第8章不定形耐火材料.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,*,第八章 不定形耐火材料,绪言,一、定义,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的耐火材料。也称散状耐火材料（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）。,二、不定形耐火材料的发展,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。,第八章 不定形耐火材料,绪 言,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；,二、不定形耐火材料的发展,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，提高了不定形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,左右三、不定形耐火材料的分类,1,、按主要耐火骨料品种分类,2,、按所用结合剂分类,-,粘土质浇注料,-,高铝质浇注料,-,刚玉质浇注料,-,莫来石质浇注料,-,碳化硅质浇注料,-,水泥结合浇注料,-,水玻璃结合浇注料,-,磷酸盐结合浇注料,-,硫酸盐结合浇注料,.,三、不定形耐火材料的分类,绪 言,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,-,耐火捣打料,-,耐火喷涂、喷补、涂抹料,-,耐火泥（浆）,-,耐火投射料,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）,-,钢包料,-,炉顶料,四、不定形耐火材料的主要特点,第八章 不定形耐火材料,绪 言,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：体积稳定性较差、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。,8-1,不定形耐火材料用结合剂,一、定义,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。,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。,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,8-1,不定形耐火材料用结合剂,三、结合剂的分类,1,、按化学性质分类：有机、无机结合剂,无机结合剂：,1),硅酸盐类,2),铝酸盐类,3),磷酸盐类,4),硫酸盐类,5),氯化物类,6),溶胶类,有机结合剂：,1,）天然类结合剂：糊精、糖蜜、阿拉伯树胶,2,）合成类结合剂：酚醛树脂、聚丙烯、焦油沥青等,8-1,不定形耐火材料用结合剂,三、结合剂的分类,2,、按硬化条件分类,1),水硬性结合剂,2),气硬性结合剂：如加有促凝剂的水玻璃、氯化物结合剂等,3),热硬性结合剂：如磷酸盐结合剂,3,、按不同温度下所起结合作用的情况分类,1,）暂时性结合剂,水溶性结合剂：糊精、聚丙烯酸、,CMC,、木质素磺酸盐等,非水溶性结合剂：某些热塑性树脂，如聚丙烯树脂、石蜡等,多是有机物,8-1,不定形耐火材料用结合剂,三、结合剂的分类,2,）永久性结合剂：,-,碳素结合剂：焦油沥青、石油沥青、酚醛树脂,-,铝酸盐水泥,-,氯化盐和硫酸盐结合剂：氯化镁、硫酸铝,-,硅酸盐结合剂、水玻璃等,四、结合剂的结合方式,1,、,水化结合,：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。,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。,四、结合剂的结合方式,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。,酚醛树脂缩聚反应,四、结合剂的结合方式,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。,5,、粘附结合：借助于,物理吸附作用（范德华力）、或扩散作用、或静电引力作用,而产生结合的情况。,产生粘附结合的结合剂多数为有机结合剂，即在常温下或低温下起结合作用、经中温和高温热处理后会燃烧掉，如糊精、羧甲基纤维素，纸浆废液,(,木质素磺酸盐,),、糖蜜、阿拉伯树胶等。,6,、凝聚结合：是指在粉体水体系悬浮液中,加入凝聚,(,絮凝,),剂，或调节,pH,值而使微粒子,(,胶体粒子,),发生凝聚而产生结合。,五、几种常用结合剂的凝结硬化（作用）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。,铝酸盐水泥耐火浇注料,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，,1600,1750,1750,1750,1750,水化特点,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）。,1,、铝酸盐水泥,五、几种常用结合剂的凝结硬化（作用）机理,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,AH3,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。