热处理设备筑炉材料.pptx
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好的耐高温和保温能力，有的还要求不与电热 元件发生化学作用。这就要求筑炉材料具有相 应的耐火度和高温强度，较小的密度和热导率 以及较高的化学稳定性。
材料工程学院 金属材料系
耐火材料
▪ 热处理炉对耐火材料性能的要求
• 耐火度 耐火度是耐火材料抵抗高温作用 的性能，指的是耐火材料受热后软化到 一定程度时的温度。
材料工程学院 金属材料系
热处理电阻炉的结构
材料工程学院 金属材料系
电阻炉常用筑炉材料
▪ 筑炉材料主要包括耐火材料和保温材料。 ▪ 耐火材料:主要用作炉体内衬耐火层，直接承受
高温作用，耐火度高于1580C的材料，称为耐火材料。 ▪ 保温材料:主要用作炉体外衬保温层起保温作用，
减少炉体散热。 ▪ 筑炉材料应能经受炉内物理和化学作用并有较
• 玻璃态纤维经长期高温使用后会重新结晶，降低使用温 度，承受负荷的能力很小，抗高速炉气冲刷的性能差； 作炉衬时电热元件固定较困难，在含氢气氛中会因氢充 满纤维的间隙而增大热导率。
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耐火材料
▪ 不定型耐火材料
• 不定型耐火材料的特点是可随意制成各种形状的预制块，也可在加 热炉上整体浇捣，从而加强炉体的整体性，便于改进炉型结构。
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耐火材料
▪ 耐火纤维
• 由各种耐火物质制成的一种纤维状两次材料。热处理护 申常用的有硅酸铝质耐火纤维和碳质耐火纤维。根据其 内部结构，硅酸铝质耐火纤维又可分为结晶态纤维和玻 璃态纤维。
• 硅酸铝耐火纤维具有耐热度高、密度小、热导率低、热 容量小、化学稳定性和抗热震性好等优点
a)
b)
耐火度测定方法：取一定尺寸的三角形锥体，在规定的加热
条件下进行加热，当试样顶部因受温度及本身质量影响而弯倒到 刚接触底平面时的温度作为耐火度。耐火材料的耐火度，主要取 决于它的化学成分和材料中易熔杂质（如FeO和Na2O）的含量。
根据耐火度的高低，耐火材料可分为： 普通耐火材料：耐火度为1580~1770C ， 高级耐火材料：耐火度为1770~2000C ， 特级耐火材料：耐火度大于2000C
▪Байду номын сангаас高温化学稳定性
• 高温化学稳定性是指耐火材料在高温下抵抗炉气、熔盐 和金属氧化物等的侵蚀作用的能力。高温化学稳定性常 用抗渣性来评定，它取决于组成物的化学性质及其物理 结构（如与密度有关的结合强度）。
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热处理炉对耐火材料性能的要求(3)
▪ 热振稳定性（耐激冷急热性）
• 热振稳定性是指耐火制品对急冷急热的温度反复变化时抵抗破坏和剥落 的能力，取决于耐火制品的化学成分和组织结构等因素。
第2 章
热处理电阻炉
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热处理电阻炉是热处理生产中应用最广泛 的加热设备。本章将围绕间接加热周期作 业电阻炉的设计，讲述热处理电阻炉设计 时基本内容；主要包括电阻炉的设计步骤 和方法；炉子主要组成部分的设计要点； 有关炉用材料的选择：以及设计计算公式 的应用和炉子技术经济指标等。
▪ 高温体积稳定性
• 高温体积稳定性是指耐火制品在高温下使用时，由于相的成分发生变化、发 生再结晶或进一步烧结等所产生的不可逆残余膨胀或收缩，通常以热膨胀系 数和重烧线收缩率来表示。在一般情况下，要求各种耐火制品的残余胀缩不 超过0.5％~1.0％。粘土砖和高铝砖的重烧线收缩率为0.5％（1350℃），硅 砖的重烧线收缩率为-0.8％。
内衬砌砖。又常作电热元件搁砖和套管等。
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耐火材料
▪ 碳化硅制品
• 这类制品有高的耐火度（>2000C）和较高的热导率， 常用作穿入电热元件的马弗罐、高温炉的炉底板和导轨。 因其黑度较大（0.92）；又常用作远红外加热板或用其 粉末配制远红外涂料。
▪ 耐火混凝土
• 系由骨料（高铝砖土熟料或粘土砖细块）和胶粘剂混合 而成，常用来制造电极浴炉的坩埚等炉衬预制构件。
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耐火材料
▪ 粘土砖
