耐火材料的标准

可塑性的测量有可塑性指数法与可塑性指标法，也有用可塑水分来衡量的。可塑性指数是指泥
料呈可塑状态时，含水量的变化范围，其值等于液性限度（液限）和塑性限度（塑限）之差。液限
是泥料呈可塑状态时的上限含水量，当含水量超过液限时，泥料呈半固体状态。液限与塑限之差，
以百分数表示即为可塑性指数。
可塑性指标代表泥料的成型性能。方法是将泥团加工成直径为45mm的球体，置入可塑仪中，加
在实际生产中，增加原料可塑性的主要方法有： ① 选料，除去其中的非可塑性杂质，如石英等； ② 将选料细磨，增加其分散度； ③ 加入适量可塑性物质结合剂，如纸浆废液、糊精等； ④ 对泥料进行真空挤出处理； ⑤ 延长困料时间。 原料的结合性是指粘土类原料与非塑性原料结合，形成可塑性泥团并具有一定的干燥强度能力。 结合粘土的结合性通常以能够形成可塑性泥团时所加入标准石英砂（颗粒组成0.25～0.15mm占70％， 0.15～0.09mm占30％）的数量和干燥后的抗折强度来反映。一般可塑性强的粘土，其结合能力也强 （也有例外，如南宁球粘土很纯而粒度细，可塑性很好。但因表面能大吸附水多，干燥时脱水收缩 大，产成的裂隙多致使干燥强度差。其可塑性指数可达36～47，而抗折强度仅为0.48Mpa。
表1耐火可塑料的技术性能 指标 粘土质 高铝质 刚玉质 AL2O3/% 54.5 77.0 90.0 加热线变化/% （110℃，24h) 1500℃，24h
-0.35 +1.96 / / -0.47 +0.40 -0.10 -0.80 抗折强度/MPa （110℃，2h） 6.3 5.3 13.2 热态耐折强度/MPa （1000℃，1h) 1.0 1.3
颗粒尺寸分布的测定通常用筛分分析与颗粒分析仪。筛分分析有干法筛分与水法筛分。由于受
筛网孔径的限制，筛分分析适合于做较粗颗粒（＞10μm）的颗粒分布测定。颗粒分析仪通常用于黏
土及微分等级细颗粒的尺寸分布测定。
二、 细度与比表面积
细度表示粉状原料的粗细程度，常以标准筛的筛余百分数或比表面积表示，也可用颗粒大小的
可塑料特别适用于钢铁工业中各种加热炉、均热炉、退火炉、热风炉、烧结炉等。也可用于水 泥回转窑、小型电弧炉的炉盖、高温炉的炉嘴以及其他的相似部位。使用温度主要依用粒状和粉状 料的品质而异。如普通粘土质料可用于1300~1400℃温度下；优质料可用于1400~1500℃温度下；高 铝质料可用于1600~1700℃甚至更高；铬质料可用于1500~1600℃。
耐火原料的工艺性质

2009.03.17
耐火原料的公益性质主要取决于原料的矿务组成与颗粒组成，与耐火材料的制造工艺密切相关。
这类性质主要有粒度与颗粒尺寸分布，细度与比表面积，可塑性与结合性，干燥收缩与烧成收缩，
烧结温度与烧结范围等。
一、 粒度与颗粒尺寸分布
粒度是指耐火原料的颗粒大小。颗粒尺寸分布（Particle Size Distribution,简写PSD）是指
连续的、不同粒度级别（以mm，μm或筛孔网目表示）范围内，各粒度级别的颗粒所占的重量百分比。
粘土类原料的颗粒尺寸分布对其可塑性、干燥性能、烧成性能都有很大影响。原料的颗粒尺寸分布
对耐火制品的体积密度、气孔率、机械强度及热震稳定性等的影响也十分明显。要想得到质量稳定
的耐火材料，除对原料的化学矿物组成有所要求外，对其颗粒尺寸分布也应有明确要求。
当中长期不变，必须采取缓凝措施。 （2）可塑料的硬化与强化度。普通可塑料属火硬性。由于其中无化学结合剂，在未烧结前的强度很 低，但在一定温度下，强度虽温度的升高而增加。在高温烧结后，冷态强度大增。热态强度随温度 上升而降低。 加有硅酸钠的可塑料在施工后强度变化很快，只要适当控制干燥速度，不易产生干缩裂纹，在施工 后可较快的拆模。含有此种结合剂的可塑料益用于建造工期较长的大型窑炉和用于炉顶等处。 磷酸铝是在可塑料中使用最为广泛的一种热用性结合剂，施工后经干燥和烘烤可获得很高的强度。 （3）可塑料加热过程中的收缩。可塑料中含有较多的粘土和水分，在干燥和加热过程中，往往产生 很大的收缩。如不加助胀剂的可塑料干缩4%左右，在1000℃以上即产生明显收缩，在1100℃~1350℃ 温度范围内出现收缩比率可达7%。 一般而言，由于可塑料中含有相当大数量的粘土，其高温负荷下的变形，一般较其他不定形材料为 高。故对其体积稳定性常视为一项重要的技术指标，并作为质量分级的重要内容。如有的国家规定： 高级粘土制可塑料加热到1400℃冷后的收缩率应不大于4%；特级粘土可塑料加热到1600℃冷后收缩 应在2.5%以下。 （4）可塑料的抗热震性。与相同材料的烧结耐火制品和其他不定型耐火材料相比，可塑料的抗热震 性好，由于可塑料的抗热震性较高，故用于温度变化较大之处为益。 常用的耐火材料有粘土质、高铝质和刚玉质，其技术性能见图1