,1,、铝酸盐水泥,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,(,立方晶系，粒状晶体，晶体间结合能力差,),。,结合,强度比较：,CAH,10,C,2,AH,8,C,3,AH,6,2,、水玻璃,水玻璃是由正硅酸钠,(2Na,2,OSiO,2,),、偏硅酸钠,(Na,2,OSiO,2,),、二硅酸钠,(Na,2,O,2,SiO,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,，其模数,n,SiO,2,/Na,2,O,。其硬化有两种方式：干燥或加促凝剂。,五、几种常用结合剂的凝结硬化（作用）机理,干燥条件下：,Na,2,OnSiO,2,2nH,2,O,CO,2,Na,2,CO,3,+n,Si(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（如,氟硅酸钠,Na,2,SiF,6,），促进硬化速度。,2Na,2,OnSiO,2,+Na,2,SiF,6,+2(2n+1)H,2,O,6NaF+(2n+1),Si(OH),4,氟硅酸钠,Na,2,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：,水玻璃,水解时生成碱：,Na,2,SiF,64H,2,O 2NaF+4,HF,+Si(OH),4,mNa,2,OnSiO,2,nH,2,O 2,NaOH,+(m-1)Na,2,OnSiO,2,2,、水玻璃,五、几种常用结合剂的凝结硬化（作用）机理,8-1,不定形耐火材料用结合剂,酸碱发生中和反应：,HF+NaOH,NaF,H,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,:,2,、水玻璃,五、几种常用结合剂的凝结硬化（作用）机理,促凝剂,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,2SiF,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。加入量为水玻璃用量的,10,12,.,2,、水玻璃,Na,2,SiF,6,4H,2,O 2NaF+4HF+Si(OH),4,HF+NaOH NaF,H,2,O,五、几种常用结合剂的凝结硬化（作用）机理,3,、磷酸盐结合剂,磷酸铝,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。其结合硬化机理如下,：,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。,2Al(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,250300,300400,500,800,五、几种常用结合剂的凝结硬化（作用）机理,4,、氯化镁结合剂,氯化镁结合剂（,MgCl,2,H,2,O,）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。,Mg(OH),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、几种常用结合剂的凝结硬化（作用）机理,5,、硫酸铝结合剂,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,+H2,SO,4,常温下硫酸铝的水解作用较慢，甚至在,200,700,温度下水解不超过,5%,，因此可以加入其它金属盐促凝。,6,、微粉结合,高技术浇注料的配制几乎都涉及到微粉的使用。上世纪,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。,五、几种常用结合剂的凝结硬化（作用）机理,6,、微粉结合,各专业有关微粉的称呼存在差异：微粉、超微粉、超细粉、微粒子、微颗粒、超微颗粒、亚微粒子、极微粒子。,下面的归纳供参考：,粉体粒径：,10,10,3,um,微粒子（微粉）粒径：,0.1,10um,超微粒子（纳米级超微粉）粒径：,1,100nm,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%,在配料方面，低水泥、超低水泥结合浇注料同普通水泥浇注料的区别是，在由耐火细粉和结合剂组成的基质中，前两者用超细粉（指粒度小于,10m,）来取代部分或大部分铝酸钙水泥，再加入少量分散剂使超细粉均匀地分散于骨料颗粒之间，填充在亚微米级的空隙中，从而形成均匀致密的组织结构。,通常将不含水泥而依靠加入微粉或溶胶产生凝聚结合的可浇注成型的耐火材料称为,无水泥耐火浇注料,。,四、铝酸钙水泥耐火浇注料,振动型低水泥和超低水泥浇注料的配料组成一般为：耐火骨料,60,-70%,、耐火粉料,18,-22%,、铝酸钙水泥,3,-7%,（低水泥型）或,1,-2%,（超低水泥型），氧化硅微粉（或氧化铝微粉）,3,-6%,，外加微量分散剂。,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。这是因为：,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热过程中会分解。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。,四、铝酸钙水泥耐火浇注料,一般混合程序：先将各种粒级的原料干混,2,3,分钟，再加水湿混,4,6,分钟。