耐火材料知识培训

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力学性能
常温耐压强度----耐火材料在一定温度下，单位面积 上所能承受而不破坏的极限荷载。 其它几个强度指标：常温抗折强度、高温耐压强度 、高温抗折强度、抗拉（弯曲和扭转应力）强度 弹性模量----是用于分析耐火材料制品在使用过程中 受热所产生的应力和应变特性。
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使用性能
耐火度----指材料在使用过程中抵抗高温作用而不熔融的性能指 标，（耐火度的定义：耐火材料在无荷重时抵抗高温而不熔化 的性质称为耐火度）。 荷重软化温度----指耐火制品在2kg/cm2的压力下开始软化变形 0.6%的温度。（表示耐火材料在对高温和荷重同时作用的抵抗 能力）。 高温蠕变性能----指制品在高温和一定荷重下承受小于极限强度 的某一恒定荷重时，产生塑性变形，变形量随时间的增长逐渐 增加，甚至造成材料的破坏，称这种现象耐火材料的蠕变。 重烧线收缩----指制品在高温下长期使用时，相成分继续变化， 产生再结晶和进一步烧结等现象所出现的不可逆收缩。重烧线 收缩指标表征制品高温体积稳定性。 热稳定性----即耐火制品耐崩裂性（抵抗发生碎裂或破裂）和抗 热震性（抵抗急冷急热而不破裂的能力）。影响热震稳定性的 因素：1、热应力；2、缓冲应力；3、制品的机械强度 抗渣性----是指制品抵抗化学侵蚀的能力。
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2、灰缝的厚度------用塞尺进行检查，塞尺的宽度为15mm， 厚度等于被检查的灰缝厚度。如果相应的塞尺伸入灰缝的深 度不超过20 mm ，该灰缝认为合格。 3、灰缝的饱满度------用网格进行检查，网格的长宽应和砖的 尺寸一致，工业炉窑的灰浆饱满度应大于 90 %。 4、膨胀缝的设置：
工业炉窑在加热过程中，炉墙受温度的影响而膨胀，为了补 偿这部分的膨胀，在砌筑工业炉窑时，应该留有一定的余地，这 就是要讲的膨胀缝。 膨胀缝的留置，一般是根据耐火材料砌体的材质和使用温度 的影响，来确定膨胀缝的宽度，由设计时确定。
4.经常使用的特殊材料有刚玉砖、直接结合镁铬砖、碳化硅砖、氮化硅 结合碳化硅砖,氮化物、硅化物、硫化物、硼化物、碳化物等非氧化物 耐火材料;氧化钙、氧化铬、氧化铝、氧化镁、氧化铍等耐火材料。
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四、耐火材料的物理性能包括那些？
气孔率、体积密度、吸水率、透气度、 气孔 结构性能： 孔径分布等 热导率、热膨胀系数、比热、热容、导温系数、热发射率 热学性能： 耐火材料
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前 言
随着新型干法窑的出现和窑的大型化发展， 窑的转速成倍的提高，窑内热力强度不断增大， 窑内耐火材料所受的热应力、机械应力和化学应 力等都相应增加，对耐火材料本身的材质、物理 性能、化学性能都提出了更高的要求。 据国内外的资料介绍，耐火材料本身的性能、 砌筑质量和窑的热工制度对耐火材料寿命的影响 各占1/3 。
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主要成分 材料名称 主要使 用部位 ≥ 冷压强度 （MPa）
热膨胀率 （%） 1000℃值
热震稳定 性（次） 100 ℃水冷
0.20MPa 荷重软化 温度 T4 (℃)
一、碱性砖 镁铁尖晶石 烧成带
MgO(%) 88-91
AL2O3(%) 3.5
Fe2O3(%) 6 50 1.4 1200 ℃ 1.4 1200 ℃ 100 1700
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分 类
第二章、耐火材料砌筑基本常识
一、耐火砖砌筑施工要求






检修前做好充分的准备工作； 耐火砖砌筑前必须对壳体进行全面检 查，并打扫干净； 耐火砖与耐火泥浆必须匹配使用严禁相 互混用； 耐火砖砌筑之前应认真做好放线工作； 除窑内砖外其余部位耐火砖采用湿砌， 允许砖缝宽度≤2mm,灰缝中的火泥浆必 须饱满； 砌筑方式采用环向错缝砌法； 硅酸钙板要紧贴钢筒体，耐火砖要紧贴 硅酸钙板； 力求砖缝平直，为此要求砌筑施工前环 向2m要划环线，水平放线每隔1m要取 点划贯穿整个施工段的底（垂）线； 收口砖不可以二块连着放在一起，锁砖 一定要紧，收口砖不得小于原砖大小的 2/3； 环环间膨胀缝要求预留；
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Байду номын сангаас 1、热应力
热应力给耐火砖造成的损坏，主要表现为热震和过热 .
