耐火材料生产基本知识培训.docx

技 术 工 人 培 训 教 材

浙江圣奥耐火材料有限公司
杭州博奥窑炉节能技术研究所

2004年10月

目 录
绪论
一、耐火材料的定义……………………………………………………………………（4）
二、耐火材料的分类……………………………………………………………………（4）
三、耐火材料的地位和作用……………………………………………………………（5）
四、耐火材料工业的发展概况…………………………………………………………（6）
第一章 耐火材料的性质
第一节 化学－矿物组成………………………………………………………………… （7）
一、化学组成……………………………………………………………………………（7）
二、矿物组成与结构……………………………………………………………………（7）
第二节 常温物理性质…………………………………………………………………… （7）
一、密度…………………………………………………………………………………（7）
二、常温耐压强度………………………………………………………………………（8）
第三节 高温作业性质…………………………………………………………………… （8）
一、耐火度………………………………………………………………………………（9）
二、荷重软化温度………………………………………………………………………（9）
三、其它高温性能………………………………………………………………………（10）
第四节 形状正确性和尺寸准确性……………………………………………………… （11）
第二章 耐火材料生产过程
第一节 原料加工………………………………………………………………………… （12）
一、原料煅烧……………………………………………………………………………（12）
二、原料的检选…………………………………………………………………………（12）
三、破粉碎………………………………………………………………………………（12）
四、筛分…………………………………………………………………………………（12）
第二节 砖料的制备……………………………………………………………………… （13）
一、颗粒配比……………………………………………………………………………（13）
二、配料…………………………………………………………………………………（13）
三、混合…………………………………………………………………………………（14）
四、睏料…………………………………………………………………………………（14）
第三节 成型（砖坯的压制）…………………………………………………………… （14）
一、成型方法……………………………………………………………………………（14）
二、半干成型的压制过程………………………………………………………………（15）
三、压制的不均匀性（层密度现象）…………………………………………………（15）
四、弹性后效与层裂……………………………………………………………………（15）
五、提高成型质量的三个问题…………………………………………………………（16）
六、成型设备及模具尺寸的确定………………………………………………………（16）
第四节 砖坯的干燥…………………………………………………………………………（16）
一、干燥过程……………………………………………………………………………（16）
二、干燥方法及干燥设备………………………………………………………………（17）
三、半成品检验…………………………………………………………………………（17）
第五节 烧成…………………………………………………………………………………（17）
一、装窑…………………………………………………………………………………（17）
二、焙烧…………………………………………………………………………………（18）
三、出窑…………………………………………………………………………………（18）
第六节 成品检验及堆放方法………………………………………………………………（18）
一、成品检验……………………………………………………………………………（18）
二、成品堆放……………………………………………………………………………（19）
第七节 防尘与除尘…………………………………………………………………………（19）
一、防尘…………………………………………………………………………………（20）
二、除尘…………………………………………………………………………………（20）
第三章 粘土质耐火材料
第一节 粘土质制品的分类…………………………………………………………………（21）
第二节 粘土原料……………………………………………………………………………（21）
一、粘土的分类…………………………………………………………………………（21）
二、粘土的化学---矿物组成及其矿物影响……………………………………………（22）
三、耐火粘土的工艺性质………………………………………………………………（22）
第三节 粘土质制品的生产工艺……………………………………………………………（23）
一、结合粘土及其他结合剂的制备……………………………………………………（23）
二、熟料制备……………………………………………………………………………（24）
三、坯料的制备…………………………………………………………………………（25）
四、成型工艺……………………………………………………………………………（26）
五、干燥…………………………………………………………………………………（27）
六、烧成…………………………………………………………………………………（27）
第四节 粘土质制品的一般性质和用途……………………………………………………（29）
