耐火材料工藝學(xué)講義

耐火材料工藝學(xué)課程意義耐火材料是冶金、建材、化工、機械等工業(yè)高溫窯爐及物件的重要基礎(chǔ)材料。了解它們的性能及選用合適的耐火材料對于生產(chǎn)控制及降低成本有重要的意義。本課程介紹常用耐火材料的基本性能，應(yīng)用范圍以及易懂的生產(chǎn)工藝與原料知識。

這門課程是從事涉及耐火材料生產(chǎn)、研究、應(yīng)用和貿(mào)易的人員的必修之課，其重要性不言而喻。緒論一、耐火材料的定義

傳統(tǒng)的定義：耐火度不小于1580℃的無機非金屬材料；ISO的定義：耐火度不小于1500℃的非金屬材料及制品；

歷史悠久

5000年前出現(xiàn)了陶器；

2000年前有了瓷器；后來，開始使用天然原料，如硅線石磚；

1637年，石墨粘土坩鍋投入使用。二、耐火材料的發(fā)展概況3）改革開放以后，隨著鋼鐵工業(yè)的迅速發(fā)展，耐火材料行業(yè)快速發(fā)展起來；

2004年統(tǒng)計，全國有1136家耐火材料生產(chǎn)企業(yè)

2005年統(tǒng)計，全國有1359家耐火材料生產(chǎn)企業(yè)

2006年統(tǒng)計，全國有1505家耐火材料生產(chǎn)企業(yè)中國耐火材料工業(yè)的現(xiàn)狀與發(fā)展1）解放前,幾乎都要進(jìn)口,只有幾家手工小廠生產(chǎn)粘土磚;2）計劃經(jīng)濟時代－中國耐火材料由33家重點企業(yè)扶持；中國耐火材料產(chǎn)量年份1980199019952000200220042006產(chǎn)量，百萬噸3.826.757.559.811.0018.732.4一方面，連鑄比的提高和冶煉技術(shù)的進(jìn)步導(dǎo)致噸鋼耐火材料消耗下降；另一方面，鋼產(chǎn)量增加使得2002年以后中國耐火材料產(chǎn)量呈上升趨勢。

2002年、2004年和2006年，中國粗鋼產(chǎn)量分別為：1.8、2.8和4.1億噸；2007年在4.9億噸左右。另外，水泥工業(yè)的快速發(fā)展，也帶動了耐火材料用量的大幅度增加。2003年突破7億噸，2006年，12.2億噸，2007年突破13.5億噸1994～2004年鋼產(chǎn)量與耐火材料單耗年份鋼產(chǎn)量（億t）噸鋼耐材消耗（kg/t）耐火材料用量（萬t）鎂質(zhì)材料比例（%）噸鋼鎂質(zhì)耐材消耗（Kg/t）鎂質(zhì)耐材用量（萬t）19947.2521.601566.225.05.40391.619957.5220.901572.325.55.33400.919967.5020.201515.026.05.25393.919977.9919.501557.926.55.17412.819987.7718.801461.327.05.08394.619997.8918.101428.127.54.98392.720008.4817.401474.828.04.87413.020018.5016.701419.828.54.76404.720029.0416.001446.129.04.64419.420039.6815.301481.529.54.51437.0200410.5414.501529.030.04.35458.71994～2004年水泥產(chǎn)量、耐火材料需求量及耐火材料單耗年份水泥產(chǎn)量（億t）耐火材料單耗（kg/t水泥）耐火材料用量（萬t）199413.700.99135.6199514.450.97140.2199614.930.95141.8199715.470.93143.9199815.400.91140.1199916.000.89142.4200016.500.87143.6200117.300.85147.1200218.000.83149.4200319.500.80156.0200420.000.79158.0中國耐火材料的發(fā)展歷程

手工制品—普通耐火材料制品—“三高”耐火材料制品—不定形耐火材料，碳復(fù)合耐火材料—功能化耐火材料潔凈鋼的生產(chǎn)對耐火材料提出了更高的要求，除了要求長壽以外，還要求對鋼水無污染；存在的問題和今后的發(fā)展

