耐火材料有哪些

筑炉材料主要包括耐火材料、隔热材料、钢材、木材、水泥等一般建筑材料以及其他辅助材料。掌握各类材料的品种上、规格和性能，合理选择，正确使用各种材料，加强材料的科学管理，降低材料的损耗，是保证工业炉砌筑工程质量，提高炉子使用寿命的主要前提。

选择筑炉材料的一般原则：

(1)材料必须具有能满足工业炉使用要求的技术性能，其各项性能指标应符合现行国家标准规定或设计要求。

(2)所选用的材料必须具有良好的施工性能，并能满足施工的技术要求和工程质量的要求。

(3)所采用的材料必须符合国家有关劳动保护、环境保护的法律、法规和技术规范的规定。

1 耐火材料的分类

1.1分类的方法

A按化学矿物组成分类

①硅质耐火材料

②铝硅酸盐耐火材料

③镁质耐火材料

④白云石质制品

⑤铬质制品

⑥碳质制品

⑦锆质制品

⑧特殊制品

B按化学特性分类

(1)酸性耐火材料，酸性耐火材料是以二氧化硅为主要成分的耐火材料，主要指硅砖和锆英石砖。酸性耐火材料能耐酸性熔渣侵蚀。

(2)中性耐火材料。中性耐火柯料主要是指以三氧化二铝、三氧化二铬、碳化硅和碳为主要成分的耐火材料.如刚玉砖、高铝砖、碳化硅砖、氮化硅砖、炭砖等。其特性是对酸性渣和碱性渣都具有抗蚀能力。

(3)碱性耐火材料。碱性耐火材料主要是指以氧化镁、氧化钙为主要成分的耐火材料,包括镁砖、镁铝砖、镁铬砖、白云石砖等，碱性耐火材料对碱性渣有较强的抗侵蚀能力。

C按耐火度分类

(1)普通耐火材料，耐火度为1580-1770℃

(2)高级耐火村料，耐火度为1770〜2000℃

(3)特级耐火材料，耐火度高于2000℃

D 按成型工艺分类

(1)天然岩石;

(2)泥浆浇注成型耐火材料;

(3)可塑成型耐火材料;

(4)半干成型耐火材料;

(5)捣打(包括机械捣打与人工捣打)成型耐火材料;

(6)熔注制品。

E 按烧制方法分类

(1)不烧砖;

(2)烧制砖;

(3)不定形耐火材料。

F按气孔率分类

(1)特致密制品，显气孔率低于3%;

(2)高致密制品，显气孔率低于3%~10%;

(3)致密制品，显气孔率低于10%〜16%;

(4)烧结制品，显气耐火砖分类孔率低于16%~20%;

(5)普通制品，显气孔率低于20%〜30%;

（6）轻质制品，显气孔率低于45%〜85%;

(7)超级轻质制品，显气孔率高于85%。

G按形状和尺寸分类

(1)标型制品;

(2)普通制品;

(3)异型制品;

(4)特型制品;

(5)超特型制品。

此外，耐火材料还可以按用途划分为高炉用耐火材料、转炉用耐火材料、连铸用耐火材料、玻璃窑用耐火材料、水泥窑用耐火材料等等。

1.2 致密定形耐火材料的分类

致密定形耐火材料的分类中国标准(GB/T17105-1997)，

1.3 定形隔热耐耐火砖一吨火材料的分类

定形隔热耐火材料的分类，是按制品重烧线变化不大于2%的温度来划分的。

1.4 不定形耐火材料分类

不定形耐火材料必须采用一级分类，主要包括：

(1)致密材料和隔热材料两大类;

(2)以整个混合料的主要化学成分(矿物组成)和(或)决定混合料特性的骨料性质分类，分为高铝质、黏土质、硅质、碱性材料(镁砂、铬铁矿、尖晶石、镁橄榄石、白云石以及其他碱土金属氧化物)和它们的混合物、特殊材料(炭、碳化物、氮化物、锆英石等)及其混合物;

