第三章硅酸铝系耐火材料-硅质耐火材料
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0
1630
1.61
13
1.96
不同密度硅砖化学矿物组成对比
化学成分 矿物组成
％
LOI SiO2 TiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO Na2O K2O ％
石英 鳞石英 方石英
普通硅砖 高密度硅砖 超高密度硅砖
0.18 95.60 0.10 0.95 0.55 2.00 0.06 0.06 0.18
2019/9/21
材料科学与工程学院
6
表 Al2O3-SiO2 系耐火材料的分类及主要矿相
制品名称 硅质
Al2O3含量，% 主要矿相
化学性质
＞93%(SiO2) 鳞石英、方石英 酸性 残余石英、玻璃相
Hale Waihona Puke Baidu
半硅质
15~30
石英变体、莫来石、 半酸性 玻璃体
粘土
30~46
莫来石~50%）
弱酸性
石英变体、玻璃体
第三章 硅酸铝系耐火材料
Refractories of Al2O3-SiO2 system
本章重点：
◆ Al2O3-SiO2二元系统←结晶效应 ◆ 杂质对Al2O3-SiO2二元系统的影响←玻璃效应 ◆ Al2O3-SiO2系制品的生产工艺 ◆ Al2O3-SiO2系制品的性能
2019/9/21
材料科学与工程学院
2019/9/21
材料科学与工程学院
8
5 Al2O3-A3S2子体系
A3S2熔点为1850℃， Al2O3：2050 ℃ 以及低共熔点1840℃，都很高，因此莫来石 和刚玉质的耐火材料性能优良。
Al2O3含量高，则刚玉生成量越高， 使液相生成温度越高。
2019/9/21
5、结论： 固液相数量及其比例、共熔温度、
2
概况
Al2O3- SiO2系耐火材料:硅质、硅酸铝质、 氧化铝质。 硅质—SiO2 ： SiO2 >93% 硅酸铝质— Al2O3,SiO2
半硅质： Al2O3:15~30%，酸性，略有膨胀（不定型 耐火材 料的膨胀剂）; 粘土质： Al2O3 : 30~46%（我国为48%），具有较高的高温 性能，适应性强；陶瓷的主要原料; 高铝质： Al2O3 : >46% ，（又可分为I 、II 、III等三 等， 耐火度和热震性随A3S2 、 Al2O3 量变化；
E1点距SiO2 一侧很近, 如果在SiO2 中加 入1%的Al2O3,根据杠杆规则,在1587℃将会 产生1:5.5=18.2%的液相.
所以,硅砖中要防止Al2O3混入.
②1587~1700℃，液相线较陡（说明 液相增加速度慢）;1700℃以上，液相
线较平（说明液相增加速度较快）
*以上说明：粘土制品的荷重软化开始温度低， 荷重软化温度范围宽。
Ⅲ等高铝砖 46~60
莫来石（60~70%） 弱酸性 石英变体、玻璃体
Ⅱ等高铝砖 60~75
莫来石、少量刚玉、 弱酸性 玻璃体
Ⅰ等高铝砖 75
莫来石、刚玉、少 似中性 量玻璃体
2刚019玉/9/2砖1
95~99
材料科学刚与工玉程学、院少量玻璃体 中性
7
4、A3S2-SiO2子系统
①SiO2与莫来石之间有一低共熔点 (1587±10℃),共溶组成为Al2O3： 5.5%,SiO2 ：94.5%.