鋼鐵工業(yè)的競爭日趨激烈，耐火材料生產(chǎn)廠家面臨更大的成本壓力；

我國是鋼鋼鐵生產(chǎn)大國國，也是耐火火材料需求大大國。全國僅冶金企企業(yè)年耗耐火火材料價值達(dá)達(dá)300多億元

耐火材料料資源消耗大大

耐火材料料能源消耗大大

耐火材料料污染中國耐火材料料企業(yè)的研發(fā)發(fā)力量有待加加強。不能僅僅僅作為一個個加工基地；；▼加強耐火材料料應(yīng)用基礎(chǔ)研研究（體系））→Al2O3-SiO2系耐火材料→→碳碳復(fù)合耐火材材料→堿性耐火火材料→→非非氧化物耐火火材料▼應(yīng)注意可持續(xù)續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。。如：礦山的的管理、耐火火材料的回收收利用、環(huán)境境友好耐火材材料的使用；；三、耐火材料料的分類耐火材料的分分類方法很多多，其中主要要有化學(xué)屬性性分類法、化化學(xué)礦物組成成分類法、生生產(chǎn)工藝和使使用部位分類類法、材料形形態(tài)分類法等等多種方法1、按化學(xué)屬性性分類酸性耐火材料料中性耐火材料料堿性耐火材料料硅質(zhì)耐火材料料中游離二氧化化硅含量很高高(大于94%)，是酸性最強強的耐火材料；粘土質(zhì)耐火材材料與硅質(zhì)耐火材材料相比，游游離二氧化硅硅含量較少，，是弱酸性的；半硅質(zhì)耐火材材料居于期間。也有將鋯英石石質(zhì)耐火材料料和碳化硅質(zhì)質(zhì)耐火材料歸歸入酸性耐火火材料的，因因為此類材料料中含有較高高的SiO2或在高溫狀態(tài)態(tài)下能轉(zhuǎn)變?yōu)闉镾iO2。對酸性介質(zhì)的的侵蝕具有較較強的抵抗能能力酸性耐火材料料是指其中含有有一定數(shù)量二氧化硅的耐火材料。。中性耐火材料料中性耐火材料料按嚴(yán)格意義義講是指碳質(zhì)耐火材料。通通常也將以三三價氧化物為為主體的高鋁鋁質(zhì)、剛玉質(zhì)質(zhì)、鋯剛玉質(zhì)質(zhì)、鉻質(zhì)耐火火材料歸入中中性耐火材料料。因為此類類材料含有較較多量的兩性性氧化物如Al2O3、Cr2O3等。此類耐火材料料在高溫狀況況下對酸、堿性介介質(zhì)的化學(xué)侵侵蝕都具有一一定的穩(wěn)定性性，尤其對弱弱酸、弱堿的的侵蝕具有較較好的抵抗能能力。堿性耐火材料料一般是指以MgO、CaO或以MgO·CaO為主要成分的的耐火材料，，如鎂質(zhì)、石石灰質(zhì)、鎂鉻鉻質(zhì)、鎂硅質(zhì)質(zhì)、白云石質(zhì)質(zhì)耐火制品及及其不定形材材料。鎂質(zhì)、、石灰質(zhì)、白白云石質(zhì)耐火火材料為強堿堿性耐火材料料；鎂鉻質(zhì)、、鎂硅質(zhì)及尖尖晶石質(zhì)耐火火材料為弱堿堿性耐火材料料。這類耐火材料料的耐火度都都比較高，對對堿性介質(zhì)的的化學(xué)侵蝕具具有較強的抵抵抗能力。