第六章耐火.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,上一内容,下一内容,回主目录,返回,第六章不定形耐火材料,Unshaped Refractories/Monolithic refractories,2026/1/15 周四,由耐火骨料和粉料、结合剂、外加剂以一定比例共同组成的，不经成形和烧成而直接使用或加适当液体调配后使用。也称散状耐火材料,Bulk,Refractories,（,无固定外形、可制成浆状、泥膏状和松散状）或整体耐火材料,Monolithic Refractories,（,可制成无接缝的整体耐火材料）。,属于节能材料,一、定义,*,不定形耐火材料始于1914年美国出现的可塑料，1918年法国用矾土水泥作结合剂，不定形耐火材料开始了新的时代。,不定形耐火材料的发展中，结合剂的使用是关键,。,根据结合剂的发展，可以把不定形耐火材料的发展分为如下几个阶段：,二、不定形耐火材料的发展,1）1914年20世纪60年代中期,：硅酸盐水泥、铝酸盐水泥、水玻璃和磷酸盐等结合剂的使用，与普通耐火骨料和粉料配制成不定形耐火材料；,2）20世纪60年代70年代后期,：开发出硫酸铝、聚合氯化铝、磷酸钠、烧结和电熔氧化铝水泥、粘土等，提高了材料的高温使用性能；,3）20世纪80年代初至今,：复合结合剂、超微粉及高效外加剂的使用，配制成功低水泥、超低水泥和无水泥浇注料，性能显著提高。传统浇注料用水量大于10，而高技术浇注料用水量在4左右。,*,不定形耐火材料在整个耐火材料中所占的比例，以成为衡量一个国家耐火材料行业技术发展水平的重要标志。日本在1992年率先成为不定形耐火材料超过定形耐火材料的国家。,200,8,年不定形产量占整个耐火材料的比例数据：日本,70,，美国,65,，欧洲50，中国3,5,（估计，无权威数据）。但是，中国当年的耐火材料总产量超过1100万吨，不定形产量居世界第一位。,*,1、按耐火骨料,品质,分类,硅质、粘土质、高铝质、镁质等等,2、按所用,结合剂,分类,水泥结合、粘土结合、水玻璃结合、超微粉结合等等,3,、按,施工和使用,方法分类（该方法在实际使用中最多）,耐火浇注料：一般借助振动器施工；耐火捣打料：借助风镐或人工捣打,耐火喷涂、喷补、涂抹料：借助喷补机或人工涂抹,耐火泥（浆）：人工砌筑耐火砖的填缝材料；耐火投射料：以投射方式施工,4,、按,热工设备,或,使用部位,命名（技术文本或商务上使用较多）,转炉镁质喷补料、钢包永久层浇注料、高炉出铁沟浇注料等等；,三、不定形耐火材料的分类,*,工厂占地面积小，投资少，能耗低；,生产过程简便，劳动强度低；,供货周期短；,适用性强，可制成任何形状的构筑物；,施工简便，直接使用或调配后使用；,使用方便，可进行在线或离线修补；,缺点：体积稳定性不好、气孔率较高、耐侵蚀能力一般不强、质量波动较大，使用后拆卸困难、现场须配备专用施工设备等。,四、不定形耐火材料的主要特点,*,一、定义：,胶结耐火骨料和粉料，并使不定形耐火材料产生强度的材料。,耐火砖通过干燥或烧成产生陶瓷结合或直接结合。,不定形耐火材料使用前未经高温烧成，颗粒间只能靠结合剂的作用使其粘结为整体，使构筑物或制品具有一定的强度。,第一节 不定形耐火材料用结合剂,二、不定形耐火材料对结合剂的要求,良好的凝结硬化特性，满足施工使用强度；,分散性能好，良好的润湿性，可与粒状和粉状物料表面最大限度的接触，提高材料的致密性；,硬化时的体积稳定性较好，耐火性能高；,无其它危害作用；,*,三、结合剂的分类,1、按化学性质分类：有机和无机结合剂；,有机结合剂：,天然类：淀粉、糊精、沥青；,合成类：酚醛树脂；,无机结合剂：,1,),硅酸盐类：,硅酸钙水泥、水玻璃、结合粘土等；,2,),铝酸盐类：,铝酸钙水泥；,3,),磷酸盐类：,磷酸二氢铝、三聚磷酸钠、六偏磷酸钠；,4,),硫酸盐类：,硫酸铝；,氯化物类：,氯化镁；,溶胶类：,硅溶胶、铝溶胶,；,*,2、按硬化条件分类：,水硬性、气硬性和热硬性结合剂,1)水硬性结合剂：硅酸盐水泥、铝酸盐水泥；,2)气硬性结合剂：水玻璃（加氟硅酸钠）；,3)热硬性结合剂：酚醛树脂；,3、按不同温度下结合作用分类：,暂时性和永久性结合剂,永久性结合剂：,碳素结合剂：沥青、酚醛树脂；,铝酸盐水泥；磷酸及磷酸盐结合剂；,氯化盐和硫酸盐结合剂；,硅酸盐结合剂、水玻璃等；,暂时性结合剂：,水溶性结合剂：木质素磺酸盐类，糊精；,非水溶性结合剂：石蜡；,*,四、结合剂的结合方式,结合剂的结合方式大致可以分为六类,1、,水合结合,：借助于常温下，结合剂与水发生反应生成水化产物而产生的结合。