/%
1300℃，3h
±2
±2
1350℃,3h
±2
±2
1450℃，3h
±2
±2
1500℃，3h
±2
±2
1600℃，3h
±2
±2
1600℃，3h
±2
±2
110℃干燥后强度/MPA不小于
耐压
5.88
1.96
抗折
1.47
0.49
可塑性指数/%15~4015~0含水铝/%不大于
13.0 13.0 二、可塑料的配制和应用
重力压缩至开始出现裂纹为止。可塑性指标是泥球在外力作用下的变形程度，即应力与应变之乘积， 计算公式如下：
可塑性指标 S＝（d－b）G 式中：d——泥球原始直径，cm；
b——受重力压缩后泥球的高度，cm； G——泥球受压而出现第一条裂纹时的载荷，kg 粘土的可塑性按可塑性指数或可塑性指标可以分为四级，其对应关系如表1所列。
不定形耐火材料 2009.03.17 耐火可塑材料是由粉粒状物料与可塑粘土等结合剂和增塑剂配合，加少量水分，经充分混练，所组 成的一种成硬泥膏状并在较长时间内保持较高的可塑性的不定型耐火材料。 粒状和粉状料是可塑料的主要成分，一般约占总重的70%~85%。它可由各种材质的耐火材料组成，并 常依材质对可塑料进行分类并命名。由于这种不定型耐火材料主要用于不直接与熔融物接触的各种 加热炉，一般多采用粘土熟料和高铝制熟料。制造轻制可塑料可采用轻制粒状料。有时为某种特殊 要求，也可采用硅石、烧结和电熔刚玉、铬制、碳化硅、锆英石和碳制材料。 可塑性粘土是可塑料的重要组成。虽仅占可塑料的总重的10%~25%，但它对可塑料和其他硬化体的结 合强度，对可塑料的可塑性，对可塑料和其硬化体体积的稳定性和耐火性却影响很大。在一定意义 上，在粘土的数量和性质决定着可塑料的性质。 一、可塑料的性质 （1）可塑料的工作性质。一般要求可塑料应具有较高的可塑性，而且长时间存储后仍具有一定的可 塑性。 欲使可塑料的可塑性在在其保存期内无显著的降低，不能采用水硬性结合剂。若采用气硬性结合剂， 在贮存时也必须采取密封式措施。但是由于其中有些结合剂仍可能继续凝结，使可塑性逐渐丧失。 当可塑料含水较高时，也易因保水性降低，使水分散失而变硬。为保持可塑料的可塑性在贮存过程
耐火材料的标准
1一般规定 3．1.1高炉及其附属设备各部位砌体的砖缝厚度应符合《工业炉砌筑工程施工及验收规范》表5.1.1 规定的数值。—GBJ211-87第5.1.1条 3．1.2砌筑高炉及其附属设备的允许误差应符合《工业炉砌筑工程施工及验收规范》表5.1.2的规定。 —GBJ211-87第5.1.2条 3．1.3 高炉、热风炉及其热风管各孔、洞砌体，宜用组合砖砌筑。组合砖砌体下的炉墙上表面标高 误差不应超过0～-5mm。—GBJ211-87第5.1.3条 3．1.4 耐火材料和制品的品种、牌号，泥浆的品种、牌号、配合比、稠度，必须符合《工业炉砌筑 工程质量检验平定标准》（GB50309--92）第3.2.1条的规定。 3．2高炉 3．2.1 砌筑前应校核炉口钢圈中心对炉底基中心的位移。炉底、炉缸砌体的标高，应以出铁口中心 为基准。炉底、炉缸砌体的标高，应以出铁口中心为基准。—GBJ211-87第5.2.1条 3．2.2 高炉各部位的炭素捣打料，应按《工业炉砌筑工程施工及验收规范》第三章第四节的要求施 工。当采用压缩比检查捣打料捣实密度时，其压缩比为：炉底垫层不小于45%；砌体与冷却壁（或炉 壳）之间的缝隙不应小于40%。高炉热捣炭素料（粗缝糊）的加热温度不应超过120℃。—GBJ211-87 第5.2.3条 3．2.3 高炉炉底 a.砌体砖缝的泥浆饱满度必须大于95%。 b.炉底上表面与出铁口中心的距离，每层炉底的砌筑中心线与出铁口中心线的交错角度，均必须符 合设计要求。—GB 50903-92第5.1.3条 c.