耐火材料分类
耐火材料的常用分类方法主要有下面六种。
一、按普通与特种分类
分为普通和特种耐火材料两大类。
(1) 普通耐火材料是指用于冶金炉、水泥窑、玻璃窑等热工窑炉炉衬的常规制品,多半由天然原料加工而成。普通耐火材料按化学特性分为酸性、中性和碱性。
(2) 特种耐火材料是在传统的陶瓷和一般耐火材料的基础上发展起来的新型无机非金属材料。特种耐火材料用料纯度高,多为氧化物、化合物和高温复合材料,用于特殊的窑炉、冶炼高炉等高温没备的特殊部位。
特种氧化物耐火制品有氧化铝、氧化镧、氧化铍、氧化钙、氧化锆、氧化铀、氧化镁、氧化铈和氧化钍等,熔点在2050~3050℃。
特种化合物耐火制品有碳化物(碳化硅、碳化钛、碳化钽等)、氮化物(氮化硼、氮化硅等)、硼化物(硼化锆、硼化钛、硼化铪等)、硅化物(二硅化钼等)和硫化物(硫化钍、硫化铈等)。它们的熔点为2000~3887℃,其中最难熔的是碳化物。
特种高温复合耐火产品主要有金属陶瓷、高温无机涂层和纤维增强陶瓷等。
二、按是否定型分类
按产品出厂前交货形状分为定型产品和不定型产品。凡称为砖者均为定型产品。各种浇注料、补炉料、捣打料、火泥等均为不定型产品。
(1) 定型产品可分为致密型和隔热型。
耐火砖属于致密型制品,混凝土虽是定型交货产品,但它属于不定型产品。
定型产品按照制品的外形又可分为块状(标准砖、异形砖等)、特种形状(坩埚、匣钵、管子等)、纤维状(硅酸铝质、氧化锆质和碳化硼质等)。
(2) 不定形耐火材料是一种不经煅烧的新型耐火材料,其耐火度不低于1580℃。
不定形耐火材料由耐火骨料和粉料、结合剂或另掺外加剂一定比例组成的混合料,能直接使用或加适当的液体调配后使用。如耐火泥、浇灌料和捣打料等。
三、按耐火度高低分类
耐火材料由多种矿物组成,各种矿物自有熔点,在高温下它们或者共存,或者生成第三者矿物,出现低共熔融温度。耐火度是低共熔融状态下的温度,但要高于低共熔融温度。耐火度指标越高。表明抵抗高温能力越好,用耐火度指标高低将耐火材料分成“普通”、“高级”和““特级”三档。
(1) 普通耐火度制品:耐火度1580~1770℃,耐火度1580~1770℃相当于SiO2-Al2O3二元系中Al2O315%~45%耐火制品,组成原料的主要矿物是高岭石。
(2) 高级耐火度制品:耐火度1770~2000℃,高铝砖、莫来石砖、普通镁质制品、镁铝砖、普通镁铬砖、橄榄石砖属于这个档次。
(3) 特级耐火度制品:耐火度大于2000℃,纯氧化物制品、熔铸制品、高纯直接结合镁铬砖、尖晶石砖、非氧化物制品等属于这个档次。但有些产品(用合成料)虽然耐火度并不是太高,但技术含量却非常高,是名符其实的特级耐火材料。
目前,耐火材料界很少使用这个分类方法,它过于简单的表述了耐火材料的技术性能。
四、按主晶相、酸碱性质分类
(1) 酸性制品:这类产品中以石英氧化硅(SiO2)为主要成分(第一相),SiO2属酸性氧化物,因而得名。
硅砖是含氧化硅93%以上的硅质制品,是酸性材料的常用代表产品。硅砖使用的原料有硅石、废硅砖等。它的主要特点是抗酸性炉渣侵蚀能力强、荷重软化温度高、重复煅烧后体积不收缩甚至略有膨胀,但易受碱性渣的侵蚀,抗热振性差。硅砖主要用于焦炉、玻璃熔窑、酸性炼钢炉等热工设备。
半硅砖、耐碱砖、耐酸砖中SiO2含量60%到80%,是半酸性材料。
粘土砖以耐火粘土为主要原料,含有30%~46%的氧化铝,属弱酸性耐火材料。耐火度1580~1770℃,抗热振性好,对酸性炉渣有抗蚀性,应用广泛,是目前生产量最大的一类耐火材料。