,如：铝酸钙水泥加水发生水化反应生成六方片状的,CaOAl,2,O,3,10H,2,O,水化铝酸钙晶体、针状的2,CaOAl,2,O,3,8H,2,O,水化铝酸钙晶体和立方状 3,CaOAl,2,O,3,6H,2,O,水化铝酸钙晶体以及氧化铝凝胶体，形成凝聚结晶网而产生结合。,*,2、,化学结合,：借助于结合剂与硬化剂或结合剂与耐火材料之间在常温下发生化学反应，或加热时发生化学反应生成具有结合剂作用的化合物而产生结合。,如：硅酸钠结合剂加氟硅酸钠硬化技时发生的下列反应：,2,Na,2,OnSiO,2,+Na,2,SiF,6,+2(2n+1)H,2,O 6NaF+(2n+1)Si(OH),4,反应结合生成溶胶,SiO,2,nH,2,O，,经脱水形成,SiOSi,网络状结构，从而产生较强的结合强度。,*,3、,聚合结合,：借助于催化剂或交联剂，使结合剂发生缩聚形成网络状结构而产生结合强度。如：甲阶酚醛树脂加酸作催化剂或加热时可产生如下缩聚反应而产生较好的结合强度。,*,4、陶瓷结合：,指低温烧结结合，即在散状耐火材料中加入可降低烧结温度的助剂或金属粉末，以大大降低液湘出现温度，促进低温下固液反应而产生低温烧结结合。,如：刚玉干式振动料中加入少量硼酐，硼酐在450550生成粘性液湘，随后与,Al,2,O,3,发生液固反应而将刚玉骨料粘结在一起。,5,、凝聚结合：,依靠加入凝聚剂使微粒子（胶体粒子）发生凝聚而产生结合。,如：氧化硅微粉加铝酸钙水泥。,*,6,、粘附结合：,借助于以下几种物理作用之一而产生结合的。,1）物理吸附作用（范德华力）；,2）扩散作用：分子热运动下，粘结剂与被粘结物的分子发生相互扩散作用，形成扩散层，从而形成牢固结合；,3）静电作用：粘结剂与被粘结物界面存在着双电层，由静电引力作用而产生结合；,粘附结合剂多为有机结合剂，其中有暂时性结合剂，经过高温处理后会燃烧掉，如：糊精。有的为永久性结合剂，经过高温处理后除部分挥发外，其余的会碳化而形成碳结合，如沥青、酚醛树脂等。,另外一些有机物具有粘合作用：水玻璃、硅溶胶等。,*,五、几类结合剂的凝结（硬化）机理,1、铝酸盐水泥,铝酸盐水泥的硬化机理，是指具有水硬性的铝酸钙矿物与水发生化学反应而实现胶凝的过程。,由于所用原料和烧制工艺的不同，水泥矿物组成也不同，主要矿物有：铝酸一钙,CA，,二铝酸钙,CA,2,，,七铝酸十二钙,C,12,A,7,，,六铝酸一钙,CA,6,。,除此之外还有：铝黄长石,C,2,AS，,硅酸二钙,C,2,S，,五铝酸三钙,C,3,A,5,，,铁铝酸四钙,C,4,AF,等杂质成分。,*,高铝水泥又称矾土水泥，以铝酸钙为主，氧化铝(,A1,2,O,3,),含量约50的熟料磨细制成。,高铝水泥的主要化学成分为,CaO，Al,2,O,3,，SiO,2,，Fe,2,O,3,及少量,MgO、TiO,2,等。由于原料及生产方法的不同，其化学成分变化很大：,CaO3242，Al,2,O,3,3655，SiO,2,415，(Fe,2,O,3,FeO)115。,其中氧化铝是保证生成低碱性铝酸钙的基本成分；氧化钙是保证生成铝酸钙的基本成分；适量(45)的氧化硅能促使生料更均匀烧结，加速矿物形成或使熔融均匀。,*,铝酸一钙（,CA）,是高铝水泥的主要矿物，具有很高的水硬活性，其特点是凝结正常，硬化迅速，是高铝水泥强度的主要来源。但,CA,含量过高的水泥，强度发展主要集中在早期，后期强度增进率就不显著。,铝酸二钙（,CA,2,）,在氧化钙含量低的高铝水泥中，,CA,2,的含量较多。,CA,2,水化硬化较慢，早期强度低但后期强度能不断提高。,七铝酸十二钙（,C,12,A,7,）,水化极快，凝结迅速，但强度不高。因此水泥中含有较多的,C,12,A,7,时，会出现快凝、强度降低，耐热性下降。,铝方柱石（,C,2,AS）,水化活性很低。,此外，尚有六铝酸一钙(,CA,6,)、,镁尖晶石(,MA)、,钙钛石(,CT)、,铁酸钙(,C,2,F、CF),等，有时也会有硅酸二钙(,C,2,S),存在。,*,*,CAH,10,和,C,2,AH,8,都属于六方晶系，呈片状或针状，互相交错，重叠搭配，可形成坚强的结晶联生体。氢氧化铝凝胶,AH,3,填充于晶体的空隙内。