一、粘土制品的一般性质………………………………………………………………（29）
二、粘土制品的用途……………………………………………………………………（30）
第四章 高铝质耐火材料
第一节 高铝质制品的基本特性和所用原料………………………………………………（31）
一、按制品中的化学—矿物组成分类…………………………………………………（31）
二、按用途分类…………………………………………………………………………（31）
第二节 高铝质制品的生产工艺……………………………………………………………（31）
一、高铝质品的基本特性………………………………………………………………（31）
二、高铝制品原料………………………………………………………………………（32）
第三节 高铝质制品的基本特性……………………………………………………………（33）
一、工艺流程及其特点…………………………………………………………………（33）
二、生产工艺要点………………………………………………………………………（34）
第四节 高铝质制品的用途…………………………………………………………………（35）
第五章 硅质耐火材料
第一节 硅质制品生产的物理—化学原理…………………………………………………（36）
一、氧化硅的各种变体及性质…………………………………………………………（36）
二、石英转化的动力学及矿化剂的作用………………………………………………（36）
第二节 硅砖生产用原料……………………………………………………………………（38）
一、硅质原料的种类……………………………………………………………………（38）
二、硅砖生产用硅石性质………………………………………………………………（38）
三、矿化剂的选择和加入量的确定……………………………………………………（39）
四、结合剂的选择和加入量的确定……………………………………………………（39）
五、泥料颗粒组成的选择………………………………………………………………（40）
第三节 硅砖的生产工艺…………………………………………………………………（40）
一、生产硅砖的工艺流程………………………………………………………………（40）
二、生产工艺要求………………………………………………………………………（40）
第四节 硅质耐火材料的性质及使用………………………………………………………（43）
一、硅质耐火材料的性质………………………………………………………………（43）
二、硅质耐火材料的使用………………………………………………………………（44）
第六章 轻质耐火材料
第一节 概论…………………………………………………………………………………（45）
第二节 轻质耐火材料的生产工艺…………………………………………………………（45）
一、烧尽加入物法………………………………………………………………………（45）
二、泡沫法………………………………………………………………………………（46）
三、化学法………………………………………………………………………………（47）
第三节 轻质制品的主要性质要求及应用…………………………………………………（48）
一、主要性质要求………………………………………………………………………（48）
二、轻质耐火制品的使用………………………………………………………………（48）
第七章 不定型耐火材料
第一节 耐火混凝土…………………………………………………………………………（49）
一、硅酸盐水泥耐火混凝土……………………………………………………………（49）
二、磷酸盐耐火混凝土…………………………………………………………………（52）
三、硅酸盐耐火混凝土…………………………………………………………………（53）
四、水玻璃耐火混凝土的生产工艺……………………………………………………（54）
第二节 耐火泥………………………………………………………………………………（55）
一、粘土质耐火泥………………………………………………………………………（56）
二、高铝质耐火泥………………………………………………………………………（56）
三、硅质耐火泥…………………………………………………………………………（56）
四、镁质耐火泥…………………………………………………………………………（57）
第八章 其它耐火材料
第一节 镁质耐火材料………………………………………………………………………（58）
一、镁质耐火材料的原料………………………………………………………………（58）
二、镁砖的生产工艺……………………………………………………………………（58）
第二节 半硅质耐火材料……………………………………………………………………（60）
一、石英—粘土制品……………………………………………………………………（61）
二、叶腊石制品…………………………………………………………………………（61）
第三节 碳化硅质耐火材料…………………………………………………………………（61）
一、碳化硅………………………………………………………………………………（61）
二、碳化硅制品的生产工艺……………………………………………………………（62）
三、碳化硅质耐火材料的性能及应用…………………………………………………（62）
第四节 硅酸铝纤维及其制品………………………………………………………………（63）
一、硅酸铝纤维的生产工艺……………………………………………………………（63）
二、硅酸铝纤维制品生产工艺…………………………………………………………（64）
三、硅酸铝纤维及其制品的性能………………………………………………………（64）
第五节 磷酸盐结合高铝质耐火砖…………………………………………………………（64）