(2) 碱性制品:以MgO、CaO为主晶相,因MgO、CaO是碱土氧化物,故而称为碱性耐火材料。
碱性耐火制品的熔点(耐火度)高,抗碱性渣(C/S>2)和铁渣侵蚀能力很强,属于高级耐火材料,但它们易于水化。镁铬砖、白云石砖、橄榄石砖等产品,主要化学成份也是MgO和CaO,也属于碱性材料。
碱性耐火材料主要用于平炉、吹氧转炉、电炉、有色金属冶炼以及一些高温热工设备上。
镁砖是碱性耐火材料的代表,它含氧化镁80%~85%以上,以方镁石为主晶相。生产镁砖的主要原料有菱镁矿、海水镁砂(由海水中提取的氢氧化镁经高温煅烧而成)等。纯氧化镁的熔点高达2800℃,因此,镁砖的耐火度较粘土砖和硅砖都高。
20世纪50年代中期以来,由于采用了吹氧转炉炼钢和采用碱性平炉炉顶,碱性耐火材料的产量逐渐增加,粘土砖和硅砖的生产则逐渐减少。
(3) 中性制品:以莫来石、刚玉或碳(Al2O3、ZrO2、CrO3、SiC)为主晶相,在高温下能较好地抵抗酸性炉渣、碱性炉渣、熔剂和其他耐火材料化学侵蚀的耐火材料。
严格地说,中性耐火材料仅指碳质耐火材料,包括炭砖、石墨碳化硅制品等。也有将高铝质耐火材料归于这一类的Al2O3含量较高的高铝质耐火材料,如硅线石砖、莫来石砖、刚玉砖等是偏酸性而趋于中性的耐火材料。近年发展起来的铝碳砖、锆碳砖、氧化铝-碳化硅-碳砖、氮化硅结合碳化硅砖等碳化硅质品种,也属于中性耐火材料。
中性耐火制品可用作高炉的炉底、炉缸和炉腹的衬里,铝电解槽、电石炉和铁合金炉、盛钢桶、电镀槽、反应槽、高压釜等的内衬。
含氧化铝95%以上的刚玉制品是一种用途较广的优质耐火材料。
铬砖以氧化铬为主要成分,主要以铬矿为原料制成的,主晶相是铬铁矿。它对钢渣的耐蚀性好,但抗热振性较差,高温荷重变形温度较低。用铬矿和镁砂按不同比例制成的铬镁砖抗热震性好,主要用作碱性平炉顶砖。
碳质耐火材料是另一类中性耐火材料,根据含碳原料的成分和制品的矿物组成,分碳砖、石墨制品和碳化硅质制品三类。碳砖是用高品位的石油焦为原料,加焦油、沥青作粘合剂,在1300℃隔绝空气条件下烧成。石墨制品(除天然石墨外)用碳质材料在电炉中经2500~2800℃石墨化处理制得。碳化硅制品则以碳化硅为原料,加粘土、氧化硅等粘结剂在1350~1400℃烧成,也可以将碳化硅加硅粉在电炉中氮气氛下制成氮化硅-碳化硅制品。
碳质制品的热膨胀系数很低,导热性高,耐热振性能好,高温强度高,在高温下长期使用也不软化,不受任何酸碱的侵蚀,有良好的抗盐性能,也不受金属和熔渣的润湿,质轻,是优质的耐高温材料。缺点是在高温下易氧化,不宜在氧化气氛中使用。碳质制品广泛用于高温炉炉衬(炉底、炉缸、炉身下部等)、熔炼有色金属炉的衬里。石墨制品可以做反应槽和石油化工的高压釜内衬。碳化硅与石墨制品还可以制成熔炼铜同金和轻合金用的坩埚。
五、按耐火材料的主要晶相分类
所谓主要成份是指第一相和第二相成份,含量大约占化学成份总量的90%左右。现代耐火材料技术发展越来越多项材料配料,故出现第二相、第三相成份,调节第二相、第三相成份即可产生新的技术,在化学组成上超出了第一相分类局限性,是应用最普遍的一种分类方法。
(1) 硅铝系列品:要硅铝系列材质中,主要成分是SiO2、Al2O3,它包括黏土砖、高铝砖、硅线石、蓝晶石、红柱石、莫来石砖等制品。按其Al2O3含量的多少可以分为半硅质(15~30% Al2O3)、粘土质(30~48%Al2O3)和高铝质(Al2O3大于48%)三类。
(2) 镁铬系列制品:镁铬系列中主要成分是MgO、Cr2O3,方镁石为第一相,镁铬尖晶石为第二相,属于这个系列的产品有镁铬砖和铬镁砖。