同时，水化产物结合水量较大，故能很快形成比较致密的浆体结构，早期强度显著增长。,CAH,10,和,C,2,AH,8,为亚稳相，经过一段时间加热后，会逐渐转化为稳定的,C,3,AH,6,(,立方晶，粒状晶体，晶体间结合能力差)。,强度比较：,CAH,10,C,2,AH,8,C,3,AH,6,*,二、水玻璃,水玻璃是由正硅酸钠(2,Na,2,OSiO,2,)、,偏硅酸钠(,Na,2,OSiO,2,)、,二硅酸钠(,Na,2,O2SiO,2,),和胶体,SiO,2,组成的胶体溶胶，一般化学式为,Na,2,OnSiO,2,xH,2,O，,模数,nSiO,2,/Na,2,O。,其硬化有两种方式，干燥或加促凝剂。,干燥条件下：,Na,2,OnSiO,2,2nH,2,OCO,2,Na,2,CO,3,+nSi(OH),4,硅氧凝胶体产生强度,。上述反应缓慢，生产中往往加入促凝剂，促进硬化速度。,2,Na,2,OnSiO,2,+Na,2,SiF,6,+2(2n+1)H,2,O,6NaF+(2n+1)Si(OH),4,*,氟硅酸钠,Na2,SiF,6,为白色结晶粉末，在水溶液中溶解度小，呈酸性，,PH,值为3，这是由于如下反应造成的：,Na,2,SiF,6,4H,2,O 2NaF+4HF+Si(OH),4,水玻璃水解时生成碱：,mNa,2,OnSiO,2,nH,2,O2NaOH+(m-1)Na,2,OnSiO,2,酸碱发生中和反应：,HF+,NaOH,NaFH,2,O,随着反应的进行，混合液碱度下降，促进相关水解反应的进行，使硅氧凝胶不断析出并凝聚。,*,Na,2,SiF,6,的作用：,1）,Na,2,SiF,6,水解同时析出硅酸凝胶体，增加了水玻璃中,Si(OH),2,的浓度，促进凝结；,2）,Na,2,SiF,6,水解后生成,HF，,中和了水玻璃水解生成的,NaOH，,加速了水玻璃水解，促进凝结；,3）,NaOH,被,HF,中和，避免了,NaOH,对硅酸钠胶体的破坏作用，保证了凝结的正常进行和发挥作用。,注意：1）,Na,2,SiF,6,有毒，使用时注意安全；,2）,Na,2,SiF,6,影响耐火性质，适量少加为宜。,*,三、磷酸盐结合剂磷酸铝（热硬性结合剂）,磷酸本身没有粘结性，和耐火材料接触后迅速反应生成磷酸盐才表现除良好的粘结性能。,磷酸铝多是由,Al(OH),3,和,H,3,PO,4,反应而得的，中和程度的不同，分别形成,Al(H,2,PO,4,),3,、Al,2,(HPO,4,),3,和,AlPO4,(,正磷酸铝)。前二种是可溶的，具有正常胶凝性，以磷酸二氢铝最强，当直接使用磷酸铝时，都希望采用含,Al,2,(HPO,4,),3,较多的材料。,*,结合硬化机理：,2,Al(H,2,PO,4,),3,Al,2,(H,2,P,2,O,7,),3,3H,2,O,酸式磷酸铝,Al,2,(H,2,P,2,O,7,),3,nAl(H,2,P,3,O,10,)H,2,O,焦磷酸铝,Al(H,2,P,3,O,10,)Al(PO,3,),3,H,2,O,偏磷酸铝,nAl(PO,3,),3,Al(PO,3,),3,n,偏磷酸铝聚合物的形成和聚合以及同时产生较强的粘附作用，使结合体获得强度。,*,四、氯化镁结合剂,氯化镁,MgCl,2,H,2,O,结合剂主要用于生产镁质、镁铬质和铬镁质耐火材料，其凝结硬化作用主用是由于,MgCl,2,与,H,2,O,反应生成氧氯化镁以及由于氯化镁的存在使氧化镁快速持续地水化生成,Mg(OH),2,而引起的，其反应式为：,xMgO,+yMgCl,2,+2H,2,O xMgOyMgCl,2,2H,2,O,MgO+H,2,O Mg(OH),2,MgO,水化反应本来是较慢的，但当水溶液中有,MgCl,2,存在时，增大了,Mg(OH),2,晶体的溶解度，从而促进,MgO,的持续水化，使,Mg(OH),2,得以大量形成，成为连续的结晶体骨架结构，使结合体的强度提高。,MgOH),2,在400左右分解，成为高度分散的具有相当高活性的,MgO，,促进固相反应，有利于烧结。,通常控制,MgCl,2,水溶液的比重在1.24左右，加入量3。,*,五、硫酸铝,受水解生成碱式盐，然后生成氢氧化铝，最后逐渐形成氢氧化铝凝胶体而凝结硬化。