耐火材料工艺学
晶相和液相的数量及液相在一定温度下 的黏度,如液相量愈多,或黏度愈小, 则软化温度下降愈多。
晶相与液相的相互作用会改变液相数量 和性质。
粘土砖 :由耐火粘土和粘土熟料制成。相组 成是莫来石和大量硅酸盐玻璃相,高温荷 重由玻璃相承担,荷重能力主要决定于玻 璃相的含量和黏度。
硅酸盐玻璃相在800~900℃下就开始变为黏 度很大的液相。随温度升高液相黏度基本 没有降低,因为晶相在液相中溶解量增多, 使硅氧量增多,黏度增大。粘土砖具有很 宽的荷重变形温度范围,达200℃。
1600 1550 1400 1470
TK-TH
20
1900
1660 1800 1580 1600 200 30 200
1250
1320
1500
250
各种耐火材料的荷重变形曲线 1-高铝砖(Al2O370%);2-硅砖;3-镁砖;4,6-粘土砖; 5-半硅砖
影响高温荷重软化温度因素:
(1)化学矿物组成。结晶相、晶体构造和 性状,即晶体是否形成网络骨架,或孤 岛状分散在液相中,前者软化温度高, 后者受液相的含量及其黏度所决定。
一些耐火原料及制品的耐火度
名称 耐火度范围/℃ 耐火度范围 /℃ 结晶硅石 1730~1770 硅砖 1690~1730 高铝砖 1770~2000 粘土砖 1610~1750 镁砖 >2000 硬质粘土 1750~1770 白云石砖 >2000 名称
2.5.2 高温荷重软化温度 •荷重软化温度指耐火材料在恒定的荷重下, 对高温和荷重共同作用的抵抗性能。
2.5.5抗渣性
•抗渣性指耐火材料在高温下抵抗炉渣
侵蚀和冲刷作用的能力。 •熔渣侵蚀是材料在使用中最常见的一 种损坏形式。 •约有50%损坏是由熔渣侵蚀引起。
•耐材抗渣性主要与材料的化学矿物组成 及组织结构有关,也与熔渣的性质及相 互条件有关。
•采用高纯耐火原料,改善化学矿物组成,
尽量减少低熔物及杂质含量,制品产生
2.5.3重烧线变化率 •体积稳定性又称重烧收缩或膨胀。耐 火材料在高温长期停留时体积发生的不 可逆变化。 •大多数耐火材料高温下会产生残余收 缩,而硅砖却膨胀。 •残余收缩或膨胀过大会使炉体强度受 到影响,甚至发生倒塌。 •选材时要求残余收缩或膨胀小,且不 超过其使用温度。
重烧线变化计算
L1 L0 Lc 100% L0
方法进行测试,以耐火度降低程度来表示耐
火材料抗渣性的优劣。
坩埚法。耐火制品上切取边长为80mm,
高度为65mm的立方体,或钻取直径 50mm、高50mm的圆柱体试样,在其顶 面中心钻一直径30~40mm、深度 30~40mm孔,装入炉渣,在规定温度下 加热,并保持一定时间。冷却后,从钻孔 的直径部位切开,观察炉渣对耐火材料的
测温锥得WZ、ПК和SK标号对照表 中温部分
WZ标号 ПК标号 SK标号 德国标准/℃ 美国标准/℃
123 125 128 130 132 135 138
123 125 128 130 132 135 138
7 8 9 10 11 12 13
1230 1250 1280 1300 1320 1350 1380
耐火制品的0.2MPa荷重变形温度/℃
耐火砖种类
硅砖(耐火度 1730℃) 刚玉砖 (Al2O390%) 莫来石砖 (Al2O370%) 镁砖(耐火度约 2000℃) 一级粘土砖 (Al2O340%, 耐火度1730℃) 三级粘土砖
0.6%变形 4%变形 40%变形温 温度(TH) 温度 度(TK) 1650 1670 1870
这是比较好的一种动态测定耐火 材料抗渣性的试验方法,特点是 直观、对比性强、重复性好。缺 点是炉内气氛较难控制,试验后 试块的厚度测量不易掌握。中国 (GB8931)、美国(ASTMC874) 以及英国(BS1902:5· 13)都规 定用这种方法作为检测耐火材料 抗渣性的标准方法。
试锥在不同熔融阶段的弯倒情况 a-熔融开始以前;b-在相当于耐火度的 温度下;c-在高于耐火度的温度下
•耐火度通常都用标准测温锥的锥号表 示。 •各国标准测温锥规格不同,锥号所代 表的温度也不一致。 •有德国的塞格尔锥(SK)、国际标准 化组织(ISO)、中国的(WZ)和前苏 联(ПК)等。其中ISO、WZ、ПК是一 致的,采用锥号乘以10即为所代表的 温度。
1250 1260 1285 1305 1325 1335 1350
测温锥得WZ、ПК和SK标号对照表 中温部分
WZ标号 ПК标号 SK标号 德国标准/℃ 美国标准/℃
141 143 146 148 150 152 153
141 143 146 148 150 152 153
14 15 16 17 18 19 20
32 33 34 35 36 37
1710 1730 1750 1770 1790 1825