(3) 镁铝系列品:主要成分是MgO、Al2O3,由于它们生成MgO.Al2O3,镁铬系列制品中都含有镁质材料。
(4) 镁钙系列产品:主要成分是以MgO、CaO为主。它们都有极高的熔点,是重要的镁质材料。
(5) 镁硅系列制品:镁砂系的主要成分是SiO2,当C/S<5时,SiO2和MgO生成MgO.Al2O3(镁橄榄石),从显微矿物组成角度说,纯铝系列的主要产品有镁铝砖、方镁石尖晶石砖、刚玉尖晶石砖,不定型材料中的铝-尖晶石浇注料也属于镁铝系列产品。
六、按矿物化学主要组成分类
这种分类与上述晶相分类比较相似,依此方法可将耐火材料主要分为六类。
(1) 硅质制品,如硅砖、熔融石英制品
(2) 硅铝质制品,如粘土砖、半硅砖、高铝砖等以氧化铝和氧化硅为基本化学组成的耐火材料中,通常可以根据制品中氧化铝和氧化硅含量多少分为:硅质制品(氧化硅大于93%)、半硅质制品(氧化铝占15~30%)、粘土质制品(氧化铝占30~48%)、高铝质制品(氧化铝占48~90%)和刚玉质制品(氧化铝大于90%)。
(3) 镁质、镁铬质和白云石质制品,如镁砖、镁铝砖、镁铬砖、白云石砖等
(4) 碳质制品,如碳砖、石墨粘土制品等
(5) 锆质制品,如锆英石砖、锆莫来石砖、锆刚玉砖等
(6) 特殊耐火制品,如纯氧化物、碳化物、氮化物、硼化物等制品。
陶瓷是陶和瓷的合称,陶是一种吸水率较高的低档粘土烧结体,如砖、瓦一类材料;瓷是一种长石类瓷土加粘土等为原料的烧结体,强度高,吸水率低,如碗、盘等。耐火材料是一种高温结构材料。它们都属于无机非金属材料。陶瓷的定义更广,耐火材料可以归属于陶瓷,但陶瓷不能归于耐火材料。耐火材料也可以叫高温陶瓷。
传统的隔热保温材料为保温砖,耐火砖,但是它们的导热系数(保温砖:0.12-0.21W/m/K耐火砖:0.12-0.21W/m/K)决定需要做很厚的保温层,直接减少了窑室的工作空间,加大窑室体积,对于回转窑来讲,窑体自重的增加加大了电能的额外消耗。现在新型环保陶瓷耐高温隔热保温涂料以其超低的导热系数(0.03W/m/K)开始在该领域大显身手。
1、陶瓷耐高温隔热保温涂料性能:
针对不同的使用环境耐高温隔热保温涂料分为(-80~1800℃1800kg/m3白色)和(-60~1000℃1100kg/m3灰色)两种,耐高温隔热保温涂料都选用了纳米陶瓷空心微珠、硅铝纤维、各种反射材料为原料,导热系数都只有0.03W/m/K,能有效抑制并屏蔽红外线的辐射热和热量的传导,隔热抑制效率可达90%左右,可抑制高温物体的热辐射和热量的散失,对低温物体可有效保冷并能抑制环境辐射热而引起的冷量损失,也可以防止物体冷凝的发生。
2、陶瓷耐高温隔热保温涂料使用方法:
耐高温隔热保温涂料为无机涂料,对于基体材质有要求。如果是普通碳钢,可直接涂刷若为合金钢或吸水性材质则需要增加底涂。由于耐火砖为吸水性材质,所以以此为例进行分析。
首先,在耐火砖上涂刷纤维过渡涂料将细孔封闭,待涂层完全固化后根据需要涂刷陶瓷高温隔热保温涂料,一般在1100℃的物体表面涂上8mm厚,物体的表面温度就能降低到100℃以内,而单用耐火砖保温砖的话大概需要15cm,这样的话,保温砖的厚度就可以大大的减小,同时涂层对耐火砖形成保护,延长耐火砖的使用寿命,降低生产成本。
对于水性涂料来讲,水汽的长期浸渍会破坏涂层结构,所以一般情况下,使用封闭涂料做最后的防护。
3、耐高温隔热保温涂料施工方法:
耐高温隔热保温涂料可用辊子、刷子或高压无气喷枪多次涂刷,直至达到需要的厚度。涂刷过程中,环境温度保证不低于10℃即可,常温固化,完全固化后壳长期高温作业。