(3)按结合方式分类，分为陶瓷结合、水硬性结合、化学结合和有机结合;

(4)按施工方法分类，分为耐火捣打料、耐火可塑料、耐火浇注料、耐火压入料、耐火喷涂料、耐火泥浆和耐火涂抹料。

不定形耐火材料还可以按这个混合料的主要化学成分含量、最高使用温度和烘干强度进行二级分类。

2 耐火材料的化学、矿物组成

2.1化学组成

耐火砖规格尺寸

耐火材料的化学组成是它的基本特征。一种耐火材料在一定条件下能否形成某种物相,为何出现此种物相，并具有某些特定性质，以及如何从本质上改变材料的某些特定性质，都首先取决于其化学组成。根据耐火材料中各种化学成分的含撤和作用，通常将其分为主成分、杂质和外加成分三类。

A 主成分

耐火材料中的主成分是指占绝大多数的，对材料高温性质起决定性作用的化学成分。耐火材料之所以具有优良的抵抗高温印度航母 耐火砖作用的性能，以及许多耐火材料又各具特性，完全或基本上取决于主成分。通常，对耐火材料依化学组成分类，以及对许多同材质的耐火材料划分为若干等级，都是或多半是根据其主成分的种类以及其含量多寡而定的。

可作为耐火材料主成分的都是具有很高晶格能的高熔点或分解温度很高的单质或化合物。要求它在耐火材料生产或服役过程中能形成稳定的具有优良性能的矿物，在自然界储量较高而旦较易提取与利用。在地壳中分布较多，可作为耐火材料主成分的主要是氧化物。另外，有一些碳化物、氮化物、硅化物和硼化物，也可作为耐火材料的主成分。

现在，生产与使用较广泛的耐火材料中的主成分主要是A1203、BeO、Cr2O3、MgO、CaO、Si02、ThO2、UO2、ZrO2等氧化物和SiC、WC、B4C等碳化物以及A1N、Si3N4等氮化物。

B 杂质

杂质是指在耐火材料中不同于主成分的,含量微少而对耐火材料的抵抗高温性质往往带来危害的化学成分。这种化学成分多是由含主成分的原料中夹带而来的。

耐火材料的杂质中有的是易熔物，有的本身具有很卨熔点，但同主成分共存时，却可产生易熔物。故杂质的存在往往对主成分起强的助熔作用。助熔作用虽有时有助于材料的液相烧结，但对材料抵抗高溫作用却有严重危害。助熔作用愈强，即由于杂质的存在，系统中开始形成液相的温度愈低，或形成液相量愈多,或随着溫度升高液硅酸铝耐火砖相量增长速度愈快，以及所形成的液相黏度愈低和润湿性愈好，危富愈严重。如对主成分为Si02的材料而论，若含Na20、A120,、Ti02、CaO和FeO中任一氧化物，除其中Na2O熔点较低以外，其他氧化物虽具有较高的熔点，但与Si02共存，却都有助熔作用，

可见，若Na20与Si02共存，由于开始形成液相的温度很低，故以Si02为主成分的耐火材料中，若含有少量Na20,即可对其高温性质带来严重危害。若以SiO2为主成分的耐火材料中分别含有A1203和Ti02，虽然Si02-Al203与Si02-TiO2两系统的共熔温度相近，分別为1595℃和1550℃,但在共熔温度下系统内每1%杂质氣化物生成的液相里却差别较大，前者约为后者1.9倍。而且，随温度的升高，此差别更大，如在1600℃，约为2.3倍。因此,杂质A1203，较Ti02对Si02的熔剂作用强。氧化铝对硅质耐火材料的高温性能危害极大。

另外，当杂质与主成分共存时，若生成的液相黏度较低，且随温度升高黏度降低愈快以及润湿性愈好，则对耐火材料的危害愈严重因此，提商耐火材料抵抗高温的性能，必须严格控制杂质的含量。