热震：窑运转时，窑内的烟气温度在2000℃，而窑料 的温度约在1450℃，二者温差约在600℃，窑每转一圈， 耐火砖就受到温差造成的热震应力的作用，而随窑的回 转逐步积累，最终导致耐火砖的损坏。如果频繁停窑则 温差更大，对耐火砖造成的热震损坏更严重 过热：就是窑内的温度太高，耐火砖承受不住而损坏。
凝结性、硬化性等。
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结构性能
体积密度----体积密度是指制品的干燥重量与总体积之比。 气孔率----是指材料所有开口气孔的体积与总体积之比。气孔 率的大小直接表征材料的致密程度，它于材料的某些物理性 能和使用性能相关，一般地讲，材料的气孔率减小，材料的 强度就越高，抗冲蚀性、耐侵蚀性、抗渣性能越强，导热系 数越大。 透气度----是指在一定时间内，由一定压力的气体，通过一定 厚度和断面的数量。透气度既能表征耐火材料抗渣性，又能 表征热量通过炉墙的热损失。




根据图纸和实际情况合理使用各种砖搭 配砌筑，严禁“起坡”现象。遇有筒体 不 平，可用稠胶泥找平，不得用纸板或其 它东西 衬垫； 窑内砌砖的基本要求：砖衬紧贴壳体， 砖与砖要靠严，砖缝直，交圈准，锁砖 牢，不错位，不下垂托空； 砌砖时要使用橡皮锤，严禁使用铁锤； 窑内砌砖插缝钢板要求：厚度一般在1～ 2mm，要求平整，不卷边，不扭曲，板 宽小于 砖宽约10mm，每条缝中只允许 使用一块钢 板，收口砖两侧不能同时打 钢板。每环砖钢板用量小于4块，且尽量 少用； 窑内施工注意事项：杜绝耐火砖出现以 下现象：大小头倒置、抽签、混浆、错 位、倾斜、灰缝不均、爬坡、重缝、张 口、脱空、毛缝、缺棱少角等。
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窑内耐火材料 的使用周期
耐火材料生产厂家 耐火材料生产设备状况 耐火材料的原料质量 耐火材料的产品质量
耐火材料使用厂家： 耐火材料的合理选用 耐火材料的干燥储存 耐火材料的砌筑质量
窑内生产状况： 1、热应力； 2、机械应力； 3、化学应力.
一般情况下，水泥回转窑烧成带耐火砖的平均使用周期 是8--10个月
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第一章、耐火材料基本知识
？？？ 一、 定 义
耐火材料
耐火材料一般是指耐火度在1580oC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，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。
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二、耐火材料的分类
酸性
普遍耐火材料 中性
1.按化学成分划分
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？？？
不定型耐火材料
定 义
不定型耐火材料是由合理级配的粒状和粉状 与结合剂共同组成的不经成型和烧成而直接使 用的耐火材料。
按工艺特性分类：浇注料，可塑料，捣打料，喷射料，投射 料，火泥，涂抹料。 按原料材质分类：硅质，粘土质，高铝质，镁质，白云石 质，铬质，含铬质等。 按结合剂品种分类：水玻璃结合，铝酸盐水泥结合，硅酸盐 结合，焦油沥青结合，酚醛树脂结合等。
盐渗透产生在窑内物料挥发的部位，挥发物冷凝后所生成的盐 渗透进入耐火砖内，侵蚀砖内的成分，致使砖体致密，随着挥发 冷凝过程的反复出现，致密部位随液相渗入，从砖面逐步深入到 砖内，最终导致耐火砖剥落损坏。
碱硫比(ASR) 碱硫比(ASR)的计算公式：
镁铝尖晶石 二、非碱性砖
过渡带
85-89 AL2O3(%)
9-12 SiO2(%) ZrO2(%)
50
100
1700
抗剥落砖
分解带、 三次风 管
70
8
45
0.4-0.5
≥20
1470
高强耐碱砖
预热器
≤30
≥65
70
0.7
25
1300
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耐火材料的砌筑方法对水泥回转窑来说是一个十 分重要的问题，对每一个筑炉工来讲，必须树立严格 的质量要求，要保证这一点，筑炉工就应具备熟练的 操作技术，同时还应有精工细作的工作作风和高度负 责的精神。 1、耐火砖砌筑的砖缝： 工业炉窑的砌筑要求有很多，但最重要、最基本的 要求是耐火材料砌体的密实度。砖缝的透气性、抗金属 熔液以及溶渣的渗透都应符合质量要求。耐火材料砌筑 应该使砌体成为一个整体，灰缝无疑是砌体的薄弱环节 ，灰缝比起耐火砖强度要差的多，因此无论是水平缝或 竖缝都必须灰浆饱满，不应存在不饱满的灰缝。
5.按外观划分