• 其成分主要为Al2O3（<48%）和SiO2。 • 密度为1.8~2.2g/cm3的称为重质粘土砖， • 密度为0.3~0.4 g/cm3的称为轻质粘土砖 • 使用温度在1150~1350C范围内 • 是热处理炉炉体耐火层的主要用砖。
▪ 高铝砖
• 指A12O3含量大于48%的硅酸铝质耐火砖 • 其最高使用温度为1400~1500C，常作高温炉和盐浴炉的
• 掺合料 与骨料的材料相同，只是颗粒度较小。掺合剂可使制品的 气孔率降低，密度增加，耐压强度提高，抗渣性提高，但使收缩增 加，耐急冷急热性降低。
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保温材料
习惯上把常温下热导率小于0.23W/(mC)的材料称为保温材料。
常用的保温材料有如下几种： ▪ 硅藻土及其制品
• 硅藻土是由微海藻类的介壳构成的沉积岩。其主要成分为非晶体二氧 化硅，并含有少量粘土杂质。其耐火度高于1400C，有良好的保温 能力，最高使用温度为900～1000C，可以制成型砖或粉料使用。
• 重质耐火材料热振稳定性的测定方法是将试样加热至850℃，然后在流动 的冷水中冷却，反复进行直至破碎或剥落至质量损失达到20％时为止， 其所经历的加热冷却次数被作为耐火制品的热振稳定性指标。冷炉的升 温，电极盐浴炉的启动都要经受温度的急变，如果耐火材料没有足够的 耐激冷急热性能，就会过早地损坏。
• 轻质耐火制品热振稳定性的测定，是将标准砖加热至1000℃，在静止空 气中冷却，反复进行，直至砖体的质量损失为20％时的加热一冷却次数 作为热振稳定性指标。
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热处理炉对耐火材料性能的要求(2)
▪ 高温结构强度
• 耐火材料的高温结构强度用荷重软化点来评定。荷重软 化点是指在一定压力（重质耐火材料196kPa，轻质耐火 材料为98 kPa）下，以一定的升温速度加热，样品开始 变形的温度或压缩变形达4％或40％的温度。前者叫荷 重软化开始点，后者叫荷重软化4％或40％的软化点。
• 不定型耐火材料有耐火混凝土（浇注料）、可塑料、喷涂料、捣打 料、涂抹料、投射料等。耐火混凝土可用于制造盐浴炉的盐槽与坩 埚，制造炉顶与炉衬的预制件。
▪ 耐火混凝土的组成
• 骨料 是主要的耐火基体，应具有高的耐火度，不应与胶结料生成 较多的低熔物。
• 胶结料（结合剂）。起胶结硬化作用，使制品有一定的强度 常用 的胶结料有矾土水泥、硅酸盐水泥、水玻璃、磷酸等。
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耐火材料
▪ 热处理炉对耐火材料性能的要求
• 耐火度 耐火度是耐火材料抵抗高温作用 的性能，指的是耐火材料受热后软化到 一定程度时的温度。
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热处理电阻炉的结构
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电阻炉常用筑炉材料
▪ 筑炉材料主要包括耐火材料和保温材料。 ▪ 耐火材料:主要用作炉体内衬耐火层，直接承受
高温作用，耐火度高于1580C的材料，称为耐火材料。 ▪ 保温材料:主要用作炉体外衬保温层起保温作用，
减少炉体散热。 ▪ 筑炉材料应能经受炉内物理和化学作用并有较
• 玻璃态纤维经长期高温使用后会重新结晶，降低使用温 度，承受负荷的能力很小，抗高速炉气冲刷的性能差； 作炉衬时电热元件固定较困难，在含氢气氛中会因氢充 满纤维的间隙而增大热导率。
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耐火材料
▪ 不定型耐火材料
• 不定型耐火材料的特点是可随意制成各种形状的预制块，也可在加 热炉上整体浇捣，从而加强炉体的整体性，便于改进炉型结构。
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耐火材料
▪ 耐火纤维
• 由各种耐火物质制成的一种纤维状两次材料。热处理护 申常用的有硅酸铝质耐火纤维和碳质耐火纤维。根据其 内部结构，硅酸铝质耐火纤维又可分为结晶态纤维和玻 璃态纤维。
• 硅酸铝耐火纤维具有耐热度高、密度小、热导率低、热 容量小、化学稳定性和抗热震性好等优点
a)
b)
耐火度测定方法：取一定尺寸的三角形锥体，在规定的加热
条件下进行加热，当试样顶部因受温度及本身质量影响而弯倒到 刚接触底平面时的温度作为耐火度。耐火材料的耐火度，主要取 决于它的化学成分和材料中易熔杂质（如FeO和Na2O）的含量。