硅質(zhì)耐火材料料、鎂質(zhì)耐火火材料、白云云石質(zhì)火材料料、鉻質(zhì)火材材料、碳質(zhì)火火材料、鋯質(zhì)質(zhì)火材料和特特種火材料2.按化學(xué)礦物組成成分類鎂質(zhì)耐火材料料：指以鎂砂為主主要原料，以以方鎂石為主主晶相，MgO含量大于80%的堿性耐火材材料。通常依依其化學(xué)組成成不同分為：：鎂質(zhì)制品：MgO含量≥87%，主要礦物為為方鎂石；鎂鋁質(zhì)制品：：含MgO>75%，Al2O3一般為7-8%，主要礦物成成分為方鎂石石和鎂鋁尖晶石（（MgO·Al2O3）；鎂鉻質(zhì)制品：：含MgO>60%，Cr2O3一般在20%以下，主要礦礦物成分為方方鎂石和鉻尖晶石；；鎂鈣質(zhì)制品：：主要礦物成成分除方鎂石石外還含有一一定量的硅酸酸二鈣。硅質(zhì)耐火材料料：含SiO2在90%以上的材料通通常稱為硅質(zhì)質(zhì)耐火材料，，主要包括硅硅磚及熔融石石英制品。硅硅磚以硅石為為主要原料生生產(chǎn)，其SiO2含量一般不低低于94%，主要礦物組組成為磷石英英和方石英；；碳復(fù)合耐火材材料：碳復(fù)合耐火材材料是指以不不同形態(tài)的碳碳素材料與相相應(yīng)的耐火氧氧化物復(fù)合生生產(chǎn)的耐火材材料。一般而而言，碳復(fù)合合材料主要包包括鎂碳制品品、鎂鋁碳制制品、鋯碳制制品、鋁碳制制品等。白云石質(zhì)耐火火材料：以天然白云石石為主要原料料生產(chǎn)的堿性性耐火材料稱稱為白云石質(zhì)質(zhì)耐火材料。。主要化學(xué)成成分為30-42%的MgO和40-60%的CaO，二者之和一一般應(yīng)大于90%。其主要礦物物成分為方鎂鎂石和方鈣石石（氧化鈣））。特種耐火材料料：上述分類所不不能包括的材材料，此類材材料除其化學(xué)學(xué)組成比較特特殊，不宜歸歸類到上述類類別中外，通通常它們還具具有各自的較較為突出的特特點，如優(yōu)良良的熱震穩(wěn)定定性、抗渣性性等，利用這這些特點往往往用于特定的的使用條件含鋯耐火材料料：含鋯耐火材料料是指以氧化化鋯（ZrO2），鋯英石等等含鋯材料為為原料生產(chǎn)的的耐火材料。。含鋯耐火材材料制品通常常包括鋯英石石制品、鋯莫莫來石制品、、鋯剛玉制品品等。3、根據(jù)耐火度度的高低普通耐火材料料：1580～1770℃高級耐火材料料：1770～2000℃℃特級耐火材料料：>2000℃℃4、依據(jù)外觀形形狀及尺寸的的不同定型耐火制品品：包括標(biāo)型磚磚、異型磚、、特異型磚、、坩堝、管、、器皿及其它它形狀復(fù)雜的的制品等；不定型耐火材材料：包括澆注料料、搗打料、、投射料、噴噴涂料、可塑塑料等耐火泥泥漿。5、按照生產(chǎn)工工藝燒成制品、熔熔鑄制品和不不燒制品三、耐火材料料生產(chǎn)的基本本工藝耐火原料的加工