绪 论
一、耐火材料的定义
耐火材料是指耐火度不低于1580℃的无机非金属材料。
耐火材料一般用硅酸铝系统的天然矿石和岩石作为主要原料，它的基本工艺和某些基本特点与硅酸盐系统的其它产品相类似，所以耐火材料列为硅酸盐系统中的一种产品，是硅酸盐工业中的一个重要组成部分。它和水泥、陶瓷、玻璃等硅酸盐工业一样在国民经济中具有相当重要的地位和作用。
耐火材料素有“钢铁之母”之美称，因它具有在热工设备中有抵抗高温的特殊性能，而在现代工业的发展中占据十分重要的地位。随着科学技术的发现和需要，耐火材料的使用范围日益扩大，由冶金（包括钢铁及有色冶金等）、硅酸盐（水泥、陶瓷等）、化工、动力、机械制造等工业，扩展到一切有高温操作的工矿企业中，其窑炉（燃烧窑、熔池、火道、坩埚）等热工设备的受热部分，耐火材料都是不可缺少的重要建筑结构材料。在尖端科学领域里（如火箭、原子反应堆等）同样是不可缺少的耐高温材料或零件。
由于耐火材料长期使用于各种不同加热条件的高温设备中，它受着高温以及其它各种不同条件作用，受着复杂的物理化学反应而破坏。因此，耐火材料必须具有以下几个重要性能。
1、高温时不易熔化
现代化工业窑炉的工作温度一般介于1000～1800℃之间，因此，耐火材料首先要具有在此温度下不易熔化的性能。
2、在高温受压的情况下不软化
大多数耐火材料的熔化温度都超过1650～1700℃，但是它在达到熔化温度前就开始变形（软化），失去结构强度，因此耐火材料不仅要有高的溶化温度，而且还应具有在受高温荷重的条件下不发生变形的性能。
3、高温环境中体积稳定
耐火材料在高温条件下使用时，由于材料内部起物理化学反应而使体积发生变化。大部分耐火材料的这种变化是体积收缩，少数则发生膨胀。不论是体积收缩或膨胀，如超出一定范围均能引起炉体的损坏。因此要求耐火材料具有良好的高温体积稳定性。
4、能抵抗温度骤变且受热不均匀而引起炉体损坏
在间断作业的窑炉中，高温时，急剧变化或各部位砌体受热不均匀，砌砖体内部会产生应力而使材料开裂，造成炉体损坏。故耐火材料应具有能承受炉温的急剧变化和波动不致开裂的性能热稳定性。
5、高温时能抵抗炉渣的侵蚀作用
耐火材料在使用过程中，因变相接触的燃料灰，熔融炉渣及熔融金属等的作用而被侵蚀。因此，耐火材料应具备抵抗这种侵蚀的能力。在使用耐火材料时，要根据使用场合主要的要求以及各种耐火材料所具有的特性来合理选择。
二、耐火材料的分类
耐火材料的种类很多，目前耐火材料的分类方法大致有如下几种。
1、按耐火度可分为
普通耐火材料：耐火度大于1580℃～1770℃。
高级耐火材料：耐火度大于1770℃～2000℃。
特级耐火材料：耐火度大于2000℃～3000℃。
超级耐火材料：耐火度大于3000℃。
2、按制造工艺分
按制造工艺可分为天然岩石、泥浆烧注、可塑成型、半干成型、干压成型、捣打、熔铸等制品。
3、按化学—矿物组成可分为
（1）硅质制品
硅砖SiO2>93%的制品，石英玻璃SiO2>99%的熔融制品。
（2）硅酸铝质制品
半硅酸SiO2>65%，AI2O3为15～30%之间。
粘土砖AI2O3为30～48%之间。
高铝砖AI2O3>48%的制品。
（3）镁质制品
镁砖：MgO>85%，镁铬砖MgO55～80%（Cr2O310～30%）的制品。铬镁砖：MgO25～55%并合较多量铬铁矿的制品； 镁铝砖：以镁铝尖晶石（MgO-AI2O3）结合的镁砖； 镁橄榄石（2 MgO·SiO2）砖，MgO35～55%。
白云石制品：CaO>40%，MgO>35%的制品。
（4）铬砖
Cr2O3>30%
（5）炭质制品
炭砖：含炭量70～90%的制品
石墨制品：含石墨量30%以上的制品。
碳化硅制品：以SiC为原料，耐火粘土或其他无机物结合的制品。
（6）特种耐火材料
高温陶瓷材料：金属陶瓷材料。
4、按形状和尺寸分
