3-4耐火材料-结构与性能、制备工艺解析.ppt

耐火材料的来历 本课程的学习方法和要求 基本要求：全面认识耐火材料的性能/制备/应用之间的关系； 更高要求：掌握制备与开发耐火材料的方法 本课程的学习内容 耐火材料的结构、成分、力学特性和其他性质； 耐火材料的基本生产工艺； 几类重要耐火材料的性能与制备； 耐火材料的设计和应用 第3讲 耐火材料的组成、结构与性能 1.1 耐火材料的化学、矿物组成 化学成分 主成分 副成分 添加成分 杂质成分 矿物组成 主晶相 基质 密度是材料的质量与体积之比。 视密度/真密度 ------------- 相对密度 气孔率是耐火材料中的气孔体积与材料总体积之比。 总气孔率（真气孔率）/封闭气孔率/显气孔率 透气度 1.3 耐火材料的力学性质 1.3.1 耐压强度 常温耐压强度 常温下材料单位面积所能承受的最大的力。 S=P/A (Pa，MPa，GPa) 国家标准规定：S≥(10-15MPa) 一般热工设备：0.1-0.2MPa； 最大载荷：1MPa； 是组织结构的敏感参数，常规检测项目 耐压强度=2-3倍抗折强度，=5-10倍抗拉强度 立方体：≦100mm×100mm 圆柱体：Φ50mm×50mm 1.3.1 耐压强度 高温耐压强度 高于1000-1200℃温度时材料单位面积所能承受的最大的力。 随温度升高发生明显变化。 1.3.2 抗折强度 抗折强度 材料单位面积所能承受的最大弯曲应力。 S=P/A (Pa，MPa，GPa) 随温度升高发生明显变化。 A:晶体： B:玻璃相： 1.3.2 抗折强度 三点抗折强度测定方法 1.3.3 蠕变性 受外力作用产生的变形随时间而增加的现象。 耐火材料的蠕变：压应力，压蠕变 是温度、应力、时间和材料结构的函数。 玻璃相，气孔和裂纹 1.3.4 弹性模量 材料发生单位应变时所产生的应力，亦可认为是材料抵抗变形的能力。 受晶体结合键强度控制，随温度变化。 同耐压强度、抗折强度、耐磨性大致成正比。 碳钢和普通合金钢：200GPa； 聚氯乙烯塑料： 0.15-0.25GPa； 普通耐火材料： 40-60GPa； 金刚石： 435GPa 1.3.5 耐磨性 材料抵抗固体、液体和含尘气流对其表面的机械磨损作用的能力。 危害：高炉上部内衬，铁水沟，焦炉炭化室，转炉炉口，出钢口，… … 取决于材料的组成与结构。 受晶体结合键强度控制，随温度变化。 硬度/晶粒尺寸/气孔率、温度 1.4 耐火材料的热学性质 1.4.1 比热容 是计算炉衬蓄热量的重要参数。 影响炉体的加热和冷却速度，热效率、耐热震性。 1.4.2 热膨胀性 材料的长度和体积随温度发生变化的性能。 (10-6/℃) 热膨胀率： “%”；平均膨胀系数 热膨胀性取决于材料本身，与生产工艺无关 影响体积稳定性；产生热应力；——膨胀缝 根据热膨胀性和砌体构造确定烘烤制度 1.4.3 导热性 在一定温度梯度下，单位时间内通过单位面积传递的热量。 (W/m ?℃) 与材料成分、结构和温度密切相关。 热工计算、隔热、热震性 1.5 耐火材料的使用性能 1.5.1 耐火度 耐火度是指材料在高温作用下达到特定软化程度的温度，表征材料抵抗高温作用的性能。 耐火度≠熔点 三角锥下底每边长8mm，上底每边2mm，高30mm。如试样与WZ17l号标准锥同时弯倒，则试样的耐火度为1710℃。 耐火度不能作为制品使用温度的上限。 一些常用耐火材料原料和制品的耐火度如下： 结晶硅石 1730一1770℃ 高铝砖 1770—2000℃ 硅砖 1690一1730℃ 镁砖 2000℃ 硬质粘土 1750一1770℃ 白云石砖 2000℃ 粘土砖 1610一1750℃ 1.5.2 荷重软化温度 荷重软化温度是耐火材料在—定的重负荷和热负荷共同作用下达到某—特定压缩变形时的温度。 在规定的恒压和升温速度下加热直径50mm，高50mm，中心孔径12-13mm的圆柱体试样，测定其达到规定变形量时的温度。与此变形量相对应的温度即为荷重软化变形温度。 1.5.3 高温体积稳定性 耐火材料的高温体积稳定性是指其在热负荷作用下外形体积或线度保持稳定而不发生永久变形的性能。 重烧线 1.5.4 耐热震性 热震断裂指材料的固有强度不