4、耐高温隔热保温安全性:
陶瓷耐高温隔热保温涂料为水性无机涂料,不含对人体有害的挥发性物质。皮肤接触后用肥皂和清水清洗。
烧结陶瓷的窑炉炉型有多种,常见的分类如下:
按其外形和操作分,有间歇式和连续式。间歇式窑如倒焰窑,连续式窑如隧道窑。
按热源分,有使用燃料的火焰窑(烧煤、煤气或重油等)及电热窑炉。
按火焰是否接触产品分,有明焰窑及隔焰窑(马弗窑)。
每种陶瓷窑炉炉型所有的耐火材料不尽相同,以下给出常见的三种:
隧道窑。隧道窑的窑顶用耐火砖砌筑,或用耐火浇注料预制块砌筑。窑底则由多台窑车组成。窑车沿固定的导轨移动。
倒焰窑。倒焰窑是陶瓷工业目前常用的一种火焰窑炉,亦是烧制耐火制品的热工设备。倒焰窑的砌体遭受高温和燃烧气流的冲刷作用,以及温度变化的影响,所以,窑衬材料应具有较髙的高温力学性质、良好的抗热震性,如高铝砖等。
梭式窑。梭式窑是一种窑车式的倒焰窑,其结构与传统的矩形倒焰窑基本相似。窑体具有耐高温、隔热和一定的机械强度,宜选用热导率低、热容量小和抗热震的耐火材料(如高效能陶瓷纤维等)来砌筑窑炉。
1. 特种耐火材料包括高熔点氧化物和难熔化合物及由此衍生的金属陶瓷、高温涂层、高温纤维及增强材料。
特种耐火材料是在传统的陶瓷和一般耐火材料的基础上发展起来的新型无机非金属材料。它具有以下特性:高熔点、高纯度、良好的化学稳定性和热震稳定性。经常使用的是普通耐火材料有硅砖、半硅砖、粘土砖、高铝砖、镁砖等。
耐火材料是一种能够抵抗高温作用的固体材料,广泛应用于冶金工业。根据其化学性质和成份的不同,耐火材料通常可分为:酸性耐火材料(石英、硅砖)半酸性耐火材料(半硅砖)中性耐火材料(铬砖、粘土砖、高铝砖)碱性耐火材料(镁砖、铬镁砖、镁铝砖、白云石砖、镁砂、白云石及镁质耐火泥)等。碱性耐火材料由于具有耐火度高、热稳定性好、抗渣性好等优良特性,目前被广泛应用于冶炼设备中。
2. 与传统的陶瓷和耐火材料相比,特种耐火材料纯度高、熔点高,电、热、机械和化学性能好,因此,可用于高、精、尖科技中在制造工艺方面,原料一般要经过预烧。成型除传统方法外,还采用气相沉积、热压等新工艺。成型料为微米级微粉料,烧成需在很高温度下及保护气氛中,可制成薄型制品(呈半透明状)。。
陶瓷可以承受不一样的高温:一般来说,它们都在1000度以上,陶瓷本身是由1500度高温烧结而成的。
烧成时还常使用到各种窑具,合理地选择和使用窑具,对提高产品质量,节约能源,降低生产成本也有重要的意义。
影响烧成的因素很多,在烧成过程中如果控制不当,不但浪费燃料,而且将直接影响产品质量,甚至造成大批废品,给企业带来不应有的损失。因此,我们只有掌握了坯体在高温烧成过程中的变化规律,正确地选择和设计窑炉。
扩展资料:根据陶瓷制品品种、工艺特点和装饰技法的不同可分为以下几种装饰类型:
艺术釉装饰:包括颜色釉、花釉、结晶釉、无光釉、裂纹釉、变色釉、荧光釉等。
雕塑装饰:包括捏花、堆花、剔花、刻花、镂空、浮雕、暗雕、圆雕以及塑造等。
综合装饰:包括青花玲珑、晶雕堆花、色釉刻瓷、青花斗彩、有色艺术釉等。
其他装饰方法:包括色坯、化妆土、色粒坯、渗花、磨光和抛光、丝网印花、拼花装饰等。
现在建材市场上有很多的材料,那么大家对高温耐火材料有没有了解呢?估计大多数人对这类材料不怎么解除吧!毕竟这是属于一种工业材料。高温耐火材料主要分为耐火材料和耐热材料两种。人们通常所说的高温耐火材料它的耐火温度至少在1000度以上。高温耐火材料在我们的生活之中应用非常地广泛,接下来小编就为大家介绍一下有关高温耐火材料的一些知识吧!