按形状和尺寸可以分为：标、普、异、特型砖，另外，耐火材料按烧制分法，按用途、按施工特点等，还有别的一些分类。
三、耐火材料的地位和作用
耐火材料的进步是与工业发展分不开的。近三十多年来，各种工业部门的新技术和新工艺不断涌现，促进了工业窑炉的变革，推动了耐火材料工业的发展。如今，耐火材料广泛应用于冶金、硅酸盐、化工、动力、机械制造等工业中，随着我国原子能，喷气飞机和火箭等尖端科学技术的发展，给耐火材料开辟了新的发展天地，使耐火材料在尖端技术的发展上占有重要地位。以上等等这些其重要标志是工业窑炉装备化，自动化和高效化；耐火材料的品种增加，质量提高和消耗降低。同时，施工技术水平显著提高。因此推动了耐火材料工业的发展。
耐火材料作为工业性的辅助材料在冶金工业部门消耗最多约为总数的60～70%，建材系统包括水泥、陶瓷等工业部门消耗为8～20%，机械等其它工业部门消耗比例为总数的20%左右。因此要强调的是耐火材料的消耗是与各国不同时期的工业结构和技术水平分不开的，各国工业部门耐火材料的消耗比例详见表1
表一 各国工业部门耐火材料的消耗比例（%）
国 名
日 本
西 德
美 国
苏 联
英 国
法 国
钢铁
有色
建材
石油化工
发电锅炉
机械及其它
69.7
1.9
10.3
1.4
0.1
16.6
57.7
2.7
16.0
1.5
1.1
21.0
50.7
6.5
17.8
2.7
0.8
21.5
60.1
4.0
8.1
4.7
-
23.1
73.7
-
9.3
1.3
1.2
14.5
65.0
4.0
14.5
4.0
-
12.5
同时耐火材料的消耗也与耐火材料的品种质量和生产操作技术分不开，也推动着耐火材料工业的进步。
四、耐火材料工业的发展概况
我国是世界上发明和制造陶瓷最早的国家，是瓷器的故土，瓷器是我国人民的骄傲。从考古出来的陶瓷器表明，三千年前我国的祖先就掌握了陶器的制造法，对人类文化作出了极为重要的贡献。耐火材料在那时就已经制造并首先应用于陶瓷业。当时烧制瓷器用的匣钵和窑炉衬砖就是一种粘土质耐火材料。然而由于长期的封建统治，特别是近百年来帝国主义的侵入和反动统治者的腐败无能，我国耐火材料工艺和其它工业部门一样，长期处于落后状态。因此，解放前我国有许多耐火材料甚至一般锅炉用砖也要靠从外国进口。
新中国成产后，随着治金工业的发展，我国耐火材料工业也发展很快。根据使用需要和原料情况，合理布署遍及全国各地。同时成立了专业科研单位，不少大专院校里设有耐火材料专业。
在我国工人阶级和科技人员的努力下，充分利用本国资源，积极发展耐火材料工业，掌握和生产了过去所不能生产的硅质耐火材料和高铝质制品等。1957年我国独创的镁铝砖在鞍山钢铁公司，大石桥镁矿等大规模的生产，并在我国炼钢工业中广泛采用，使炼钢平炉顶寿命比硅砖炉顶长2.5倍。比镁铬砖长70%或一倍以上。在耐火材料生产技术和生产工艺方面，为进一步提高耐火材料质量不断改善生产条件，耐火材料的新工艺新技术得到了广泛应用。原料的破碎、配料、混合工序在一些工厂已实现全部自动化，有的厂已实现自动打砖，并采用了高吨位的自动油压机，在制品烧成上广泛采用各种类型的隧道窑，设计建造了底式倒焰窑，大型活顶倒焰窑，以及随着特殊耐火材料的发展而发展起来的各种不同类型的高温窑，广泛采用液体、气体燃料煅烧制品。我国耐火材料的生产技术已步入世界先进行列，正全面实现全盘机械化，半自动化，自动化。
近三十多年来，由于耐火材料工业的发展。各厂努力搞好文明生产管理，加强防尘设施，使粉尘浓度降低到2毫米/米3以下，成绩十份显著。主要标志如下：采用优质原料、高压成型、高温烧成，如我国最大的摩撑压砖机为800吨。因此产品质量提高，品种增加；高级耐火材料，特别是不定形耐火材料和耐火纤维发展迅速，使用普遍；耐火材料生产技术和自动化水平，以及劳动生产率均得到了提高。