,Al,2,(SO,4,),3,+2H,2,O Al,2,(SO,4,),2,(OH),2,+H,2,SO,4,Al,2,(SO,4,),2,(OH),2,+2H,2,O Al,2,(SO,4,)(OH),4,+H,2,SO,4,Al,2,(SO,4,)(OH),4,+2H,2,O 2Al(OH),3,+H,2,SO,4,常温下硫酸铝的水解作用较慢，甚至在200700温度下水解不超过5%，因此可以加入其它金属盐促凝。,*,六、微粉结合,1、简介,高技术浇注料的配制几乎都涉及到微粉的使用。80年代以后，在陶瓷和耐火材料的使用中，人们发现提高细粉的粒度可以促进烧结过程、降低水的用量、提高材料的强度、提高坯体的致密度。,A1100nm,主要使用于电子、磁材、光学材料、精细陶瓷,B0.110um,一般陶瓷材料,下面的归纳供同学们参考：,粉体粒径：1010,3,um,微粒子（微粉）粒径：0.110,um,超微粒子（超微粉）粒径：1100,nm,极微粒子粒径：2.5wt%,低水泥浇注料,LCC CaO:12.5wt%,超低水泥浇注料,ULCC ,CaO,:0.21.0wt%,无水泥浇注料,NCC ,CaO,0.2wt%,五、一些概念及相关浇注料简介,*,与传统水泥浇注料相比，低水泥和超低水泥浇注料具有一系列优异性能：,1）由于其中,CaO,含量低，高温下基质中的低共熔液湘数量少，材料的抗渣性能、高温强度和荷软会得以提高。,CaO+SiO,2,+Al,2,O,3,在高温下将形成钙长石（,CAS,2,）,和钙铝黄长石（,C,2,AS），,这两个物相都是低熔相。,2）加入的水较少，只有普通浇注料的1/21/3，材料的气孔率较低，体积密度提高。,3）水泥颗粒的水化产物在加入过程中会分解。水泥加入量的减少将避免大量水合键破坏而使中温强度下降引发的问题，有利于材料中温强度的提高。,一般混合程序：先将各种粒级的原料干混23分钟，在加水湿混46分钟。,*,结合剂,铝-50水泥,铝-60水泥,铝-70水泥,烧结氧化铝水泥,电熔氧化铝水泥,主要矿相,CA,CA,2,CA,（,次之）,CA,2,CA,2,CA,（多）,CA,C,12,A,7,（,少）,熔点，,1600,1750,1750,1750,1450,特点,水化较快,水化较慢,水化较慢,水化较慢,速凝,水化产物,C,3,AH,6,+AH,3,浇注料使用温度，,1400,1500,1600,1800,1800,烧结氧化铝水泥和电熔氧化铝水泥属于纯铝酸钙水泥（工业氧化铝优质石灰石制成），其它的为高铝水泥（铝矾土石灰石制成）。,铝酸盐水泥耐火浇注料,*,名 称,特 点,铝-50水泥耐火浇注料,快硬高强、价廉易得、施工方便,中温强度较低（加入促烧结助剂）；,铝-60水泥耐火浇注料,耐火性能优于高铝水泥，是一种较好得筑炉材料；,铝-70水泥耐火浇注料,水化速度较慢，后期强度大，耐火度高，中温强度下降较少，热震稳定性和耐磨性好；,烧结氧化铝水泥耐火浇注料,荷重软化温度高，高温强度大，抗渣性能较好，,成本较高；,电熔氧化铝水泥耐火浇注料,快硬高强，高耐火度，高荷重软化温度，体积稳定性好，耐磨性好，抗剥落性强。,不同水泥耐火浇注料的特点,后两者浇注料使用得骨料和粉料一般品味较高，如刚玉、尖晶石和莫来石等。,*,使用水泥耐火浇注料时注意事项：,一、,水泥用量,在保证常温强度的条件下，应尽量减少其用量，以提高耐火浇注料的高温性能；,二、,水用量,在保证施工性能的条件下，应尽量减少拌和物的水用量，以防加热后水分逸出，空隙增多，结构疏松，使各种使用性能下降；,三、,耐火粉料,粉料越细，细粉量越多，有利于减少水泥和水的用量；,四、,耐火骨料,形状越不规则越好，尽量不要使用片状骨料；,*,五、,外加剂,减水剂：三聚、六偏等；,促凝剂：,Na,2,CO,3,、Na,2,SiO,3,缓凝剂：,NaCl、AlCl,3,、,硼酸等；,膨胀剂：三石；,烧结剂：软质粘土、金属硅等；,六、,养护制度,为防止水泥早期脱水使浇注料表面疏松，所以，铝酸盐水泥浇注成型促凝后，应在潮湿环境中养护23天；,*,以,MgO,为主要成分的耐火物料制成的粒状和粉状材料，加入结合剂和外加剂配制而成的浇注料。,盛钢桶（钢包）内衬、,RH,内衬、加热炉底、玻璃工业炉等。,2.1、镁质浇注料,以电熔和烧结镁砂为骨料和粉料，结合剂采用,MgCl,2,、MgSO,4,、,水玻璃、多聚磷酸盐和微粉等。,特点：烧后线变化较小，荷软高、强度高、抗碱性渣的能力强，耐钠盐熔融物侵蚀能力强。,缺点：抗渣渗透性较差，易剥落（渣和砖的热膨胀系数不一致），易水化及干燥过程容易产生裂纹。