高温耐火材料有哪些 常见的高温耐火材料材料介绍
硅酸铝:AlSiO3,以硬质粘土熟料为原料,经电阻或电弧炉熔融、喷吹成纤工艺生产而成。硅酸铝纤维又叫陶瓷纤维是一种新型轻质耐火材料,该材料具有容重轻、耐高温、热稳定性好,热传导率低、热容小、抗机械振动好、受热膨胀小、隔热性能好等优点,经特殊加工,可制成硅酸铝纤维板、硅酸铝纤维毡、硅酸铝纤维绳、硅酸铝纤维毯等产品。新型密封材料具有耐高温导热系数低,容重轻,使用寿命长,抗拉强度大,弹性好,无毒等特点,是取代石棉的新型材料,广泛用于冶金、电力、机械、化工的热能设备上的保温。
陶瓷纤维:陶瓷纤维又称硅酸铝纤维,因其主要成分之一是氧化铝,而氧化铝又是瓷器的主要成分,所以被叫做陶瓷纤维。而添加氧化锆或氧化铬,可以使陶瓷纤维的使用温度进一步提高。陶瓷纤维制品是指用陶瓷纤维为原材料,通过加工制成的重量轻、耐高温、热稳定性好、导热率低、比热小及耐机械震动等优点的工业制品,专门用于各种高温,高压,易磨损的环境中,陶瓷纤维制品是一种优良的耐火材料。具有重量轻、耐高温、热容小、保温绝热性能良好、高温绝热性能良好、无毒性等优点。
岩棉:岩棉起源于夏威夷。属于无机材料,岩棉是我国施可达岩棉制造有限公司引进,作为国内大型岩棉生产企业之一,专业生产施可达系列高端岩棉制品。岩棉采用优质玄武岩、白云石等为主要原材料,经高温熔融后,由高速离心设备制成的人造无机纤维,具有极强的保温防火性能。
玻璃棉:玻璃棉属于玻璃纤维中的一个类别,是一种人造无机纤维。玻璃棉是将熔融玻璃纤维化,形成棉状的材料,化学成分属玻璃类,是一种无机质纤维。具有成型好、体积密度小、热导率彽、保温绝热、吸音性能好、耐腐蚀、化学性能稳定。其具有的大量微小的空气孔隙,使其起到保温隔热、吸声降噪及安全防护等作用,是钢结构建筑保温隔热、吸声降噪的最佳材料。
以上小编给大家介绍的这几种都是常见的一些高温、耐火材料,所以大家应该好好地了解一下。现在高温耐火材料的使用范围是非常广泛的,很多的冶金窑炉、石英加热管的涂层都是使用的高温耐火材料。除了在这些之外高温耐火材料还被广泛使用在了航天领域,虽然这些领域与大家没有太大的关系,但是我们还是应该做一些详细的了解,就当是增加一些业余知识。
1.按照烧成温度的高低可分为:
(1)低温隧道窑(1000~1350℃);
(2)中温隧道窑(1350~1550℃);
(3)高温隧道窑(1550~1750℃);
(4)超高温隧道窑(1750~1950℃)。
2.按照烧成品种可分为:
(1)耐火材料隧道窑;
(2)陶瓷隧道窑;
(3)红砖隧道窑。
3.按热源可分为:
(1)火焰隧道窑;
(2)电热隧道窑。
4.按火焰是否进入隧道可分为:
(1)明焰隧道窑;
(2)隔焰隧道窑;
(3)半隔焰隧道窑。
5.按窑内运输设备可分为:
(1)车式隧道窑;
(2)推板隧道窑;
(3)辊底隧道窑;
(4)输送带隧道窑;
(5)步进式隧道窑;
(6)气垫式隧道窑。
6.按通道多少可分为:
(1)单通道隧道窑;
(2)多通道隧道窑
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