耐火制品、耐火泥、 不定形耐火材料
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）。
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三、 经常使用的耐火材料有那些？ 1.经常使用的普通耐火材料有硅砖、半硅砖、粘土砖、高铝砖、镁砖等 2.经常使用的隔热耐火材料有硅藻土制品、石棉制品、绝热板等。 3.经常使用的不定形耐火材料有补炉料、耐火捣打料、耐火浇注料、耐 火可塑料、耐火泥、耐火喷补料、耐火投射料、耐火涂料、轻质耐火 浇注料、炮泥等。
窑内热负荷过高，会造成耐火砖熔融凹坑、熔融状窑皮等
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2、机械应力 机械应力对耐火砖造成的损坏，主要是窑筒体椭圆度应力、径向弯 曲应力、热膨胀等。 椭圆度：窑筒体变形是由窑内耐火砖的重量、窑料荷重和筒体自身 重量的综合因素造成的，在重量作用下，筒体的圆形截面变成椭圆形。 当窑运转时，椭圆对耐火砖造成机械应力，椭圆度愈大所产生的机械 应力也愈大。
椭圆度计算公式：
4 3 D 2 100 (%)
筒体测示仪测得最大偏差值
D＝筒体直径
椭圆度值应小于窑直径的十分之一， 110 D ，当大于上述数值时会引起耐火砖的破损。
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＝椭圆度
2、化学应力
化学应力给耐火砖造成的损坏，主要是生料成分和燃料成分 中的碱、氯、硫的化合物对砖的渗透 盐渗透
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1＃窑内用砖情况表 窑内部分（m） 1 2 3 4 使用材料
莫来石高强耐火浇注料 镁铝尖晶石（奥镁） 镁铁尖晶石（奥镁） 镁铝尖晶石（奥镁）
备注
HN-20G
0.88 2 22 5.2
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6 7 8 9
9
6.4 11.8 1.9 0.82
硅莫砖
硅莫砖 抗剥落砖 抗剥落砖 莫来石高强耐火浇注料
旧砖
旧砖
碱性
（1580~1770°C）
超级耐火材料 (大于3000°C)
2.按耐火度划分
高级耐火材料 (1770~2000°C)
特级耐火材料 (2000°C以上)
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3.按加工制造工艺划分
4.按用途划分
烧成制品、熔铸制品 、不烧制品
高炉用、平炉用、转炉用、 连铸用、玻璃窑用、水泥窑 用耐火材料等 6.按化学－矿物组成划分
物 理 性 能
力学性能：
耐压强度、抗拉强度、抗折强度、抗扭强度、剪切 强度、冲击强度、耐磨性、蠕变性、粘结强度、弹 性模量等 使用性能：耐火度、荷重软化温度、重烧线变化、抗热震性、抗渣性、 抗酸性、抗碱性、抗水化性、抗CO侵蚀性、导电性、抗氧 化性等
作业性能 ： 稠度、塌落度、流动度、可塑性、粘结性、回弹性、
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怎样来判定温度高不高 ？？？
引入一个参数：单位热负荷
单位热负荷
烧成带热输入 熟料小时产量(kg) 热耗(kcal) 烧成带净直径面积 (窑直径 - 砖厚) 2 (m 2 )
正常的烧成带热负荷为 3.5~5×106kcal/m2h 烧成带最大热负荷为 5.8×106kcal/m2h
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热学性能
热膨胀性----是指制品在加热过程中所发生的长度变化，其表 示方法是线膨胀率和线膨胀系数。 导热性----导热性对于窑炉设计和熔窑保温计算具有重要意义 ，对耐火材料本身来讲还直接关系到耐火材料的热震稳定性 。通常用导热系数来表示：导热系数是一定厚度耐火材料单 位面积上一定时间间隔和单位温度差条件下通过的热量。 单位：
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水泥回转窑窑衬中的膨胀缝 窑内各带中的膨胀接缝： 冷却带—用高铝砖时不设膨胀缝。用尖晶石砖时，每圈 砖都设2mm的膨胀，相当于砖衬长度的1%。
下侧过渡带—基本上是使用镁铬砖或尖晶石砖。每圈砖 都设2mm的膨胀缝， 约相当于砖衬长度的1%。 烧成带—用镁铬砖、尖晶石砖或无铬镁砖时，每圈砖都 设2mm的膨胀缝，相当 于砖衬长度的1%。 上侧过渡带—用镁铬砖、尖晶石或无铬镁砖时，每圈砖 都设2mm的膨胀缝，相当于砖衬长度的1%。 安全带—总是采用高铝砖或富铝砖，不需另设膨胀缝。 预热带—采用黏土砖，不设膨胀缝。