第一章 耐火材料的性质
耐火制品的性质，决定制品适合的使用条件，决定制品质量的好坏。而它本身则为制品的化学组成和矿物结构所决定，也就是为制造所用的原料和加工方法所决定。各类不同的耐火制品，都有其独特的性质。为了充份掌握这些特性和制出新品种的制品，以及做到合理使用的制品，必须研究耐火制品的性质。作为高温结构材料的耐火材料在各种热工设备经受高温及各种的物理化学作用，因此，从使用上要求耐火材料应能抵搞作业条件下的高温作用和在作业时间内进行的一系列物理—化学作用。耐火材料低搞各种损毁因素的能力的性质不但是衡量耐火材料的质量，也是决定耐火材料使用条件的生要依据。
第一节 化学－矿物组成
一、化学组成
耐火材料制品（或原料）的化学组成，又称化学成份，一般用化学分析方法进行测定。常用耐火材料一般测定Al2O3 、SiO2、Fe2O3、CaO、MgO、TiO2、Na2O、K2O等，并测定烧灼减量。不同种类的耐火材料及制品具有不同的化学成份。耐火材料的化学组成决定着耐火材料的基本化学特性，如以SiO2为主体成份的硅砖呈酸性，而以MgO为主体成份的镁砖则呈碱性，这对选用材料和判断在使用中它们之间的化学作用情况，具有特殊意义。但由于耐火材料是非均质体，全体与局部的化学组成不同；而且有时某一化学成份相同的制品，由于所用原料的不同，矿物组成与结构的不同，其性能可能有很大的差别，因些单纯从化学组成出发加以考虑则不够全面，应进一步观察其矿物组成和内部的组织结构情况加以全面判断。
二、矿物组成与结构
耐火材料制品（和原料）是矿物的组成体。因此，在影响制品性质的主要原因是制品的矿物组成，而不是化学组成。耐火材料制品的矿物组成取决于制品化学组成和形成制品时的外界作用因素（如温度，压力）。
为了获得满足各种不同使用要求的耐火材料，必须深入地进行耐火材料矿物组成的研究，摸清并掌握它们的生存条件和变化规律。对于使用过程中受炉渣侵蚀的砖块进行矿物鉴定，是进行使用研究的重要手段，更能提供改进质量的方向。
目前，鉴定耐火材料的矿物组成与结构的方法，一般是通过显微镜观察，以及X射线分析，差热分析和衍射鉴定等。
耐火材料的化学－矿物组成是分析原料及制品特性的一个重要方面，所以改变制品特性，提高制品质量，一般采用调整制品化学－矿物组成的方法。
第二节 常温物理性质
检验耐火材料的组织结构，主要是检验其常温的物理性质，检验耐火材料宏观组织结构的测试项目，有气孔率（或称空隙度），体积密度（或称容积比重），真比重，假比重，吸水率，透气率等，它们试验测定方法简单，快速方便，费用节省，是鉴定原料煅烧质量，控制工艺操作，以及成型质量的常规检测项目。对鉴定产品的使用性能也有一定意义；故通常与常温机械强度（耐压极限强度）等项检验，综合用作批量鉴定产品最必需和通用的试验项目。
一、密度
密度是致密程度的意思。
从物理观点来看，耐火制品是固体和气体（以气孔形成存在）的组成体。表示致密程度用体积密度（单位体积物体的重量），即P=w/v。对耐火制品显得更为重要和更有实用意义的是气孔率（气孔体积占制品总体积的百分数）。因为耐火制品中气孔体积量的多少对制品高温工作性质的影响是明显的，至关重要。气孔率指标不仅表明耐火制品质量的好坏，同时它对生产工艺因素的反应是敏感的，所以也是检查和判断原料质量和工艺过程最常用的依据之一。
耐火制品中存在的气孔，有三种形式：开口气孔（是存在于制品表面，与外界相通的气孔）、闭口气孔（是封闭在制品内部，与外界处于隔绝状态的气孔）、贯通气孔（是贯通制品两面与外界相通的气孔，在测定中是归于开品气孔计的）。其中对耐火制品使用过程影响最大的是开口气孔（包括贯气孔），因其在使用过程中直接与外物（如熔渣）相接触，它直接进入其中并侵入内部，加速制品的破坏。另外吸水率（表示充填制品中全部开口气孔体积所需水的重量占制品重量的百分数）又是表示制品开口气孔量的一个重要指标。
开口气孔体积