,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，是一种较好的筑炉材料；,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。,8-3,耐火浇注料,四、铝酸钙水泥耐火浇注料,生产使用水泥结合耐火浇注料时的注意事项：,一、,水泥用量,二、,水用量,三、,耐火粉料,四、,耐火骨料,五、,外加剂,六、,养护制度,8-3,耐火浇注料,五,、碱性耐火浇注料（镁质浇注料）,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。结合剂采用,MgCl2,、,MgSO4,、水玻璃、多聚磷酸盐和微粉等。,用于,盛钢桶（钢包）内衬、加热炉底、玻璃工业炉等。,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。,8-3,耐火浇注料,六,、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；,不锈钢纤维直径：,0.4mm,、,0.5mm,和,0.6mm,，长度：,20mm,、,25mm,和,30mm,。,加入量：,0.6-2.5%(,体积比,),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。,8-4,耐火可塑料,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，所构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。,二、可塑料应具备的基本性能,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。,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,5,10,，也可外加增塑剂。,可塑性的控制：,8-4,耐火可塑料,三、生产工艺过程,常用增塑剂的种类：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，若长期储存还需要外加适当的缓凝剂与浇注料的生产过程过程类似。,困 料,原 料,筛分,料仓,充分混练,破粉碎,配料,性能检测,细粉预混合,包装入库,充分混练,外加剂,其余外加剂,8-4,耐火可塑料,三、生产工艺过程,关于困 料,磷酸盐结合的耐火可塑料，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，故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。此外，也可加抑制剂与金属反应成络合物，从而抑制膨胀作用。,8-5,喷射耐火材料,喷射耐火材料是通过专用的设备以高速气流为载体,进行喷射施工的耐火混合材料。,喷射耐火材料料按受喷补衬体上接受喷射物料的状态可分为两大类：,冷物料喷射法,熔融物料喷射法（简称熔射法）,一、喷射料的分类,还可按受喷补衬体的表面温度状态分为：,（,1,）冷态喷补（喷涂），指受喷补衬体处于常温下；,（,2,）热态喷补（喷涂），指受喷补衬体表面温度在约,700,以上。,一、喷射料的分类,冶金设备,/,构件,结合剂,材质,使用部位,转炉,磷酸盐,磷酸盐碳,氧化镁质,镁钙质,炉帽、耳轴,装料侧、出钢口,钢包,磷酸盐,硅酸盐,镁质、镁钙质,镁铬质、高铝质,渣线,包壁,真空炉,磷酸盐,硅酸盐,镁质,镁钙质、镁铬质,浸入管,上升、下降环流管,中间包,微粉,复合磷酸盐,镁质、镁钙质,工作层,出铁沟,硅酸盐,铝碳化硅碳质,渣线、金属液线,高炉内衬,氧化铝水泥,铝碳化硅质,氧化铝制,风口以上的炉身部位,电炉,硅酸盐,磷酸盐,镁质,镁钙质、镁铬质,侧壁,渣线和熔池,一、喷射料的分类,二、喷射料的施工,旋转布料筒供料喷射机结构,喷射耐火混合料可视为一个“稀释系统”，由湿粉和颗粒组成。在喷射到炉衬表面上的时候，后继的颗粒料会嵌入先前形成的喷射层中，如此反复，喷射层得以加厚。,喷射料的颗粒分布对炉墙喷射层的性能有重要影响。一般来说，细颗粒料能改进粘附性所要求的可塑性，但也会增加干燥期间的剥落数量。粗颗粒料可以是喷射层更加稳定，提高致密度，改进抗蚀性。但是，太多的粗颗粒却会导致高的施工回弹率，增加材料的损失和延长施工时间。,8-5,喷射耐火材料,二、影响喷射料性能的因素,1,、颗粒组成,粗颗粒可以提高喷射材料的抗侵蚀性能，然而粗颗粒过多则会在管道中显示出较高的,偏析,性，而且会使喷射回弹率上升，不利于现场操作。细颗粒料能够改善喷射材料的塑性，但是有增加干燥期间的,剥落,程度的趋势，使喷射层变得不够稳定。,二、影响喷射料性能的因素,1,、颗粒组成,2,、促凝剂,3,、拌和加水量,8-6,不烧砖和预制块,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。,一、不烧砖的分类,结合剂不同磷酸盐、水玻璃、硫酸盐、氯化物、水泥、碳结合剂（如酚醛树脂和沥青等）。,原料不同硅酸铝质、硅质、镁质等等，实际上绝大多数的耐火原料均可以制成不烧砖。不烧耐火砖在工艺上有许多不同于烧成耐火制品的特点，主要反映在如下几个方面：,要求原料煅烧良好；,必须有合理的颗粒级配并施加较高的成型压力；,选择合适的结合剂；,添加剂的选择；,干燥制度的确定,8-6,不烧砖和预制块,含碳不烧砖是随着钢铁冶炼新技术、新工艺、新装备的发展而产生的，在耐火材料领域中开发研究和应用推广最活跃的领域之一，并取得了丰硕的成果。