（選礦與提純煅燒、破碎）坯料的制備（顆粒選擇、粉料儲存、配料、混練）成型（半干法、可塑法注漿法）干燥煅燒本課程學(xué)要了了解和掌握的的內(nèi)容什么是耐火材材料；不同耐火材料料制品的組成成、性能和相相關(guān)檢測方法法；不同品種的耐耐火材料生產(chǎn)產(chǎn)的工藝要點點和流程；相關(guān)的物理化化學(xué)原理；耐火材料損毀毀機理及提高高耐火材料質(zhì)質(zhì)量的途徑；；耐火材料的應(yīng)應(yīng)用；第一章耐耐火材料的組組織結(jié)構(gòu)與性性能耐火材料是構(gòu)構(gòu)筑熱工設(shè)備備的高溫結(jié)構(gòu)構(gòu)材料，面臨臨：承受高溫溫作用；機械械應(yīng)力；熱應(yīng)應(yīng)力；高溫氣氣體；熔體以以及固體介質(zhì)質(zhì)的侵蝕、沖沖刷、磨損。。為了保證熱工工設(shè)備的正常常運行，所選選用的耐火材材料必須具備備能夠滿足和和適應(yīng)各種使使用環(huán)境和操操作條件。。耐火材料的性性質(zhì)主要包括括化學(xué)-礦物組成、組組織結(jié)構(gòu)、力力學(xué)性質(zhì)、熱熱學(xué)性質(zhì)及高高溫使用性質(zhì)質(zhì)等。通常按照熱工工設(shè)備的工作作性質(zhì)與操作作環(huán)境，來研研制、設(shè)計、、生產(chǎn)或選擇擇能適應(yīng)操作作環(huán)境、滿足足使用要求的的耐火材料各國的檢驗標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)有所不同同，由于實驗驗室條件下的的檢驗和實際際有一定的差差距；實驗室室的檢驗結(jié)果果僅起到預(yù)測測作用蘇聯(lián)：TOCT日本：JIS（JapaneseIndustrialStandards）英國：BSI（BritishStandardsInstitution）美國：ASTM（AmericanSocietyofTestingMaterials）中國：GB耐火材料的化學(xué)成分、礦物組成及微觀結(jié)構(gòu)決定了耐火材材料的性質(zhì)；；⑴化學(xué)組成化學(xué)組成是耐耐火材料最基基本的特性，，是決定耐火火材料的物相相組成以及很很多重要性質(zhì)質(zhì)如抗渣侵蝕蝕性能、耐高高溫性能、力力學(xué)性能等的的重要基礎(chǔ)。。1.1耐火材料的化化學(xué)-礦物組成根據(jù)含量分：：主成分、雜質(zhì)質(zhì)成分、添加加成分添加成分耐火材料的化化學(xué)組成中除除主要成分和和雜質(zhì)成分外外有時為了制制作工藝的需需要或改善某某些性能往往往人為地加入入少量的添加加成分，引入入添加成分的的物質(zhì)稱為添添加劑。引入入添加成分的的物質(zhì)稱為添添加劑。按照照添加劑的目目的和作用不不同可分為礦礦化劑、穩(wěn)定定劑、促燒劑劑、促凝劑等等。主成分是指在耐火材材料中對材料料的性質(zhì)起決決定作用并構(gòu)構(gòu)成耐火材料料基體的成分分。耐火材料料按其主成分分的化學(xué)性質(zhì)質(zhì)可分為酸性性耐火材料、、中性耐火材材料和堿性耐耐火材料。雜質(zhì)成分耐火材料中由由原料及加工工過程中帶入入的非主要成成分的化學(xué)物物質(zhì)（氧化物物、化合物等等）稱為雜質(zhì)質(zhì)。雜質(zhì)的存存在往往能與與主要成分在在高溫下發(fā)生生反應(yīng)，生成成低熔性物質(zhì)質(zhì)或形成大量量的液相，從從而降低耐火火材料基體的的耐火性能，，故也稱之為為熔劑?；|(zhì)：填充于主晶相相之間的不同同成分的結(jié)晶晶礦物（次晶晶相）和玻璃璃相統(tǒng)稱為，，也稱為結(jié)合合相?