试样的总体积
（显气孔率）
开口气孔率= ×100%

开口气孔吸满水的重

试样未吸水前的干重
吸水率= ×100%
G1

G0
W吸= 100%

W吸……吸水率（%）
G1……开口气孔吸水重量
G0……试样干燥重量，克。
试样干重（克）

试样总体积（厘米）3
体积密度=

W
=试样总体积（厘米）3×真密度（克）
V
ρ=
试样干重（克）
总体积与其中孔隙所占的体积之差
真密度=
G

U2-U0
ρ真=
试样干重（克）

与材料同湿度、同体积水的重（克）
真比重=
真密度

与材料同湿度下纯水的密度（克/厘米3）
=

二、常温耐压强度
耐火制品的常温耐压强度是耐火制品在常温下，单位面积上所能承受的最大压力。
压碎制品的总压力（公斤）

制品受压面积（厘米2）
耐压强度=

耐火制品常温耐压强度，取决于制品中各个颗粒本身的强度，颗粒间相互连结的牢固性、气孔的数量和存在形式，以及加入结合剂所起的结合能力的大小等。因此，它受工艺条件影响很大。耐火材料在使用过程中，虽然很少发生在常温下受静荷重而招致破坏的现象，但因测定常温耐压强度的方法简便，可以及时了解生产工艺，如混练，成型，烧成的操作情况；同时也可以间接了解制品其他性能的好坏（如耐磨、抗冲击、抗冲刷等），并能与其它性能的检验结果综合判断制品的质量。因此常温耐压强度仍为目前常用的检验项目之一。
第三节 高温作业性能
耐火材料的高温作业性质，是在高温下测定的性质，这些性质，有的反应出耐火材料在该温度下的状态（如耐火度，荷重软化温度），有的反应出耐火材料在该温度下对某种外来作用（如溶渣，气体，温度，温度急变等）的反应。总之，这些性质都在某种程度上反应出耐火材料在使用时的状态。因此，测定和了解耐火材料的高温作业性质，对提高产品质量和合理适用耐火材料都具有直接意义。
一、耐火度
耐火度是耐火材料抵抗高温作用而不熔化的性质指标。对于耐火材料而言，耐火度代表的意义与熔点不同，熔点是指纯物质熔融成液相的平衡温度，如氧化铝的熔点为2050℃,氧化硅为1713℃,莫来石为1810℃……等，但一般耐火材料并非纯物质，而由多种不同矿物组成，并有许多杂质，故无一定的熔点，只有其融熔温度范围。
决定耐火材料的耐火度的根本因素是其化学—矿物组成和它的分布情况，各种杂质成份是极其有害的。因此在生产中注意提高原料的纯度，进行原料的检选，对于提高耐火材料的耐火性能是十分必要的。
耐火材料的耐火度，只能表明其抵抗温度作用的能力，不能作为使用温度的上限，因为制品在实际使用过程中，在经受高温作用的同时，还伴随着荷重和外物的熔剂作用，所以制品的实际使用温度较耐火度低得多。耐火度可作为评定耐火原料纯度和制品质量的指标。
耐火度的测定方法，是将材料按规定制成三角锥，在规定的加热条件下，与标准高温锥弯倒情况相比较，直至试锥的顶部弯倒接触低座，此时与试锥同时弯倒的标准高温锥所代表的温度即为该试锥的耐火度。常用火锥的锥号与其代表的温度见表（1-1）
表1-1 标准火锥号与温度对照表
锥号
温度（℃）
锥号
温度（℃）
锥号
温度（℃）
123
125
128
130
132
135
138
141
143
1230
1250
1280
1300
1320
1350
1380
1410
1430
146
148
150
152
154
158
161
136
165
1460
1480
1500
1520
1540
1580
1610
1630
1650
167
169
171
173
175
177
179
183
1670
1690
1710
1730
1750
1770
1790
1830
标准火锥不但用于测定耐火材料的耐火度，而且在陶瓷，耐火材料烧成时，经常用以判断和控制窑温。通常耐火度按以下公试计算：（仅供参考）
360+AI2O3%-（R2O+RO+Fe2O3+TiO2）%℃