,含碳不烧砖的品种较多，主要有铝碳砖、铝镁碳砖、铝锆碳砖、镁碳砖、镁钙碳砖和镁白云石砖等等。该类产品在高炉系统、炼钢转炉、电炉、盛钢桶、连铸系统、鱼雷罐车等热工设备上应用，取得了显著效果。,8-6,不烧砖和预制块,二、预制块,主要用耐火浇注料和耐火可塑料等材料制作，其分类和不定形耐火材料的分类相似。,8-6,不烧砖和预制块,盛钢桶整体包衬的砌筑，最初是采用浇注的方法进行，但是在使用过程中往往面临一些问题：,1),施工时间长；,2),盛钢桶周转效率低；,3),导致包衬寿命不稳定；,4),在使用过程中存在潜在安全隐患。,为了解决上述问题，人们想到可以将浇注料的成型过程在耐火材料生产厂内完成。产品运输到现场后可直接投入使用。其产品性能稳定、质量好、储存和运输方便，可实现机械化筑炉；同时，在预制块出厂之前，往往经过烘烤处理，烘烤温度视产品不同波动在,110,600,，由于排除了制品中大部分的水分，能缩短现场烘炉（包）时间。,二、预制块,生产流程湿混（,3,4,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。,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。,二、预制块,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）。,8-7,耐火泥浆,其与耐火制品的分类相同。,按所加入的液态调和液的性质，又可分为水系泥浆（用水和液态化学结合剂调制）和非水系泥浆（用液态有机结合剂调制）。,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、耐火泥浆应具有以下性能：,1),具备良好的流动性和可塑性,以便于施工；,2),在施工后和使用时的各温度阶段应有必要的粘结性，一定的干燥强度和烧后强度，以保证与砌体或底层结为整体，使之具有抵抗外力和耐气、渣侵蚀的作用；,3),具有与砌体或底层材料相同或相当的化学组成，以避免耐火泥处先损毁和避免因不同材质而造成危害的化学反应；,8-7,耐火泥浆,4),具有与砌体或底层材料相近的热膨胀性或收缩性，以免互相脱离和引起泥层破裂；,5),体积要稳定，以保证砌体和保护层的整体性和严密性。,6),砌筑性能好，且具有合适的粘结时间，不沉淀、不流淌，易做到灰缝饱满，砌筑进度也可以加快。,一、耐火泥浆应具有以下性能：,二、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。主要用于作铁水罐、鱼雷罐、盛钢桶、高炉炉缸、炉腹等部位耐火制品砌体的接缝料。,8-7,耐火泥浆,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。,二、硅酸铝质耐火泥浆,所采用的结合剂有两个系列：,（,A）,硅酸盐系列：水泥、水玻璃。,（,B）,磷酸盐系列：磷酸二氢铝。,硅酸铝质泥浆中的外加剂包括有减水剂、稳定剂，增塑剂和防缩剂等等。,二、硅酸铝质耐火泥浆,硅酸铝质泥浆的粒度范围一般为00.5,mm，0.50.088 mm,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),。,三、碱性耐火泥浆,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。,三、碱性耐火泥浆,含碳耐火泥浆主要分为高铝质、镁质、碳化硅质和碳质四类，每类中依据次组成的不同而分为若干品种，是砌筑含碳不烧砖的重要材料，也是某些碳质或含碳质制品的良好灌缝料四、含碳耐火泥浆,高铝质和镁质含碳泥浆的耐火粉料主要有矾土熟料、刚玉、莫来石、镁铝尖晶石、烧结镁砂、电熔镁砂等。,碳素材料为鳞片石墨、土状石墨、电极粉和焦炭粉等，其细度小于,100,目，用量,5,20,.,结合剂主要有树脂、沥青粉，用量,25,50,。,适量的外加剂。如掺加硅线石、蓝晶石和硅石粉料作为膨胀剂，以弥补耐火泥浆高温下的收缩，保证砌缝的稳定性。,四、含碳耐火泥浆,是砌筑隔热耐火制品的专用泥浆。它分为硅酸铝质和硅质两类。,隔热耐火泥浆用的耐火粉料有：高铝矾土熟料、粘土熟料、废硅砖和半硅砖（重质）；各类隔热砖、空心球、粉煤灰漂珠和微珠等；,结合剂主要有糊精、水玻璃、多糖淀粉、氢氧化铝溶胶、硅溶胶等等；外加剂有木质素磺酸素盐、羧甲基纤维素和聚磷酸盐等；增塑剂主要用软质粘土，膨胀剂用蓝晶石和硅石等。,五、隔热耐火泥浆,该类泥浆具有质轻、高强和低热导率等特点，砌筑粘结时间适宜，因此易于揉动、砖缝灰浆饱满、气密性强、隔热效果好等特点。,隔热耐火泥浆的颗粒级配一般为：大于,0.5mm,的小于,2,，小于或等于,0.074mm,的,50,70,。,五、隔热耐火泥浆,耐火涂料是用作耐火材料衬体表面的工作衬或保护衬的泥膏状材料。是一类具有较小屈服值的宾汉型流体的泥料，具有较好的铺展性，可采取人工涂抹（刷）或机械喷涂法施工。,8-8,耐火涂料,一、镁,钙质中间包涂料,是一类碱性镁钙质耐火涂料。这类涂料含有,CaO,，,CaO,能吸附钢水中的氧化物（如,Al,2,O,3,，,SiO,2,，,Fe,2,O,3,）,和,P,、,S,等杂质，使钢水中非金属夹杂物降低而起净化钢水的作用。,镁钙质中间包涂料是由白云石和或烧结镁钙砂、烧结或电熔镁砂、结合剂、外加剂（分散剂、增塑剂、烧结剂）和有机纤维组成的。白云石是由碳酸钙,CaCO,3,和碳酸镁,MgCO,3,组成的复盐，理论上含,CaO,30.4,%,，,MgO 21.9,%,。