,2,、碱性耐火浇注料,*,3、某些浇注料中加入钢纤维的作用,1）增强韧性，提高抗应力应变能力，提高抗机械冲击性能；,2）提高抗热震稳定性能，提高材料抗开裂与剥落性；,3）抑制在养护、干燥及热处理后的线收缩；,加入量：0.62.5%(体积比),不锈钢纤维直径：0.4,mm、0.5mm,和0.6,mm，,长度：20,mm、25mm,和30,mm。,钢纤维加入量不宜过多：高温物理化学性能恶化、抗侵蚀能力下降。,*,一、定义,由粒状和粉状物料与可塑粘土等结合剂和增塑剂配合，加入少量水分，经充分混练，所组成的一种呈硬泥膏状并在较长时间内保持较高可塑性的不定形耐火材料。,可塑料多数用于不直接与熔融物接触的各种加热炉中，材质多为粘土质和高铝质，也有硅质、镁质、碳化硅质等。有粘土结合、水玻璃结合、磷酸盐结合和硫酸盐结合等等。,第四节 耐火可塑料,1）有一定的可塑性,2）有一定的保存期,3）常温养护后具有一定的强度,4）具有一定的高温体积稳定性,二、可塑料应具备的基本性能,*,三、如何控制可塑料的可塑性,与粘土的特性、加入量及水量有关。水量增加，可塑性提高，但也不能过高，一般510，也可外加增塑剂。,增塑剂的作用：,1,),使颗粒的吸湿性提高，使粘土微粒分散并被水膜包覆；,2,),使粘土中腐植物分散，并使颗粒溶胶化；,3,),使粘土水系统中的粘土微粒间静电斥力提高，稳定溶胶；,4,),使粘土中的水提高粘度，以形成结实的水膜。,增塑剂的种类：木质素磺酸盐、木质素磷酸盐、纸浆废液等；,结合剂有水硬性和气硬性（要采取密封措施）之分，长期储存还需要缓凝措施。,*,四、困料,困料：磷酸盐结合的，因制成混合料后，物料中的金属铁等杂质与酸反应，形成气体，使混合料膨胀，结构疏松，硬化强度下降，需要将混合料放置一段时间，使气体充分逸出，再加入余下的结合剂，也可以加抑制剂与金属反应成络合物，从而抑制膨胀作用。,*,一、定义：,不加水和其它液体结合剂的耐火混合料，在振动作用下，可形成致密而均匀的整体，靠加热时热固性或陶瓷烧结剂产生强度的一种不定形耐火材料。,二、工艺原理：,掺加低、中温高效复合烧结剂和超微粉，保证各温度下物料的化学和陶瓷结合；颗粒级配精细；在较小振动力下物料易于流动，堆积密度高。,第五节 干式振动料,*,三、注意问题,1、合理级配，减少颗粒偏析，合理增加细粉含量；,一般级配：粗:中:细(2030):(3040):(3040),2、结合剂的选择,环保、无异味，能够带来一定的强度。有有机和无机结合剂，如：树脂、硅酸钠等。,四、施工,模具是可带烘烤的装置。,*,采用捣固法施工的半湿状态的耐火混合料称为耐火捣打料。与耐火可塑料不同，此类耐火混合料是一种低塑性或无塑性捣固材料，是依靠强制捣固而形成致密体，再经加热烘烤或焙烧发生硬化而获得一定的结构强度。,第六节 耐火捣打料,*,一、高铝-碳化硅-碳质捣打料,由高铝熟料、碳化硅、碳素材料、结合剂和外加剂组成的用捣打法施工的混合料称为高铝碳化硅碳质捣打料。此类捣打料主要用于作中、小高炉出铁沟和渣沟内衬。,配制此类捣打料的高铝矾土熟料要求杂质(,Fe,2,O,3,，R,2,O),含量越低越好，吸水率4.5，其粒度组成为粗颗粒(82,mm)4060%，,中颗粒(20.074,mm)1020%，,细颗粒(0.074,mm)3040%。,碳化硅粒度为100目。,碳素材料可采用冶金焦或石墨，要求杂质含量低，固定碳含量高。为了提高捣打料的作业性能和使用中的烧结性能。还可加软质粘土或膨润土。根据使用温度不同还可加入不同温度下的助烧结剂。,*,用于改善高铝碳化硅碳质捣打料性能的添加剂包括有防氧化剂、增塑剂、浸润剂、防缩剂等。加防氧化剂的目的在于防止碳素材料过份氧化，通常采用金属硅粉、金属铝粉作为防氧化剂。,增塑剂一般采用塑性粘土。加浸润剂的目的在于使碳化硅、碳素材料能与氧化物耐火材料很好地混合在一起。加防缩剂在于防止使用中收缩过大而使沟衬产生裂纹，一般可用硅石细颗粒作防缩剂。,*,高炉出铁沟用,Al,2,O,3,SiCC,质免烘烤捣打料理化性能,项 目,规格值,化学组成%,Al,2,O,3,不小于,65.0,SiC+C,不小于,12.0,体积密度,gcm,-3,22016,h,14503h,不小于,不小于,2.4,2.2,线变化率%,22016,h,14503h,0.3,0.8,抗折强度MPa,22016,h,14503h,不小于,不小于,6.0,4.0,耐压强度,MPa,22016,h,14503h,不小于,不小于,20.0,15.0,*,碱性耐火捣打料是由烧结或电熔镁砂（或镁钙砂、镁钙铁砂）、结合剂和外加剂（烧结剂）组成的半湿状态可捣打施工的混合料。