每层炉底均应从中心十字形开始砌筑，并必须保持十字形的相互垂直。—GBJ211-87第5.2.20第条。 d.炉底炭素捣打料垫层，应配料正确，拌合均匀，松铺厚度符合规定，捣打密实、无空鼓，捣实后 的容重或压缩比达到设计或《工业炉砌筑工程施工及验收规范》GBJ211-87的规定值。表面各点的相 对标高差不超过5mm，平整误差不超过2mm。—GB 50903-92第5.1.5条 e. 满铺炭砖炉底上下两层炭砖列的纵向中心线，应交错成30°～60°角，并均应与出铁口中心线交 错成30°～60°角。—GBJ211-87第5.2.7条 f. 环状炭砖的放射缝，应与半径方向相吻合。砌体内上下层的砖缝应交错；表面平整误差和径向倾 斜度的误差不超过2mm。炭砖砌体与高铝砖之间缝隙的炭素捣打料捣实后的压缩比不小于45%。 —GB 50309-92第5.1.7条
表1粘土的可塑性等级 可塑性等级 可塑性指数/％ 可塑性指标/kg·cm 强塑性 中塑性 弱塑性 非塑性 ＞15 7～15 1～7 ＜1 ＞3.6 2.5～3.6 ＜2.5 －
影响粘土可塑性的因素很多。一种是粘土矿物的生成年代、矿物种类、结晶形态和结晶度。由 有序度高的高岭石组成的高岭土，可塑性低；由有序度低的高岭石组成的高岭土则与之相反。另外 粘土的粒度、阳离子交换性、可交换性阳离子种类均影响其可塑性。几种常用结合粘土的可塑性对 比列于表２中。
粘土名称 生成年代 高岭石有序度 粒度 可塑性指数/％ 耐火粘土 软质 古生代 有序及无序 细 一般7～15，可达26 半软质 古生代 有序及无序 稍细 一般1～7，可达12 硬质 古生代 常为有序
粗 深加工后，可达12～24 高岭土 新、中生代 无序及有序 稍细 一般3～9，加工后可达24 多水高岭土 新生代 10A埃洛石 很细 一般15～38，可达45 球粘土 新生代 常为无序 很细 一般20～36，可达47
可塑料的配制过程，一般是先进行配料，再经混练和脱气并积压成条，最后经切割或再积压成 块、饼或其他需要的形状，密封贮存，供应使用。有的也使用其他密实化手段，如经震实、压实等 制成块。
可塑料在施工时勿需特别的技术。当用于制成炉衬时，将可塑料从密封容器中取出，铺在吊挂 砖或挂钩之间，用木锤或气锤分层（每层50~70mm）捣实，制成需要的形状。在可塑料尚为硬化时， 用修理工具削去捣实时挤出的余料，休整外形，进行表面加工。修理后，为便于使其中水分排除， 每隔一定间隔打通气孔。最后根据设计留胀缩缝。若用于制整体炉盖，可先在底模上施工，经干燥 后再吊起。
表3 粘土质和高铝质耐火可塑料的理化指标
类别
A类
B类
牌号
SG1
SG2
SG3
SG4
SG5
SG6
SD1
SD2
SD3
SD4
SD5
SD6
AL2O3/%
不小于
48
60
70 48 60 70 耐火度/℃
不低于
1580
1690
1730
1770
1790
1790
1580
1690
1730
1770
1790
1790
烧后线变化率
百分比组成或单位重量物料的平均直径来表示。细度与粒度没有严格的区别，只是前者习惯于细粉
状原料粗细程度的表示。
比表面积是指单位质量的原料所具有的表面积，单位为m2/g。比表面积分外表面积和内表面积。
理想的非孔性原料只有外表面积；但带有气孔的原料除外表面积之外尚有内表面积。比表面积的测
定方法较多，常用的有气体吸附法、有机分子吸附法和透气法等。
>20 最高使用温度/℃ 1500 1600 1900 标准YB-T5115-93将粘土质和高铝质耐火可塑料按强度和耐火度分为A、B两类，参见表2，其理化指 标参见3的规定。
表2 粘土质和高铝质耐火可塑料的类别和牌号 类别 牌号 类别 牌号 A类 SG1 B类 SD1 SG2 SD2 SG3 SD3 SG4 SD4 SG5 SD5 SG6 SD6
三、 可塑性与结合性
物质受外力作用后发生变形而不产生裂纹，在外力解除后，变形的形态仍然保留而不再恢复原
状的性能称为可塑性。可塑性是结合粘土的一个重要的成型工艺指标。可塑性与固体颗粒吸附水的
性能、比表面积和水量有关，如黏土加水后，由于在大量黏土颗粒表面吸附一层水膜，使颗粒间既
便于在外力作用下滑移，又具有一定的结合力，因而具有较高的可塑性。