书城科普读物神奇的新材料(海洋与科技探索之旅)
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第64章 耐火材料

耐火材料是指耐火度不低于1580℃的无机非金属材料。

.耐火材料的性能要求(1)耐火度耐火度是指无荷重时材料抵抗高温作用而不熔化的性能。

(2)荷重软化温度荷重软化温度表示耐火材料抵抗高温和负荷共同作用而保持稳定的能力。

(3)高温体积稳定性高温体积稳定性是指耐火材料在高温长期作用下,外形体积或线度保持稳定而不发生永久变形的性能。高温体积稳定性对避免砌筑体开裂和造成设备损坏有重要意义。

(4)抗热震性耐火材料在使用过程中,经常会受到温度急剧变化的作用,因此耐火材料必须具备高的抗热震性。

(5)抗渣性抗渣性指耐火材料抵抗熔渣或其他熔液侵蚀而不损坏的能力。耐火材料在与熔液直接接触的高温冶炼炉、熔化炉、煅烧炉和反应炉等窑炉和高温容器中,极易受熔渣侵蚀而损坏。因而,提高耐火材料的抗渣性,对提高砌筑体的使用寿命是很有意义的。

(6)耐真空性耐真空性是指耐火材料在真空和高温下工作时的耐久性。耐火材料在高温减压下工作时,其中一些组分容易挥发,同时材料与介质间的一些化学反应也更易进行,使许多耐火材料的耐久性降低。

.常见耐火砖(1)黏土砖黏土砖的主要成分是氧化铝和二氧化硅,属于中性耐火材料。荷重软化温度为1350℃,使用温度不超过1000℃,有很好的耐急冷急热性能。

(2)半硅砖半硅砖是由石英和耐火黏土混合制成,属于半酸性耐火材料。其特点是重烧线收缩很小,抗渣性也好。主要用于转炉、电炉和化铁炉等。

(3)高铝砖高铝砖是氧化铝含量大于48%的硅酸铝质耐火材料,其他组成是二氧化硅。它的耐火度和荷重软化温度都比黏土砖高,抗渣性较好,抗压强度也大。

(4)硅砖硅砖中二氧化硅含量大于93%,由二氧化硅加入石灰和黏土烧制而成,属于酸性耐火材料。硅砖的高温强度好,荷重软化温度几乎接近耐火度,可达1650~1660℃,但抗热震性差。主要用于炼钢炉、焦炉和玻璃熔炉等。

(5)轻质砖轻质砖含有较多的气孔,因而不仅耐火而且绝热。主要用作炉子中的保温层,降低设备的热损失,减少燃料消耗。但它的抗热震性差,抗渣性和抗压强度都低。所以,一般不能直接与火焰或熔渣接触。

(6)镁质耐火砖主要是镁砖,其中氧化镁的含量为85%左右,是碱性耐火材料。耐火度很高,在2000℃以上,但抗热震性很差。主要用于碱性平炉、电炉及有色金属冶金炉等。

(7)炭砖以无烟煤、焦炭为原料,加入沥青等结合剂,加热混炼、成型并在还原气氛中烧成。炭砖的特点是耐火度高、抗渣性强、抗热震性好、高温结构强度高,但容易氧化。可用于高炉炉缸和炉底、铁合金电炉炉衬以及炼铝电解槽等。

.耐火纤维耐火纤维是纤维状的耐火材料。是一种高效绝热材料。它具有一般纤维的特性(如柔软、强度高等),可加工成各种纸、带、线绳、毡和毯等,又具有普通纤维所没有的耐高温、耐腐蚀和抗氧化的性能,克服了一般耐火材料的脆性。同时,有非常显著的节能效果。

目前发展最快应用最多的是硅酸铝耐火纤维,其主要化学成分是氧化铝和二氧化硅。硅酸铝纤维及其制品的耐火度多数可达1700℃以上,具有弹性好,热膨胀小,热传导小,重量轻,抗热震性好,安装容易等优点,广泛应用于加热炉内衬及炉窑、管道的隔热和密封。

.耐火混凝土耐火混凝土一般由骨料、胶结剂、外加剂三部分按一定比例制成混合料直接浇注而成。根据胶结剂的不同,耐火混凝土可分为铝酸盐耐火混凝土、水玻璃耐火混凝土、磷酸盐耐火混凝土和硫酸铝耐火混凝土等。耐火混凝土虽然耐火度和荷重软化开始温度比耐火砖稍低,但工艺简单,不用复杂的烧成工艺,可塑性好,便于制成形状复杂的整体制品,成本低,寿命和耐火砖相近,所以使用越来越广泛。用于加热炉、均热炉等的炉衬、炉门、炉墙以及电炉出钢槽等。