0.228
t=

上式中，R2O和RO分别代表碱金属和碱土金属氧化物。式中百分比应折算成，AI2O3+SiO2=100%作为基准。
二、荷重软化温度
检验耐火材料的高温结构强度，是测定耐火材料在实际应用中抵抗温度、压力双重作用而不变形的能力。通常的测定方法是固定试样所承受的压力（2公斤/厘米2）不断升高温度，测定试样在发生一定变形量（0.6%，4%或40%）和坍塌时的温度就是荷重软化温度。
荷重软化温度是表示制品对高温和荷重的共同作用的抵抗性能。它是评定耐火材料质量的一个重要指标，更是选用确定耐火材料最高使用温度的重要数据。一般情况下，制品总是在高温荷重的条件下使用，往往会在远低于其耐火度（如镁砖）的温度下，由于砖体结合部分的熔化而发生明显的塑性变形，引起熔炉的变形甚至坍塌，所以测定荷重软化温度，对于耐火材料的实际使用具有重要意义。一般影响耐火材料的实际使用荷重软化温度的主要因素是制品的矿物——化学组成和生产工艺条件。如提高原料纯度使杂质含量降低，提高液相形成温度可以提高荷重软化温度。几种常见耐火制品的荷重软化开始温度见表（1-2）

表1-2 几种常见耐火材料的荷重软化开始温度
砖种
荷重软化开始温度（℃
硅砖
粘土砖
高铝砖
半硅砖
镁砖
镁铝砖
1620～1640
1300～1400
1420～1500
1250～1400
1470～1550
1520～1580
三、其它高温性能
1、重烧线变化
V2-V1
重烧线变化是耐火制品加热到高温后，长度的不可逆的减小或增大。其计算可以用下式表示。
V1
重烧体积变化百分率△V= ×100%
L2-L1