,经煅烧分解后含,CaO 58%,，,MgO 42%,。,镁钙质涂料允许的最大颗粒度为,35,mm,，,其粒度组成为,0.088,mm 60,65%,，,0.088mm 35,40%,。,有机纤维加入量系根据所要求的涂料体积密度而定，可在,0.5,2.5%,范围内调整，体积密度是随着有机纤维加入量的增大而降低。体积密度一般控制在,1.92.3,gcm,-3,范围内较合适。,一、镁,钙质中间包涂料,二、热辐射涂料,热辐射涂料（层）是指在红外波段具有高发射率值或特定选择性辐射特性的涂料，此种涂料涂刷或喷涂，或熔射于工业炉衬体表面形成涂层，可提高炉壁表面的热辐射率，提高炉内的热利用效率。因此也称为节能涂料。,SiC,质热辐射涂料,是由,SiC,粉料,(,0.1,mm),，,结合剂和外加剂组成的。结合剂可采用有机硅类溶胶，或磷酸盐、硅酸盐、硼酸盐。外加剂包括有防沉降剂（如羧甲基纤维素，阿拉伯树脂、糊精等）和塑化剂（如软质粘土、膨润土、氧化硅微粉等）。,三、防氧化耐火涂料,防氧化耐火涂料是用于含碳耐火制品（如镁碳砖、铝碳砖、铝碳长水口和侵入水口等）在热处理过程中和使用中防止碳素氧化的泥料。,（,1,）涂料铺展性要好，能很好地粘附于含碳制品的表面，对含碳制品表面具有一定浸润性；,（,2,）烘干后与含碳制品表面具有一定的结合强度；,（,3,）涂抹于制品表面上后成膜性好，涂层不发生开裂和脱落,;,（,4,）在中、低加热烘烤中能形成均质致密釉化层，以阻止空气中的氧气侵入制品内，防止制品中的碳素氧化。,对这类涂料的技术要求是：,为了满足上述技术性能要求，防氧化耐火涂料是由陶瓷釉料，结合剂和涂料助剂（分散剂、防沉降剂、增塑剂、偶联剂等）组成的。,三、防氧化耐火涂料,此类涂料用的陶瓷釉料一般是由钾或钠的长石、钙或钡的偏硅酸盐、硼酸盐、氟化物、石灰石、氧化铅、碳酸锂、高岭土、石英、高铝矾土等组成的。,耐热保温涂料主要是用于作耐火衬体外表面的保温涂层，使用温度在700以下。而耐火保温涂料主要是用于作耐火衬体内表面的保温涂层，使用温度在1100以上。,四、耐热和耐火保温涂料,以膨胀蛭石或膨胀珍珠岩为主体材料配制成的涂料的一般性能为：体积密度0.360.50,g.cm,-3,，350,的热导率为0.060.12,W(cmK),-1,。,这类耐热保温涂料主要用作裸露于大气中的工业炉砌体的外表面保温，如作轧钢加热炉、热处理炉、玻璃窑等炉（窑）顶的外表面保温涂层，以及一些热风或废气管道的内壁保温涂层。,用以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。,8-9,不定形耐火材料的作业性能,1,、和易性,和易性是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的性能。,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。,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。,8-9,不定形耐火材料的作业性能,1,、和易性,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。,8-9,不定形耐火材料的作业性能,1,）耐火泥浆稠度试验方法,2,）耐火浇注料稠度测定方法,稠度的测定有两种常用的方法：,8-9,不定形耐火材料的作业性能,3,、流动性,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，浇注料的流动性用流动值来表示。,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,8-9,不定形耐火材料的作业性能,3,、流动性,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。,3、流动性,3、流动性,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。,3、流动性,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。,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。,4、铺展性,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。,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,(2)固液相之间的体积比,(3)增塑剂的性质与加入量,5、可塑性,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,（2）基质料的流变学性质,（3）喷射气流的压力与流速,（4）喷射施工的操作,（5）受喷衬体的表面性质与状态,6,、附着率,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，用磷酸盐或水玻璃结合剂的浇注料，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。,8、硬化性,作业：,1、铝酸盐水泥的主要矿物是什么？其胶结硬化机理？,2、请写出水玻璃、卤水（氯化镁溶液）、磷酸铝和硫酸铝的胶结硬化方程式；,3、减水剂的主要作用机理是什么？,4、防爆裂外加剂的作用原理是什么？,5、不定形耐火材料的作业性能有哪些？并给出相关的定义解释；,6、你是如何理解不定形耐火材料的？,