；|(zhì)的的組成和形態(tài)態(tài)對耐火制品品的高溫性質(zhì)質(zhì)和抗侵蝕性性能起著決定定性的影響。。⑵礦物組成礦物組成可分分為兩大類：：結(jié)晶相與玻玻璃相，其中中結(jié)晶相又分分為主晶相和次晶晶相。主晶相：是指構(gòu)成耐火火制品結(jié)構(gòu)的的主體而且熔熔點較高的結(jié)結(jié)晶相主晶相相的性質(zhì)、數(shù)數(shù)量、結(jié)合狀狀態(tài)直接決定定著耐火制品品的性質(zhì)；；次晶相：又稱第二固相相，是在高溫溫下與主晶相相共存的第二二晶相。耐火制品的顯顯微組織結(jié)構(gòu)構(gòu)表征的是耐耐火材料中主主晶相與基質(zhì)質(zhì)間的結(jié)合形形態(tài)。耐火材料主晶晶相與基質(zhì)的的結(jié)合形態(tài)有有兩種：陶瓷結(jié)合與直直接結(jié)合。1.2耐火材料的顯顯微結(jié)構(gòu)陶瓷結(jié)合：又稱為硅酸酸鹽結(jié)合，其其結(jié)構(gòu)特征是是耐火制品主主晶相之間由由低熔點的硅硅酸鹽非晶質(zhì)質(zhì)和晶質(zhì)聯(lián)結(jié)結(jié)在一起而形形成結(jié)合。直接結(jié)合：是指耐火制品品中，高熔點點的主晶相之之間或主晶相相與次晶相間間直接接觸產(chǎn)產(chǎn)生結(jié)晶網(wǎng)絡(luò)絡(luò)的一種結(jié)合合。陶瓷結(jié)合直接結(jié)合耐火材料（或或耐火制品））中氣孔體積積與總體積之之比稱為氣孔孔率。耐火材材料中的氣孔孔可分為三類類：開口氣孔孔（顯氣孔））、貫通氣孔孔、封閉氣孔孔。1.3耐火材料的常常溫物理性質(zhì)質(zhì)⑴氣孔率其中：Pa—為顯氣孔率V1—為制品中開口口氣孔的體積積V0—為制品的總體體積，即試樣樣外表面圍成成的體積亦稱表觀觀體積。氣孔產(chǎn)生的原原因：1）原料中的氣氣孔（原料沒沒有燒好）；；2）制品成型時時，顆粒間的的氣孔；表示方法：其中：Pa顯氣孔率，m1干燥試樣的質(zhì)質(zhì)量，m2飽和試樣懸浮浮在液體中的的質(zhì)量，m3飽和試樣在空空氣中的質(zhì)量量。測量顯氣孔率率（GB/T2997-2000）：吸水率是指耐耐火制品中全全部開口氣孔孔吸滿水時，，制品所吸收收水的重量與與制品重量之之比。吸水率率實質(zhì)上是反反映制品中開開口氣孔量的的一個指標(biāo)。。W=G1/G*100%式中G干燥燥式式樣樣質(zhì)質(zhì)量量G1試樣樣開開口口氣氣孔孔中中吸吸滿滿的的水水的的質(zhì)質(zhì)量量W吸水水率率粒狀狀（（大大于于2.0mm）耐耐火火材材料料吸吸水水率率的的測測定定，，按按照照GB/T2999-2002測定定意意義義：判判斷斷原原料料或或制制品品質(zhì)質(zhì)量量的的好好壞壞、、燒燒結(jié)結(jié)與與否否、、是是否否致致密密。。同同時時可可以以預(yù)預(yù)測測耐耐火火材材料料的的抗抗渣渣性性、、透透氣氣性性能能和和熱熱震震穩(wěn)穩(wěn)定定性性能能。。（2）吸吸水水率率耐火火制制品品單單位位表表觀觀體體積積的的質(zhì)質(zhì)量量稱稱為為體體積積密密度度，，表表示示干干燥燥制制品品的的質(zhì)質(zhì)量量與與其其總總體體積積之之比比，，通通常常用用kg/m3或g/cm3表示。式中：Db為體積密密度（g/cm3）G為干試樣樣質(zhì)量gVb為試樣表表觀體積積cm3GB/T2997-2000式中ρb體積密度度，ρing試樣溫度度下，浸浸漬液體體的密度度，其他他符號同同上（3）體積密密度耐火材料料的質(zhì)量量與其真真體積（（即不包包括氣孔孔體積））之比，，稱為真真密度，，通常也也用g/cm3來表示。。式中：Dt為真密度度（g/cm3）G為干試樣樣質(zhì)量gVt為試樣真真體積cm3真比重的的概念：：單位體體積耐火火材料的的重量與與4℃單位體積積水的重重量之比比值。