C 外加成分

外加成分常称外加剂，是在耐火制品生产中为特定目的另外加入的少量成分。如为促进材料中某些物相的形成和转化，而加入的矿化剂;为抑制材料中某些物相形成，而加入的抑制剂或稳定剂;为促进材料的烧结，而加入的助熔剂等。总之，在耐火材料生产中，采取加入少量外加剂可在一定程度上改变材料的组成与结构，从而便于生产和使制品获得某种预期特性。但必须注意，切勿因此而严重影响其抵抗高温作用的基本性质。

2.2 矿物组成

A 耐火材料中矿物的种类

矿物是指由相对固定的化学组分构成的有确定的内部结构和一定物理性质的单质或化合物&它们在一定物理化学条件下稳定。耐火材料是矿物的组成体。这些矿物皆为固态晶体,且多为由氧化物或其复合盐类构成。其中，除部分矿物是前述高熔点单一氧化物或其他化合物呈稳定结晶体构成的以外，还有复合氧化物构成的高熔点矿物。其中最主要的是铝酸盐、铬酸盐、磷酸盐、硅酸盐、钛酸盐和锆酸盐构成的矿物。另外，许多耐火材料中还有少量非晶质的玻璃相。仅有极少数耐火材料是完全由非晶质的玻璃构成的。

B 耐火材料中矿物的聚集状态

耐火材料在常温下除极少数外，都是由单相或多相多晶体，或多晶体同玻璃相共同构成的集合体。许多耐火材料中还含有气孔。若耐火材料的化学组成相同，而其中存在的晶体和玻璃相等物相种类、性质、数量、晶粒形状和大小、分布和结合状态等不同，则这些耐火材料性质的优劣可能差别很大。

根据耐火材料中构成相的性质、所占比重和对材料技术性质的影响，分为主晶相、次晶相和基质。

(1)主晶相。主晶相是指构成材料结构的主体，熔点较高，对材料的性质起支配作用的一种晶相。耐火材料主晶相的性质、数量、其分布和结合状态直接决定制品的性质。许多耐火制品，如莫来石砖、刚玉砖、方镁石砖、尖晶石砖、碳化硅耐火制品等，皆以其主晶相命名。

(2)次晶相。次晶相又称第二晶相或第二固相，是指耐火材料中在高温F与主晶相和液相并存的，一般其数量较少和对材料高温性能的影响较主晶相为小的第二种晶相。如以方镁石为主晶相的镁铬砖、镁铝砖、镁硅砖和镁钙砖等分别含有的铬尖晶石、镁铝尖晶石、镁橄榄石和硅酸二钙等皆为次晶相。耐火材料中次晶相的存在对耐火材料的结构，特别是对高熔点晶相间的直接结合，从而对其抵抗高温作用也往往有所裨益。与普通镁砖相比，上述耐火制品中这些次晶相的存在，使制品的荷重软化温度都有所提高。许多依矿物组成命名的耐火材料，如莫来石刚玉砖、刚玉莫来石砖，就是以其主晶相和次晶相复合命名的。前者为主晶相，后者为次晶相。

(3)基质。基质是指在耐火材料大晶体间隙中存在的，或由大晶体嵌人其中的那部分物质，也可武汉有沸腾炉耐火砖认为是大晶体之间的填充物或胶结物。对由一些骨料组成的耐火材料而言，其间的填充物也称为基质。

基质既可由细微结晶体构成，也可由玻璃相构成，或由两者的复合物构成。如镁砖、镁铬砖、镁铝砖等碱性耐火材料屮的基质是由结晶体构成;硅砖、硅酸铝质耐火材料中的基质多是由玻璃相构成。

基质是主晶相或主晶相和次晶相以外的物相.往往含有主成分以外的全部或大部分杂质在内。因此，这些物相在高温下易形成液相，从而使制品易于烧结，但有损于主晶相间的结合，危害耐火材料的高温性质。当基质在高温下形成液相的温度低、液相的黏度低和数撤较多时，耐火制品的生产和其性质，实质上受基质所控制。欲提高耐火材料的质量，必须提髙耐火材料基质的质量，减少基质的数量,改善基质的分布，使其在耐火材料中由连续相孤立为非连续相。

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