碱性耐火捣打料有含水碱性捣打料和无水碱性捣打料之分。,含水碱性耐火捣打料不能直接用水来调制捣打料，因为水会与,MgO,反应生成,Mg(OH),2,而导致捣打衬体胀裂或碎裂。因此必须用能防止镁砂水化生成,Mg(OH),2,的结合剂，这类结合剂包括有氯化镁（卤水,MgCl,2,6H,2,O),水溶液，硫酸镁水溶液，水玻璃和聚磷酸盐水溶液等，它们能与,MgO,反应生成复合盐（或络合盐）而产生结合作用。,二、碱性耐火捣打料,*,过去含水碱性耐火捣打料主要是用卤水来调制，主要用于构筑或修补电炉和平炉熔池与出钢槽。现在已逐渐改用聚磷酸溶液作结合剂，这类结合剂可以更有效地防止镁砂水化，但成本较高。,无水碱性耐火捣打料是用脱水焦油和沥青，或液状酸醛树脂作结合剂。配料组成为镁砂（或镁钙砂）8690%，烧结剂(氧化铁粉或镁钙铁砂)23%，沥青粉或石墨粉37%，外加脱水焦油或液状酚醛树脂911%。配料粒度组成一般为3.51.5,mm 40%，1.50.5mm 20%，0.5 mm 40%。,采用湿碾机混练。此类捣打料可用于作电炉炉底和炉坡衬体材料和修补料，也可作转炉镁碳砖与永久衬之间的填充捣打料。,*,原料组成、配制原则、结合剂和外加剂的使用均与不定形耐火材料基本相同。,优点：和需要现场施工的不定形耐火材料相比，具有外形尺寸精确，性能稳定、施工周期短等优点。与烧成制品相比，制品成品率高，无需烧成窑炉，节约能源、生产成本低、性能优良。,模具：木模、钢模和钢木复合模。,对模具的要求：尺寸精确，复合设计要求，模板有足够的强度和刚度，是用中不变形，安装和拆卸方便。,第七节 预制块和不烧砖,*,生产流程：,湿混（,34分,钟）振动台振动至表面泛浆抹平标记,入库拣选干燥脱模养护,生产时，模具需要内部贴纸和涂油，便于脱模。,*,评价不定形耐火材料施工操作难易程度的性能称为作业性能，也称施工性能。作业性能的好坏直接影响施工效率和施工体质量。好的作业性能应当指材料能够在省力省时的情况下完成施工任务，同时施工体质量较好。但对不同状态的材料采用不同的施工方法，有其不同的作业性能要求，,第八节 不定形耐火材料的作业性能,1、和易性,衡量不定形耐火材料混合料(加入水或液状结合剂)搅拌混合达到均匀时的难易程度称为和易性,。,混合料的和易性与,材料的性质、粒度组成和拌合液体的粘度,有关。可用流变仪来测定不定耐火材料流变的特性、测定其混合能的大小来评估和易性的难易程度。,*,不定形耐火材料的和易性通过调整其颗粒度组成(骨料与粉料比例、粉料细度等)、和加入分散剂(减水剂)可改善其和易性。,另一方面，骨料颗粒形状对和易性也有较大影响、不规则形状的骨料、如片状、柱状、尖角状等颗粒，搅拌混合时，摩擦阻力大，和易性差。而球状或近球状颗粒，混合时摩擦阻力小、和易性较好。,*,2、稠度,评估浆体状不定形耐火材料流动性的标准称为稠度,。流动性愈大、稠度愈小。浆体的流动性与浆体中的固体液体之比有密切关系，固液比愈大、浆体的流动阻力也愈大、自由流动值也就愈低。,另外，固态粉料的粒度分布、固体粒子的形态、调和液的粘度、以及添加剂的性质与加入量也有密切关系。不同性质的固体粉料应选用不同性质的分散剂。,稠度的测定有两种,:,1）耐火泥浆稠度试验方法是采用一定质量的铝质圆锥体自由沉入装在一定容积的容器中浆体内的深度来衡量其稠度。,2）耐火浇注料稠度测定方法是将浆体倒入固定体积的容器中，测定浆体从容器下部固定直径的出料口流出的时间来相对评估其稠度，流出时间愈短其稠度愈小。,*,3、流动值,衡量耐火浇注料振动浇注或自流浇注施工难易的一个技术指标是用流动值来表示。,流动值越大的浇注料、越容易充填模型和表面摊平，也越易获得均匀结构的施工体，其施工过程方便。,影响浇注料流动值的因素很多，主要有：,粒度分布,骨料的颗粒形貌,分散剂的性质与加入量,加水量和混合搅拌工艺,*,浇注料流动值的测定多数是采用跳桌测定仪来测定。此测定法是：先将一只高为60,mm，,上口内径为70,mm，,下口内径为100,mm,的截头圆锥筒置于跳桌的带同心圆刻度的玻璃板桌面上，然后将拌合好的浇注料倒入截头圆锥筒内，表面抹平后，抽去圆锥筒，以每秒一次的速度上下跳动30次后、从相互垂直的两个方向测定浇注料在玻璃板上铺展的直径，取其平均值,D，,按下式计算流动值,f.v,。