（4）真密度度與真比比重從數(shù)值上上來說，，真密度度和真比比重是相相等的式中：Q為氣體透透過的數(shù)數(shù)量（升升）；d為式樣的的厚度（（米）；；A為試樣的的橫截面面積（平平方米））；t為氣體透透過時間間（小時時）；P1-P2為試樣兩兩端氣體體壓力差差（毫米米水柱））；K為透氣度度系數(shù)，，也稱透透氣率（（升·米/米2·毫米水柱柱·小時）（5）透氣度度透氣度是是表示氣氣體通過過耐火制制品難易易程度的的特征值值，其物物理意義義是在一一定時間間內(nèi)和一一定壓差差下氣體體透過一一定斷面面和厚度度的氣體體的量：：1.4耐火材料料的熱學(xué)學(xué)性質(zhì)和和導(dǎo)電性性耐火材料料的體積積或長度度隨著溫溫度的升升高而增增大的物物理性質(zhì)質(zhì)稱為熱熱膨脹。。耐火材料料的熱膨膨脹可以以用線膨膨脹系數(shù)數(shù)或體膨膨脹系數(shù)數(shù)表示，，也可以以用線膨膨脹百分分率或體體積膨脹脹百分率率表示。。膨脹系數(shù)數(shù)是指耐耐火材料料由室溫溫加熱至至試驗溫溫度的區(qū)區(qū)間內(nèi)，，溫度每每升高1℃，試樣體體積或長長度的相相對變化化率。（1）熱膨脹脹耐火材料料作為構(gòu)構(gòu)筑熱工工設(shè)備的的結(jié)構(gòu)材材料，常常常在溫溫度變化化條件下下使用。。因此，，耐火材材料的熱熱膨脹既既是其重重要的使使用性能能，也是是工業(yè)窯窯爐等高高溫?zé)峁すぴO(shè)備進(jìn)進(jìn)行結(jié)構(gòu)構(gòu)設(shè)計的的重要參參數(shù)。測定：按按照國家家標(biāo)準(zhǔn)GB/T7320.1-2000(頂桿法)GB/T7320.2-2000(望遠(yuǎn)鏡法法)熱膨脹率率的意義：窯爐設(shè)設(shè)計的重重要參數(shù)數(shù)、預(yù)留留膨脹縫縫的依據(jù)據(jù)，可間間接判斷斷耐材熱熱震穩(wěn)定定性能，，為什么留留膨脹縫縫？堿性耐火火材料的的熱膨脹脹系數(shù)比比酸性耐耐火材料料大；鍵強度高高的材料料具有低低的熱膨膨脹系數(shù)數(shù)（如SiC）；組成成相同的的材料，，晶體結(jié)結(jié)構(gòu)不同同，其熱熱膨脹系系數(shù)也不不同；加熱過程程中，存存在多晶晶轉(zhuǎn)變的的材料，，其熱膨膨脹系數(shù)數(shù)也要發(fā)發(fā)生相應(yīng)應(yīng)的變化化（鱗石石英、方方石英））。耐火材料料的熱膨膨脹性能能取決于于它的化化學(xué)礦物物組成，，且與耐耐火材料料中結(jié)晶晶相的晶晶體結(jié)構(gòu)構(gòu)及鍵強強度密切切相關(guān)。。通常：：其中：λ—導(dǎo)熱率，，單位：：焦?fàn)?米·秒·K（W/m··K）；ΔQ—Δt時間沿x軸方向穿穿過ΔF截面上的的熱量（（焦耳耳）；—沿x軸方向的的溫度梯梯度（K·m-1）。耐火材料料的導(dǎo)熱熱率是指指單位溫度度梯度下，單位時間間內(nèi)通過單位垂直直面積的熱量，用λ表示：（2）熱導(dǎo)率率耐火材料料中所含含的氣孔孔對其導(dǎo)導(dǎo)熱率的的影響最最大。一一般來說說，在一一定的溫溫度范圍圍內(nèi)，對對一定范范圍的氣氣孔率，，氣孔率率越大，，導(dǎo)熱率率越低。。耐火材材料的化化學(xué)礦物物組成對對材料的的導(dǎo)熱率率也有明明顯影響響。晶體中的的各種缺缺陷、雜雜質(zhì)以及及晶粒界界面都會會引起格格波的散散射，也也等效于于聲子平平均自由由程的減減小，從從而降低低熱導(dǎo)率率。