＜1
63
18
0.14 95.85 0.07 0.96 0.59 2.10 0.06 0.08 0.10
＜1
61
21
0.16 96.06 0.07 0.85 0.54 1.96 0.15 0.07 0.14
＜1
53
莫来石组成： Al2O3：71.8%, SiO2 ：28.2% 熔点：1850℃
实际上,莫来石组成不固定, Al2O3：72-78% 3、高A二l2O等3/）Si、O2刚>玉莫砖来基石本组晶成相的组高成铝为砖：（莫特来等石、、一刚等玉和
或刚玉。 粘来Al土石2O砖或3/S、SiiOO半22<硅。莫砖来和石硅组砖成基的本高晶铝相砖组（成低为二：等S、iO三2 、等莫）、
氧化铝质—Al2O3： Al2O3 >95%
2019/9/21
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3
按晶相组成可以分为：莫来石质、刚玉质、 刚玉-莫来石质。
应用：冶金工业（高炉、热风炉、蓄热室、 加热炉、 均热炉、退火炉及铸锭系统等）、 建材工业、机械工业、石油化工工业、动 力工业以及轻工 业等。
2019/9/21
耐火度（SK）
32 1/2
真比重
2.309
显比重
2.30
体积密度
g/cm3
1.80
显气孔率
％
21.6
透气度
cc/Sec
0.121
常温耐压强 度
MPa
60
抗折强度
MPa
室温
19
高温
1480℃
5
常温弹性模 数
MPa
1.30
热膨胀率 1000℃，％
1.17
重烧变形
1450℃×2h， ％
0
荷重软化点 T1
热传导率
材料科学与工程学院
4
§ 3.1 Al2O3-SiO2 系相组成情况
一、 Al2O3-SiO2 二元系的情况
1723
2050 可分为两个子二元系：
α- Al2O3-A3S2
A3S2-SiO2
72~78%
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5
1、IIA、l2IOII3等/Si高O2铝的质连，续粘变土化质，、可半以硅生质产、出硅刚质玉耐质火、材I、料； 2、莫来石组成为产品种类明显变化的分界 线；
℃ Kcal/m·h·℃
1620
2019/9/21
350℃
材料科学与工程学院
800℃
33 2.311 2.30 1.85 19.5 0.103
62
19.9 5.5 1.35 1.20 0
1630
1.39 1.66
32 2.302 2.26 1.93 14.6 0.035
95
21.1 11.6 1.76 1.18
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11
简介 :
一、定义及分类
定义: 以SiO2为主要成分（93-98%）的耐火制 品,包括硅砖、特种硅砖、石英玻璃及其制品。
分类: 普通硅砖 高密度硅砖→超高密度硅砖
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12
不同密度硅砖物理性能对比
普通硅砖 高密度硅砖 超高密度硅砖
及液相随温度升高的增长速度决定 制品的高温性能。
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9
SiO2-Al2O3系组成与耐火度间的关系
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10
3.2 硅质耐火材料
Refractories of SiO2 system
本节重点：
◆ SiO2变体及晶型转变 ◆ 鳞石英的熔点及结晶特性 ◆ 矿化剂的选择原则及其种类 ◆ 硅砖的生产工艺及其性能
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不同密度硅砖化学矿物组成对比
化学成分 矿物组成
％
LOI SiO2 TiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO Na2O K2O ％
石英 鳞石英 方石英
普通硅砖 高密度硅砖 超高密度硅砖
0.18 95.60 0.10 0.95 0.55 2.00 0.06 0.06 0.18
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表 Al2O3-SiO2 系耐火材料的分类及主要矿相
制品名称 硅质
Al2O3含量，% 主要矿相
化学性质
＞93%(SiO2) 鳞石英、方石英 酸性 残余石英、玻璃相
Hale Waihona Puke Baidu
半硅质
15~30
石英变体、莫来石、 半酸性 玻璃体
粘土
30~46
莫来石~50%）
弱酸性
石英变体、玻璃体
第三章 硅酸铝系耐火材料
Refractories of Al2O3-SiO2 system
本章重点：
◆ Al2O3-SiO2二元系统←结晶效应 ◆ 杂质对Al2O3-SiO2二元系统的影响←玻璃效应 ◆ Al2O3-SiO2系制品的生产工艺 ◆ Al2O3-SiO2系制品的性能
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8
5 Al2O3-A3S2子体系
A3S2熔点为1850℃， Al2O3：2050 ℃ 以及低共熔点1840℃，都很高，因此莫来石 和刚玉质的耐火材料性能优良。
Al2O3含量高，则刚玉生成量越高， 使液相生成温度越高。
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5、结论： 固液相数量及其比例、共熔温度、
2
概况
Al2O3- SiO2系耐火材料:硅质、硅酸铝质、 氧化铝质。 硅质—SiO2 ： SiO2 >93% 硅酸铝质— Al2O3,SiO2
半硅质： Al2O3:15~30%，酸性，略有膨胀（不定型 耐火材 料的膨胀剂）; 粘土质： Al2O3 : 30~46%（我国为48%），具有较高的高温 性能，适应性强；陶瓷的主要原料; 高铝质： Al2O3 : >46% ，（又可分为I 、II 、III等三 等， 耐火度和热震性随A3S2 、 Al2O3 量变化；
E1点距SiO2 一侧很近, 如果在SiO2 中加 入1%的Al2O3,根据杠杆规则,在1587℃将会 产生1:5.5=18.2%的液相.