,对自流浇注料来说，其流动值测定步骤与上述相似，只是不予以跳动振动，抽去圆锥筒后，待浇注料自流铺展23分钟后，再测定其铺展后的直径，计算方法同上。,*,4、铺展性,泥浆状或泥膏状耐火材料用抹刀涂敷于耐火制品或耐火砌体表面上的难易程度称为铺展性。,对这类浆状或膏状耐火材料一般要求具有一定的粘塑性、以使涂敷材料在抹蔓过程中既易于均匀铺展开、又不发生干涸(保水性好)或流淌。,这类浆状或膏状耐火材料铺展性的好坏主要是靠外加剂来调节，所用的外加剂有增塑剂、保水剂等，如塑性粘土、羧甲基纤维素、甲基纤维素钠盐、木质素磺酸盐、糊精、硅溶胶等，其中羧甲基纤维素、甲基纤维素既具有增塑作用又具有保水作用。,铺展性的好坏目前尚无确切的测定方法、多数以施工者的感觉为准，但对耐火泥浆来说、是以涂敷于砌体上的泥浆允许来回揉动的时间来衡量铺展性的好坏。,*,5、可塑性,耐火泥料在外力作用下、能产生形变而不开裂或溃散，外力解除后能保持变形后的形状称为可塑性。,可塑性是用可塑性指数表示。可塑性指数是衡量材料的可塑性或材料施工难易程度的一个很重要指标。,不同的材料是用不同的专用仪器和测定方法来测定其可塑性指数。,粘土质和高铝质耐火可塑料可塑性指数试验方法为：在测定仪上将可塑料制成直径为50,mm，,高为502,mm,的试样，然后将试样放在仪器的垫座上，测取受冲击前试样的高度,L,0,(mm)，,经受仪器上的重锤冲击3次后，测取受冲击后试样的高度,L,值。再按下式计算可塑性指数,Wa,：,*,影响耐火可塑料的可塑性指数的因素主要有：,(1)可塑泥料中粗骨料和细粉之比，一般是随着细粉含量的提高可塑性增大，同时随着细粉的细度的提高而增大。这是因为细度的提高，粒子间的接触点增多，易于发生位移所致；,(2)固液相之间的体积比，可塑料的水含量有一定范围，随粉料的性质不同一般波动在913(质量比)之间，水分含量太低或太高均难以获得合适的可塑性指数。水在可塑料受外力作用时起着一定的润滑作用，又可在变形后的可塑料中的粒子间形成“液桥”，在粒子间的范德华引力和毛细管力的作用下保持变形后的可塑料形状；,(3)增塑剂的性质与加入量，一般要求增塑材料具有适当的保水性能(吸水率)，和在集料颗粒之间起着润滑作用。,*,6、附着率,通过喷射机将喷射耐火材料喷射到受喷涂的衬体上的附着量，以百分率计算称为附着率。,也可以其未附着的失落量所占的百分率来计算，则称为回弹率。附着率是喷射耐火材料的一个很重要的作业性指标。附着率越高，回弹率越低，喷涂效果越好。,影响喷射耐火材料附着率的因素很多，主要有以下几方面,（1）喷射料的粒度组成：骨料与基质（粉料）之比要适当，基质含量要足以将骨料颗粒包埋住，喷射时粗骨料能“软落陆”于基质中，否则骨料易脱落。一般骨料与基质之比为60：40。而且粗骨料的最大粒度不宜过大，一般以8,mm,为宜，含量以小于20为宜，粗颗粒含量过多易导致回弹脱落；,*,影响喷射耐火材料附着率的因素很多，主要有以下几方面,（2）基质料的流变学性质：由细粉与水（或液状结合剂）组成的泥料应当是一种粘塑性泥料，具有一定的屈服值，受喷射气流和喷射料的冲击时只发生塑性变，而不发生流淌。因此需加入增塑剂或絮凝剂来调节；,（,3,）喷射气流的压力与流速；作为喷射料的载体气流的压力与流速要适当，过大气压产生过大的冲击力易引起喷射料的回弹相反，过小的气压难以使喷射料形成致密的喷涂层，也容易发生脱落；,（,4,）喷射施工的操作：喷嘴与受喷面的距离要适当，一般为,0.51m,，喷枪要尽量与受喷面形成直角，否则都会使附着率降低；,（,5,）受喷衬体的表面性质与状态：喷射喷补料时，受喷衬体表面愈粗糙愈易粘附。而喷射喷涂料时，受喷炉壳上应有适当的锚固件，以增强喷涂层结构强度。,*,7、凝结性,不定形耐火材料加水或液体结合剂拌合后，拌合料逐渐失去触变性或可塑料而处于凝固状态的性质称为凝结性。,经历这一过程所需的时间称为凝结时间。拌合料开始由粘塑性体或粘塑弹性体转变成塑弹性体的时间为初凝时间，由塑弹性体变成为弹性体的时间为终凝时间。,对耐火浇注料来说，为了满足施工作业时间的要求，一般要求初凝时间不得早于40,min，,而终凝时间不得迟于8,h，,但对喷射耐火材料来说，却要求凝结时间越短越好，如湿式喷射料，要求喷到受喷面上后能立即发生闪凝，以防止喷涂层发生脱落或倒塌。,*,8、硬化性,不定形耐火材料加水或液状结合剂拌合和成型后，经过一定时间养护或加热烘烤固化而产生强度的性质称为硬化性。