 的负面影响，推动耐火材 料行业的可持续发展。
耐火材料的应用前景
1 2 3
钢铁工业
随着钢铁工业的发展，对耐火材料的需求量不断 增加，尤其在高炉、连铸和轧钢等关键部位，需 要高性能的耐火材料。
维护保养
为了延长耐火材料的使用寿命，需要 定期进行维护保养，如检查、修复、 更换等。
环境友好
耐火材料在使用过程中应尽量减少对 环境的污染，符合可持续发展的要求 。
05
耐火材料的发展趋势与展望
新型耐火材料的研发
纳米级耐火材料
利用纳米技术，开发出具 有高性能的纳米级耐火材 料，具有更佳的抗热震性 能和高温强度。
环保化
加强环保意识，研发低污染、低能耗的耐火材料 ，推动行业的可持续发展。
智能化
利用传感器、物联网等先进技术，实现耐火材料 的智能化监控和管理，提高生产效率和安全性。
晶体结构
指耐火材料中的晶体颗粒的大小 、形状、取向及分布情况，对耐 火材料的力学性能和高温性能有
重要影响。
玻璃质结构
指耐火材料中的玻璃质成分的粘度 、流动性及稳定性等，对耐火材料 的抗热震性能和高温性能有一定影 响。
第二章 耐火材料的性能
1-刚玉砖；2-粘土砖； 3-高铝砖；4-镁砖； 5、6-硅砖
3、抗折强度
抗折强度：亦称抗弯强度或断裂模量，是指材料单位面积 所能承受的极限弯曲应力。
耐火材料的抗折强度分为常温抗折强度和高温抗折强度。 在 常 温 下 测 得 的 抗 折 强 度 为 常 温 抗 折 强 度 ； 在 10001200º C的某一特定温度下测得的抗折强度为高温抗折强度。
Db—体积密度，g/cm3； M —试样的质量，g/cm3； Vt—试样中材料的实际体积，cm3； Vo—试样中开口气孔的体积，cm3； Vc—试样中闭口气孔的体积，cm3。
M Dt Vt
气孔率与密度之间的关系
Db Pa (1 ) 100% Da
Db Pt (1 ) 100% Dt
常用耐火材料的常温耐压强度
一般制品：10-15MPa 高级制品：25-30MPa
2、高温耐压强度
高温耐压强度：耐火材料在1000-1200℃的高温热态下单 位面积所能承受的最大压力，以N/mm2表示。
常用耐火材料的高温耐压强度
耐火制品高温耐压强度的这种变化是受材料中 的某些组分、特别是其中的基质或其结合相在 高温下发生的变化所控制。一般而言，完全由 晶体构成的烧结耐火材料，因高温下其中晶粒 及晶界易发生塑性变形，特别是当其加荷速度 较小时更易发生塑性变形，故其强度随温度的 升高而降低。当其中部分晶相间在高温下熔融 或形成熔融体时，随着温度的升高，此种多相 材料的强度也因显微结构随温度变化而降低。 但当温度进一步提高后，由于玻璃相的粘度由 脆性变为强韧性，使材料颗粒间结合更为牢固， 从而使强度明显提高。而后，随着温度升高， 因材料中熔体粘度急剧下降，材料的强度也随 之急剧下降。
§2.2 耐火材料的宏观结构
耐火材料基础知识PPT课件
2021
3
耐火度
★ 耐火度是指耐材在无荷重时抵抗高温 作用而不融化的性能。 影响耐火度的因素
★ 主要是耐火制品的化学成分，矿物组成及其分 布状态；各种杂质成分特别是具有强溶剂作用 的成分会严重降低制品的耐火度；成分分布不 均同样也会降低制品的耐火度：
★ 值得一提的是，耐火度虽然是判定耐火材料质量 尤其是化学纯度的一个指标，但在该温度范围材 料已不再具有结构强度和机械强度，故认为耐材 的耐火度越高，使用温度越高和越耐用的看法是 不正确的。
2021
7
热震稳定性
★ 耐火材料抵抗温度急剧变化而不被破 坏的性能称为热震稳定性，通常用加 热试样后可经受水冷或风冷的次数或 热震后残余强度的保持率来表示；
★ 影响耐火制品抗热震的主要因素为制品 的物理性能和显微结构，特别是热膨胀 性、热导率等；一般来讲，耐火制品的 热膨胀率越大，抗热震性越差；制品的 热导率越高，抗热震性越好。
3.对于氧离子紧密堆积结构的氧化物，由于氧离 子紧密接触以及相互热振动，一般热膨胀系数较 大，如氧化镁、氧化非同向性晶体中，其热膨胀的各向异性十分 明显，各晶轴方向的热膨胀系数不等； 5.结构上高度各向异性的材料，其体积膨胀系数 都很小，可作为一种优良的抗热震材料，如瑾青 石；
2021
4
荷重软化温度
★ 荷重软化温度是指耐材制品在承受恒定荷载和 持续升温条件下，产生一定变形量对应的温度， 是耐材制品在荷重、升温及时间的综合作用下 性能的特征值。