所以,硅砖中要防止Al2O3混入.
②1587~1700℃，液相线较陡（说明 液相增加速度慢）;1700℃以上，液相
线较平（说明液相增加速度较快）
*以上说明：粘土制品的荷重软化开始温度低， 荷重软化温度范围宽。
Ⅲ等高铝砖 46~60
莫来石（60~70%） 弱酸性 石英变体、玻璃体
Ⅱ等高铝砖 60~75
莫来石、少量刚玉、 弱酸性 玻璃体
Ⅰ等高铝砖 75
莫来石、刚玉、少 似中性 量玻璃体
2刚019玉/9/2砖1
95~99
材料科学刚与工玉程学、院少量玻璃体 中性
7
4、A3S2-SiO2子系统
①SiO2与莫来石之间有一低共熔点 (1587±10℃),共溶组成为Al2O3： 5.5%,SiO2 ：94.5%.
＜1
63
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0.14 95.85 0.07 0.96 0.59 2.10 0.06 0.08 0.10
＜1
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0.16 96.06 0.07 0.85 0.54 1.96 0.15 0.07 0.14
＜1
53
莫来石组成： Al2O3：71.8%, SiO2 ：28.2% 熔点：1850℃
实际上,莫来石组成不固定, Al2O3：72-78% 3、高A二l2O等3/）Si、O2刚>玉莫砖来基石本组晶成相的组高成铝为砖：（莫特来等石、、一刚等玉和
或刚玉。 粘来Al土石2O砖或3/S、SiiOO半22<硅。莫砖来和石硅组砖成基的本高晶铝相砖组（成低为二：等S、iO三2 、等莫）、
氧化铝质—Al2O3： Al2O3 >95%
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3
按晶相组成可以分为：莫来石质、刚玉质、 刚玉-莫来石质。
应用：冶金工业（高炉、热风炉、蓄热室、 加热炉、 均热炉、退火炉及铸锭系统等）、 建材工业、机械工业、石油化工工业、动 力工业以及轻工 业等。
2019/9/21
耐火度（SK）
32 1/2
真比重
2.309
显比重
2.30
体积密度
g/cm3
1.80
显气孔率
％
21.6
透气度
cc/Sec
0.121
常温耐压强 度
MPa
60
抗折强度
MPa
室温
19
高温
1480℃
5
常温弹性模 数
MPa
1.30
热膨胀率 1000℃，％
1.17
重烧变形
1450℃×2h， ％
0
荷重软化点 T1
热传导率
材料科学与工程学院
4
§ 3.1 Al2O3-SiO2 系相组成情况
一、 Al2O3-SiO2 二元系的情况
1723
2050 可分为两个子二元系：
α- Al2O3-A3S2
A3S2-SiO2
72~78%
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5
1、IIA、l2IOII3等/Si高O2铝的质连，续粘变土化质，、可半以硅生质产、出硅刚质玉耐质火、材I、料； 2、莫来石组成为产品种类明显变化的分界 线；
℃ Kcal/m·h·℃
1620
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350℃
材料科学与工程学院
800℃
33 2.311 2.30 1.85 19.5 0.103
62
19.9 5.5 1.35 1.20 0
1630
1.39 1.66
32 2.302 2.26 1.93 14.6 0.035
95
21.1 11.6 1.76 1.18
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11
简介 :
一、定义及分类
定义: 以SiO2为主要成分（93-98%）的耐火制 品,包括硅砖、特种硅砖、石英玻璃及其制品。
分类: 普通硅砖 高密度硅砖→超高密度硅砖
2019/9/21
材料科学与工程学院
12
不同密度硅砖物理性能对比
普通硅砖 高密度硅砖 超高密度硅砖
及液相随温度升高的增长速度决定 制品的高温性能。
材料科学与工程学院
9
SiO2-Al2O3系组成与耐火度间的关系
2019/9/21
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3.2 硅质耐火材料
Refractories of SiO2 system
本节重点：
◆ SiO2变体及晶型转变 ◆ 鳞石英的熔点及结晶特性 ◆ 矿化剂的选择原则及其种类 ◆ 硅砖的生产工艺及其性能