L1
重烧线变化百分率△L= ×100%

式中，V1、V2——分别表示重烧前后试样的体积
L1、L2——分别表示重烧前后试样的长度
按上式计算的结果，可能为正值，也可能为负值，前者代表膨胀，后者代表收缩。
耐火制品在高温下使用时，如果产生过大的重烧收缩会使窑炉砌体的砖缝增大，影响砌体的整体性，甚至会造成炉体结构损坏。相反过大的重烧膨胀也会破坏砌体的几何形状，甚至崩塌。使耐火制品产生重烧线变化的基本原因，是制品在高温使用条件下继续烧结。为了降低耐火制品的重烧变化，在工艺上一般采取提高砖坯成型密度和适当提高制品烧成温度延长保温时间。
2、热震稳定性（热稳定性）
热震稳定性是耐火制品对于急冷急热温度变化的抵抗性能。
热稳定性是鉴定耐火材料质量的重要指标之一，耐火材料在使用时常碰到温度波动的情况。由于耐火材料的导热性能较差，造成砖的表面和内部的温差很大，又由于材料的受热膨胀或遇冷收缩的作用，均使砖内部产生应力，当这种应力超过砖本身的结构强度时，就产生开裂、剥落、甚至砖体崩裂。这种破坏作用也往往是耐火材料在使用过程中砌体遇到损坏的重要原因之一。因此，在生产中采取有效措施以提高制品的稳定性是很重要的。
影响耐火制品热稳定性的因素是制品热膨胀性，导热性，弹性模量，制品的组织结构及形状、大小等。可以通过改变制品的矿物组成。提高瘠性物料的临界粒度，使泥料颗粒适当变粗，以及提高制品烧成质量来提高制品热稳定性。某些耐火材料的热稳定性指标如下表：
名称
重量损失20%时热冷循环的次数（850℃水冷）
硅砖
普通粘土砖
粗颗粒粘土砖
镁砖
镁铝砖
1～2
10～12
25～100
2～3
50～150
3、抗渣性
抗渣性是耐火材料在高温下对于炉渣侵蚀作用的抵抗能力。
炉渣的侵蚀作用是十分复杂的，不仅有化学反应，而且有机械磨损和物理化学作用，是耐火材料在使用过程中损毁的重要原因。同时由于炉内温度变化，机械磨损振动冲击等因素，互相恶化，加剧损坏作用过程，往往是因为化学反应产生低熔物质，不断往耐火材料内部扩散。使之软化和熔化，丧失强度，严重时甚至整块淌成流体，或被侵蚀掉而熔入炉渣，因此研究耐火材料的抗渣性能具有非常重要的意义。鉴别耐火制品抗渣性能的测定方法有：流渣法，坩埚法、浸渣法、熔锥法，喷渣法等五种。
影响耐火材料抗渣性的主要因素是耐火材料、熔渣的组成和性质，耐火材料的使用温度以及制品的组织结构等。因此，在生产工艺上要想有效地提高耐火材料的抗渣性，就应该保证和提高原料的纯度，改善制品的化学矿物组成。选择合适的生产方法以保证制品具有致密而均匀的组织结构。
4、热膨胀
耐火材料在使用时也与一般物体一样，会发生热胀冷缩的可逆变化。
热膨胀的重要性在于炉子结构内总是要留有适当的膨胀缝。一种耐火材料的热膨胀是组成它的各矿物相和玻璃相成份的膨胀的总和，用X射线去测量加热时晶格的变化可以得到晶体膨胀的资料。它也可用公式表示如下：
It-Io
It-Io

Io (t-to)
Io
P= 100% a=

公式中：P——试样线膨胀率%，t0-室温，℃;
t-加热温度℃，L0-试样在室温下长度，毫米；
Lt-试样加热至t℃时的长度毫米，a—试样的平均线膨胀系数1/℃
耐火材料的体膨胀系数约为线膨胀系数的3倍。
耐火材料的热膨胀性主要取决于制品的化学－矿物组成。所以不同种类的耐火制品受热时的膨胀情况也不一样。如下是几种常用耐火材料的平均线膨胀系数（29～1000℃范围内）
粘土砖4.5～6.0×10-6 高铝砖5.5～5.8×10-6 镁砖14～15×10-6
刚玉砖8～8×10-6 硅砖11.5～13×10-6

第四节 形状正确性和尺寸准确性
在工业窑炉和燃烧室的实际操作中，耐火制品的形状正确性和尺寸准确性对内部的使用寿命有很大的影响。生产外形尺寸符合设计图纸要求的制品，是耐火材料生产工作者的重要任务，制品外形正确与否，尺寸是否符合要求，直接影响筑炉施工质量和窑炉的使用寿命。外形尺寸的正确则是获得较小砌缝的首要条件。工程设计对于砖缝的宽度要求，根据窑炉各部位作业条件不同而有不同的要求，通常最低的要求不大于3毫米。某些重要部位规定不大于0.5毫米。显然如果制品扭曲变形较大，或尺寸超出了规定允许的范围是不能满足要求的。
影响制品外形尺寸准确性的因素很多，在生产中，原料质量不稳定，砖模设计时的缩放尺寸率不合适，装窑方法不当，烧成温度变化较大等都会有影响，往往造成大批废品。制品的尺寸愈大；形状愈复杂，保证制品外形尺寸的准确性就愈困难。因此，在工程设计上，应尽量简化砖型，控制砖型设计过大，注意砖型统一工作，这对提高产品质量有很大的作用。
另外，耐火材料制品的牌号和砖号等可根据国家标准和部颁标准执行。

第二章 耐火材料的生产过程
耐火材料的种类繁多，所用原料以及对产品的质量要求各不一样。不同种类的耐火材料所采用的生产方法也各有特点，但它们的生产工序和加工方法基本是一致的，而且影响质量因素也大致相同，所以学习耐火材料生产过程中的共同性的工艺过程，有助于了