★ 荷重软化温度的测定一般是加压0.2MPA（隔热 定形耐材制品0.05MPA），从试样膨胀的最高点 压缩至它原始高度的0.6%为软化开始温度（国际 标准为0.5%），4%为软化变形温度，40%为变 形温度。
耐火材料PPT课件
18
三、耐火材料的热学及电学性质
❖ 1．热膨胀性 包括线膨胀系数和体积膨胀系数； ❖ 2．导热性 导热系数； ❖ 3．比热容 常压下加热一公斤材料使之升高1℃
所需要的热量（kJ） ❖ 4．导电性 电阻率。碳质和碳化硅质材料为导
体，一般耐火材料为不良导体，但温度大于 1000℃时导电性明显提高，熔融时导电能力很 强。
10
❖ 6. 按标准和尺寸分为：
❖
标准砖;
❖
异型砖;
❖
管形材;
❖
耐火器皿；
11
❖ 7. 按使用场合：
❖
冶金用;
❖
水泥窑用;
❖
玻璃窑用;
❖
陶瓷窑用;
❖
锅炉用。
12
三、耐火材料的组成
❖ 1．化学成分：主成分、杂质成分（有害）和外 加组分（有益）；
❖ 2. 物相组成：主晶相、次晶相和基质。
13
第二节 耐火材料的性质
而不易损毁的性能。 ❖ 6. 耐真空性 材料在真空和高温下服役时的耐久性，因
高温减压时耐火材料中有些组分极易挥发。
21
第三节 耐火材料的生产过程
22
❖ 原料加工→配料→混炼→（成型）→干燥→烧 成（熔制）→（成型）→检验→成品
❖ 即耐火材料的生产过程与陶瓷或玻璃的生产过 程相似。
23
第二章 耐火材料各论
33
第三节 镁质耐火材料
34
为典型的碱性耐火材料。种类较多。
24
第一节 硅质耐火材料
25
为典型的酸性耐火材料。
26
一、二氧化硅的相变
❖ 不同晶型之间的转变称为迟钝型转变，如：石 英→鳞石英→方英石。是不可逆的。
❖ 同一晶型之间的转变称为快速型转变，如：α石 英→β石英→γ石英。是可逆的。
三、耐火材料的热学及电学性质
❖ 1．热膨胀性 包括线膨胀系数和体积膨胀系数； ❖ 2．导热性 导热系数； ❖ 3．比热容 常压下加热一公斤材料使之升高1℃
所需要的热量（kJ） ❖ 4．导电性 电阻率。碳质和碳化硅质材料为导
体，一般耐火材料为不良导体，但温度大于 1000℃时导电性明显提高，熔融时导电能力很 强。
10
❖ 6. 按标准和尺寸分为：
❖
标准砖;
❖
异型砖;
❖
管形材;
❖
耐火器皿；
11
❖ 7. 按使用场合：
❖
冶金用;
❖
水泥窑用;
❖
玻璃窑用;
❖
陶瓷窑用;
❖
锅炉用。
12
三、耐火材料的组成
❖ 1．化学成分：主成分、杂质成分（有害）和外 加组分（有益）；
❖ 2. 物相组成：主晶相、次晶相和基质。
13
第二节 耐火材料的性质
而不易损毁的性能。 ❖ 6. 耐真空性 材料在真空和高温下服役时的耐久性，因
高温减压时耐火材料中有些组分极易挥发。
21
第三节 耐火材料的生产过程
22
❖ 原料加工→配料→混炼→（成型）→干燥→烧 成（熔制）→（成型）→检验→成品
❖ 即耐火材料的生产过程与陶瓷或玻璃的生产过 程相似。
23
第二章 耐火材料各论
33
第三节 镁质耐火材料
34
为典型的碱性耐火材料。种类较多。
24
第一节 硅质耐火材料
25
为典型的酸性耐火材料。
26
一、二氧化硅的相变
❖ 不同晶型之间的转变称为迟钝型转变，如：石 英→鳞石英→方英石。是不可逆的。
❖ 同一晶型之间的转变称为快速型转变，如：α石 英→β石英→γ石英。是可逆的。
耐火材料基础知识ppt课件
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耐火材料是一个很大的概念范畴。不仅仅是我们生产实习中看到的砖 头，而是各种形状，各种结构，多种材料的有机复合等。
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透气砖（porous plug）：由弥散型向定向型发展，材质（刚 玉、铬刚玉）质浇注料浇注而成，但与包衬寿命难以同步 快速更换透气砖系统：底板焊在钢包底部，安装时夹持装置 夹住透气砖并使其就位在中心位置上，更换时松脱楔形砖。
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镁铁砖
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1、硅质原料：