1700 1745 1760 1785 1810 1820
测温锥得WZ、ПК和SK标号对照表 高温部分
WZ标号 ПК标号 SK标号 德国标准/℃ 美国标准/℃
185 188 192 196 200
185 188 192 196 200
•重烧线变化值是砌窑时预留胀缝和烤窑 时制订升温曲线与松拉条的依据。尽可
能小。
•较大的重烧线变化增加操作负担,还影
响窑炉气密性和寿命。
•玻璃窑炉对硅砖、电熔锆刚玉砖应多注
意。
2.5.4抗热震性
•热稳定性又称为耐急冷急热性。 •耐火材料抵抗温度的急剧变化而不破 裂或剥落的性能。 •对间歇式作业的设备特别重要。
26 27 28 29 30 31
1580 1610 1630 1650 1670 1690
1595 1605 1615 1640 1650 1680
测温锥得WZ、ПК和SK标号对照表
高温部分
WZ标号 ПК标号 SK标号 德国标准/℃ 美国标准/℃
171 173 175 177 179 182
171 173 175 177 179 182
•不能把耐火度作为使用温度,达耐火
度时已有70%~80%的液相生成,其粘
度为10~15Pa· s,不再有机械强度和耐
侵蚀性。 •提高耐火原料的纯度,可提高耐火材 料的耐火度。
耐火度的测定方法是将材料做成截
头三角锥。在规定的加热条件下, 与标准高温锥弯倒情况作比较。直 至试锥顶部弯倒接触底盘,此时与 试锥同时弯倒的标准高温锥可代表 的温度即为该试锥的耐火度。
38 39 40 41 42
1850 1880 1920 1960 2000
1835
•影响耐火制品耐火度的因素: •杂质成分特别是强溶剂作用的杂质,将严重 降低制品的耐火度。
•成分分布不均匀,不能形成理想的高熔点矿
物,耐火度降低。
•耐火材料在使用中经受高温作用的同时还伴
随有荷重和外物的溶剂作用等等。
开始变形温度升高,但对荷重终了温
度影响不大。在工艺因素中,烧成温
度、配料颗粒组成,原料纯度,添加
物等有影响。
( 3 ) 其他。熟料颗粒组成与气孔率含 量,熟料用量多会使气孔率提高,降低体 密度从而使软化点降低。提高原料纯度、 减少低熔物或溶剂含量,会提高荷软温度。 耐材使用中注意:实际使用时荷重远小于 0.2MPa,开始变形温度将提高。砌体在 厚度上受热不均匀,大部分负荷由温度较 低部分承担。承受时间很长。同时还承受 其他类负荷。高温室璇顶使用温度低于开 始软化点。
•也为高温荷重变形温度,耐火制品在持续
升温条件下,承受恒定载荷产生变形的温度。
•耐火制品同时抵抗高温和载荷两方面作用
的能力。
•测定荷重软化温度的方法有示差-升温
法和非示差-升温法两种。
•测定一般是加压0.2MPa,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,4%为软化变形温度及 40%变形温度。
1410 1435 1460 1480 1500 1520 1540
1400 1435 1465 1475 1490 1520 1530
测温锥得WZ、ПК和SK标号对照表 高温部分
WZ标号 ПК标号 SK标号 德国标准/℃ 美国标准/℃
158 161 163 165 167 169
158 161 163 165 167 169
800 无
1300 1400 1450 1450
800 无
1300 1300 1300 1400
800 无
粘土砖 1400 1400 1300
900 无
高铝砖 无 无
1400 无
刚玉砖 无
1500 无
锆刚玉 砖 1400
无
镁砖 1000 锆英石 砖
•测定耐火材料抗渣性方法分为静态法和动 态法两类。 •静态法包括熔锥法、坩埚法和浸渍法。 •熔锥法。将耐火材料与炉渣分别磨成细粉, 按不同比例混合,制成截头三角锥,其形状、 大小与标准测温锥相同,然后按耐火度试验
•影响抗热震性的因素是耐火材料的热 物理性质(如导热性、热膨胀系数)、 组织结构、颗粒组成和形状尺寸。
•热膨胀系数小、弹性模量小、热导率
大的材料抗热震性好。
•YB/T376.1-1995直形砖水急冷法. •将长200~230mm、宽100~150mm、厚 50~100mm的直形砖的受热端面伸入至 1100℃的炉内50mm,保持20min。取 出试样迅速将其受热端浸入到流动冷水 中急冷3min,然后干燥。 •用受热端面破损一半的热循环次数表 征其抗热震性。
测温锥得WZ、ПК和SK标号对照表 中温部分
WZ标号 ПК标号 SK标号 德国标准/℃ 美国标准/℃
110 112 114 116 118 120
110 112 114 116 118 120
1 2 3 4 5 6