,出现硬化作用的原理在于发生水化反应产生水化物、或发生化学反应生成胶结物、或发生凝聚作用生成团聚体，或发生缩聚反应生成聚合物将集料颗粒胶结在一起而硬化。,*,不定形耐火材料发生硬化作用是有条件的：在常温水中或潮湿条件下养护发生硬化的称为,水硬性材料,，在常温干燥条件下养护而硬化的称为,气硬性材料,；而在加热烘烤时才能发生硬化的称为,热硬性材料,。,采用不同性质的结合剂其所需要的硬化条件是不同的，如用铝酸钙水泥作结合剂的浇注料，一般要在潮湿环境下养护，用磷酸盐或水玻结合剂的浇注料，要求在干燥的环境下养护；而用有机树脂类作结合剂的捣打料或热修补料，要求在加热烘烤（约200300）条件下才能发生硬化。,*,耐火泥浆是用于砌筑定形耐火制品的接缝材料，它是由耐火粉料、水或液态结合剂和外加剂（如分散剂、塑化剂，稳定剂或保水剂）等组成的，是一类含高浓度固体粒子的膏状浆体（或称浓悬浮液）。,耐火泥浆中固体液体重量比约为(7075)/(3025)，一般是用抹刀涂抹法施工。,一般说耐火泥浆的化学性质要与所砌筑的耐火制品的化学性质相似，因此与耐火制品的分类相同。,第九节 耐火泥浆,*,硅酸铝质耐火泥浆,硅酸铝质耐火泥浆包括有粘土质、莫来石质和高铝质耐火泥浆。根据材质不同，这类耐火泥浆分别用粘土熟料、烧结或电熔莫来石、高铝矾土熟料、烧结或电熔刚玉制成粉料，与软质粘土、结合剂和外加剂配制而成。,一般硅酸铝质耐火泥浆中都加有软质（塑性）粘土，加入软质粘土的目的在于改善其作业性，如铺展性和粘附性等。,也可用氧化硅微粉（烟尘硅）取代软质粘土来改善作业性，而且可降低耐火泥浆的烧结温度。,*,硅酸铝质耐火泥浆一般不加结合剂，但为了提高结合强度，则必须加入结合剂。,所采用的结合剂有两个系列：,（,A）,硅酸盐系列，即不同模数(,SiO,2,/Na,2,O),的水玻璃；,（,B）,磷酸盐系列，如酸性磷酸铝、聚磷酸盐等。,结合剂的加入量可根据使用要求调节，一般说随着结合剂加入量的提高，其烧后结合强也提高，但在高温热态下的强度却相反，这是因为加入结合剂会导致高温下泥浆中的液相量增大。,硅酸铝质泥浆的粒度范围一般为00.5,mm，0.50.088mm,占50%，0.088,mm,占50%。粒度组成也可根据使用要求来调配。,*,碱性耐火泥浆,碱性耐火泥浆是用于砌筑碱性耐火制品的接缝材料，包括有镁质、镁铝质、镁铬质和镁硅质等耐火泥浆。,碱性耐火泥浆是用烧结或电熔镁砂、或合成原料（如镁铝尖晶石、镁铬尖晶石）、或废镁砖、废镁铬砖等破粉碎后制成的粉料，加结合剂和添加剂配制成的。制备泥浆的粉料粒度组成与其他耐火泥浆相似，是由0.50.088,mm,和0.088,mm,两种粒度配制的，其配合比为(7075)(2530)。,*,由于碱性耐火泥浆中含有,MgO，,而,MgO,与水接触时易发生水化反应生成,Mg(OH),2,，,产生体积膨胀，而加热后又会脱水分解成,MgO，,因此用水调制碱性泥浆在使用中易发生胀裂而失去结合强度。所以碱性耐火泥浆不能单独采用水来调制，而必须采用能与镁砂(,MgO),反应生成复合盐的液状化学结合剂或非水系有机结合剂来调制。,另一方面必须注意的是：碱性耐火泥浆也不能用酸性化学结合剂（如磷酸、磷酸二氧铝）来调制，因为酸性化学结合剂与,MgO,反应速度很快、会出现瞬凝现象，使泥浆失去作业性而无法使用。,*,碱性耐火泥浆用的化学结合剂有氯化镁（卤水）、硫酸镁、三聚磷酸钠、六偏磷酸钠、硅酸钠（水玻璃）等，用这些化合物的水溶液调制的碱性耐火泥浆均具有一定的作业时间，而且凝固后均具有一定的结合强度。但,较普遍采用的是卤水和聚磷酸钠结合剂。非水系碱性耐火泥浆是用液态酚醛树脂来调制，用无水乙醇来调节其作业性能。,、一般选卤水（比重,2.2,左右）,若加部分三聚或六偏一般固体重量比为,12,，外加改性淀粉,1,或糊精，加少量的羟甲基纤维素,0.1,0.2,调节。同时为了可塑性（烧结性）加,5,左右的黏土或膨润土。,、对用树脂的一般是砖中含有碳的如,MgOC,，,AMC,砖。,*,碳化硅和炭质耐火泥浆,碳化硅质耐火泥浆是用于砌筑碳化硅制品和含碳化硅制品的接缝料，而炭质和含炭质耐火泥浆主要用于砌筑大、中型高炉碳砖、混铁炉或鱼雷罐铝碳砖的接缝料和填缝料，此类泥料又称炭糊。,碳化硅质耐火泥浆，是以一定粒度组成的碳化硅为原料，配加结合剂和外加剂而制成的，可分为有水碳化硅泥浆和无水碳化硅泥浆、有水泥浆的结合剂是用水玻璃，或酸性磷酸盐、或氧化硅微粉铝酸钙水泥；