硅微粉主要包括：硅灰、硅石微粉体、熔融石英微粉 硅灰：球状，d＜1μm。 SiO2 ＞90％，是生产硅铁合金时产 生的工业副产品。主要用于不定形耐火材料、碳化硅窑具。
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2.半硅质耐火原料 包括：叶蜡石、硅藻土等，其中SiO2大于65％。 叶蜡石(Al2O3 • 4SiO2 • H2O)砖主要应用于普通钢包，也可 用于铁水包，效果优于粘土砖。 硅藻土：主成分为SiO2，呈疏松土状，空隙率达80％～90 ％，能吸收本身重量1.5～4倍的水。主要用于生产保温材料 ，填料和滤剂等。 工业电瓷：主要成分Al2O3 、SiO2 以及K2O等
耐火材料在各行业用量：
2010年耐火制品产量约为 2000-3000万吨
有色、化工
13% 建材
17% 钢铁冶金
70%
3
钢铁冶炼过程
采矿
选矿
烧结 炼焦
炼铁
三脱 炉外精炼
LF精炼炉 ANS-OB
喂丝 VD真空脱气 RH真空处理
转炉炼钢 连铸
轧钢
耐火材料的应用
炼铜的闪速炉
3万吨/年硫化碱 生产线
无机化学 有机化学 分析化学 物理化学 硅酸盐物理化学 材料科学基础
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耐火材料讲义PPT课件
对不合格的耐火砖进行返 工或报废处理，防止不合 格品流入市场。
04 耐火材料的应用领域
钢铁工业
熔炼与连铸
耐火材料用于制造钢包、中间包 、滑动水口等，保护钢水不被氧 化，提高产品质量。
轧钢与锻造
耐火材料用于制造加热炉炉衬， 减少能源损失，提高加热效率。
有色金属工业
铝冶炼
耐火材料用于制造铝熔炼炉炉衬，保护铝液不被氧化，提高铝产品质量。
06 案例分析：某耐火材料公 司的成功经验
公司概况与市场定位
公司成立时间
01
成立于XXXX年，是国内较早进入耐火材料行业的公司之一。
公司规模
02
拥有员工XXX余人，其中研发人员占比XX%。
市场定位
03
专注于高端耐火材料的研发、生产和销售，服务于国内外钢铁、
有色金属、玻璃等高温工业领域。
技术创新与产品开发
公司建立了专业的客户服务团队，为客户提供全方位的技术支持和售后服务，及时解决客户问题，提 高客户满意度。
环境友好与可持续发展
环境友好
公司注重环境保护，采用环保材料和工 艺，减少生产过程中的环境污染。
VS
可持续发展
公司积极履行社会责任，推动产业升级和 绿色发展，实现可持续发展。
THANKS FOR WATCHING
铜冶炼
耐火材料用于制造铜熔炼炉炉衬，保护铜液不被氧化，提高铜产品质量。
陶瓷与玻璃工业
陶瓷烧成
耐火材料用于制造陶瓷烧成窑炉的炉 衬，保护陶瓷制品不被氧化或污染。
玻璃熔炼与连铸
耐火材料用于制造玻璃熔窑的炉衬和 玻璃液输送管道，确保玻璃液的纯度 和质量。
能源与环保领域
煤化工
耐火材料用于制造煤气化炉炉衬，保护炉体免受高温和化学侵蚀。
04 耐火材料的应用领域
钢铁工业
熔炼与连铸
耐火材料用于制造钢包、中间包 、滑动水口等，保护钢水不被氧 化，提高产品质量。
轧钢与锻造
耐火材料用于制造加热炉炉衬， 减少能源损失，提高加热效率。
有色金属工业
铝冶炼
耐火材料用于制造铝熔炼炉炉衬，保护铝液不被氧化，提高铝产品质量。
06 案例分析：某耐火材料公 司的成功经验
公司概况与市场定位
公司成立时间
01
成立于XXXX年，是国内较早进入耐火材料行业的公司之一。
公司规模
02
拥有员工XXX余人，其中研发人员占比XX%。
市场定位
03
专注于高端耐火材料的研发、生产和销售，服务于国内外钢铁、
有色金属、玻璃等高温工业领域。
技术创新与产品开发
公司建立了专业的客户服务团队，为客户提供全方位的技术支持和售后服务，及时解决客户问题，提 高客户满意度。
环境友好与可持续发展
环境友好
公司注重环境保护，采用环保材料和工 艺，减少生产过程中的环境污染。
VS
可持续发展
公司积极履行社会责任，推动产业升级和 绿色发展，实现可持续发展。
THANKS FOR WATCHING
铜冶炼
耐火材料用于制造铜熔炼炉炉衬，保护铜液不被氧化，提高铜产品质量。
陶瓷与玻璃工业
陶瓷烧成
耐火材料用于制造陶瓷烧成窑炉的炉 衬，保护陶瓷制品不被氧化或污染。
玻璃熔炼与连铸
耐火材料用于制造玻璃熔窑的炉衬和 玻璃液输送管道，确保玻璃液的纯度 和质量。
能源与环保领域
煤化工
耐火材料用于制造煤气化炉炉衬，保护炉体免受高温和化学侵蚀。