根据耐火度的高低，耐火材料可分为： 普通耐火材料：耐火度为1580~1770C ， 高级耐火材料：耐火度为1770~2000C ， 特级耐火材料：耐火度大于2000C
▪Байду номын сангаас高温化学稳定性
• 高温化学稳定性是指耐火材料在高温下抵抗炉气、熔盐 和金属氧化物等的侵蚀作用的能力。高温化学稳定性常 用抗渣性来评定，它取决于组成物的化学性质及其物理 结构（如与密度有关的结合强度）。
材料工程学院 金属材料系
热处理炉对耐火材料性能的要求(3)
▪ 热振稳定性（耐激冷急热性）
• 热振稳定性是指耐火制品对急冷急热的温度反复变化时抵抗破坏和剥落 的能力，取决于耐火制品的化学成分和组织结构等因素。
第2 章
热处理电阻炉
材料工程学院 金属材料系
热处理电阻炉是热处理生产中应用最广泛 的加热设备。本章将围绕间接加热周期作 业电阻炉的设计，讲述热处理电阻炉设计 时基本内容；主要包括电阻炉的设计步骤 和方法；炉子主要组成部分的设计要点； 有关炉用材料的选择：以及设计计算公式 的应用和炉子技术经济指标等。
▪ 高温体积稳定性
• 高温体积稳定性是指耐火制品在高温下使用时，由于相的成分发生变化、发 生再结晶或进一步烧结等所产生的不可逆残余膨胀或收缩，通常以热膨胀系 数和重烧线收缩率来表示。在一般情况下，要求各种耐火制品的残余胀缩不 超过0.5％~1.0％。粘土砖和高铝砖的重烧线收缩率为0.5％（1350℃），硅 砖的重烧线收缩率为-0.8％。
内衬砌砖。又常作电热元件搁砖和套管等。
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耐火材料
▪ 碳化硅制品
• 这类制品有高的耐火度（>2000C）和较高的热导率， 常用作穿入电热元件的马弗罐、高温炉的炉底板和导轨。 因其黑度较大（0.92）；又常用作远红外加热板或用其 粉末配制远红外涂料。
▪ 耐火混凝土
• 系由骨料（高铝砖土熟料或粘土砖细块）和胶粘剂混合 而成，常用来制造电极浴炉的坩埚等炉衬预制构件。
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耐火材料
▪ 粘土砖
• 其成分主要为Al2O3（<48%）和SiO2。 • 密度为1.8~2.2g/cm3的称为重质粘土砖， • 密度为0.3~0.4 g/cm3的称为轻质粘土砖 • 使用温度在1150~1350C范围内 • 是热处理炉炉体耐火层的主要用砖。
▪ 高铝砖
• 指A12O3含量大于48%的硅酸铝质耐火砖 • 其最高使用温度为1400~1500C，常作高温炉和盐浴炉的
• 掺合料 与骨料的材料相同，只是颗粒度较小。掺合剂可使制品的 气孔率降低，密度增加，耐压强度提高，抗渣性提高，但使收缩增 加，耐急冷急热性降低。
材料工程学院 金属材料系
保温材料
习惯上把常温下热导率小于0.23W/(mC)的材料称为保温材料。
常用的保温材料有如下几种： ▪ 硅藻土及其制品
• 硅藻土是由微海藻类的介壳构成的沉积岩。其主要成分为非晶体二氧 化硅，并含有少量粘土杂质。其耐火度高于1400C，有良好的保温 能力，最高使用温度为900～1000C，可以制成型砖或粉料使用。
• 重质耐火材料热振稳定性的测定方法是将试样加热至850℃，然后在流动 的冷水中冷却，反复进行直至破碎或剥落至质量损失达到20％时为止， 其所经历的加热冷却次数被作为耐火制品的热振稳定性指标。冷炉的升 温，电极盐浴炉的启动都要经受温度的急变，如果耐火材料没有足够的 耐激冷急热性能，就会过早地损坏。
• 轻质耐火制品热振稳定性的测定，是将标准砖加热至1000℃，在静止空 气中冷却，反复进行，直至砖体的质量损失为20％时的加热一冷却次数 作为热振稳定性指标。
材料工程学院 金属材料系
热处理炉对耐火材料性能的要求(2)
▪ 高温结构强度
• 耐火材料的高温结构强度用荷重软化点来评定。荷重软 化点是指在一定压力（重质耐火材料196kPa，轻质耐火 材料为98 kPa）下，以一定的升温速度加热，样品开始 变形的温度或压缩变形达4％或40％的温度。前者叫荷 重软化开始点，后者叫荷重软化4％或40％的软化点。
• 不定型耐火材料有耐火混凝土（浇注料）、可塑料、喷涂料、捣打 料、涂抹料、投射料等。耐火混凝土可用于制造盐浴炉的盐槽与坩 埚，制造炉顶与炉衬的预制件。
▪ 耐火混凝土的组成
• 骨料 是主要的耐火基体，应具有高的耐火度，不应与胶结料生成 较多的低熔物。
• 胶结料（结合剂）。起胶结硬化作用，使制品有一定的强度 常用 的胶结料有矾土水泥、硅酸盐水泥、水玻璃、磷酸等。