測定：按按照國家家標(biāo)準(zhǔn)GB/T17106-1997(平行熱線線法)或GB/T5990-1986(十字熱線線法)熱容也稱稱比熱容容是耐火火材料的的一個重重要熱學(xué)學(xué)性質(zhì)，，它是表表示材料料受熱后后溫度升升高情況況的參數(shù)數(shù)。任何何物質(zhì)受受熱后溫溫度都要要升高，，但不同同的物質(zhì)質(zhì)溫度升升高1℃所需要的的熱量不不同，工工程上用用在常壓壓下加熱熱1公斤物質(zhì)質(zhì)升高1℃所需要的的熱量（（以KJ計）來表表示和衡衡量這一一性質(zhì)，，稱為熱熱容。工程上上所用用的平平均熱熱容是是指從從溫度度T1到T2所吸收收的熱熱量的的平均均值。。平均均熱容容是比比較粗粗略的的，溫溫度范范圍越越大，，精度度越差差，應(yīng)應(yīng)用時時要特特別注注意使使用的的溫度度范圍圍。（3）熱容容耐火材材料通通常在在室溫溫下是是電的的不良良導(dǎo)體體，隨隨溫度度升高高，電電阻減減小，，導(dǎo)電電性增增強。。若將將材料料加熱熱至熔熔融狀狀態(tài)，，則會會呈現(xiàn)現(xiàn)較強強的導(dǎo)導(dǎo)電能能力。。某些耐耐火材材料具具有導(dǎo)導(dǎo)電性性，如如含碳碳耐火火制品品具有有導(dǎo)電電性，，而二二氧化化鋯制制品在在高溫溫下也也具有有較好好的導(dǎo)導(dǎo)電性性，可可以作作為高高溫下下的發(fā)發(fā)熱體體。（4）導(dǎo)電電性判斷耐耐火材材料力力學(xué)性性質(zhì)的的指標(biāo)標(biāo)通常常包括括耐壓強強度、、抗折折強度度、扭扭轉(zhuǎn)強強度、、耐磨磨性、、彈性性模量量及高高溫蠕蠕變等等。1.5耐火材材料的的力學(xué)學(xué)性質(zhì)質(zhì)耐火材材料的的力學(xué)學(xué)性質(zhì)質(zhì)是指指制品品在不不同條條件下下的強強度等等物理理指標(biāo)標(biāo)，是表征征耐火火材料料抵抗抗不同同溫度度下外外力造造成的的形變變和應(yīng)應(yīng)力而而不破破壞的的能力力。式中Cs—耐火制制品的的耐壓壓強度度，單單位：：MPa；P—試樣破破壞時時所承承受的的極限限壓力力，牛牛頓；；A—試樣承承受載載荷的的面積積，平平方毫毫米。。（1）耐壓壓強度度耐火材材料的的耐壓壓強度度包括括常溫溫耐壓壓強度度和高高溫耐耐壓強強度，，分別別是指指常溫溫和高高溫條條件下下，耐耐火材材料單單位面面積上上所能能承受受的最最大壓壓力，，以牛牛頓/毫米2（或MPa）表示示?？煽砂聪孪率接嬘嬎悖海耗蛪簭姀姸戎钢笜?biāo)通通?？煽梢苑捶从成a(chǎn)中中工藝藝制度度的變變動。。常溫耐耐壓強強度表明制制品的的成型型坯料料加工工質(zhì)量量、成成型坯坯體結(jié)結(jié)構(gòu)的的均一一性及及磚體體燒結(jié)結(jié)情況況良好好。因因此，，常溫溫耐壓壓強度度也是是檢驗驗現(xiàn)行行工藝藝狀況況和制制品均均一性性的可可靠指指標(biāo)。。高溫耐耐壓強強度則反映映了耐耐火材材料在在高溫溫下結(jié)結(jié)合狀狀態(tài)的的變化化。特特別是是加入入一定定數(shù)量量結(jié)合合劑的的耐火火可塑塑料和和澆注注料，，由于于溫度度升高高，結(jié)結(jié)合狀狀態(tài)發(fā)發(fā)生變變化時時，高高溫耐耐壓強強度的的測定定更為為有用用。測定致致密定定形：：國家家標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)GB/T5072-1985或GB/T5072.1-1998(無襯墊墊仲裁裁試驗驗)耐火材材料的的抗折折強度度包括括常溫溫抗折折強度度和高高溫抗抗折強強度，，分別別是指指常溫溫和高高溫條條件下下，耐耐火材材料單單位截截面積積上所所能承承受的的極限限彎曲曲應(yīng)力力，以以牛頓頓/毫米2（或MPa）表示示。它它表征征的是是材料料在常常溫或或高溫溫條件件下抵抵抗彎彎矩的的能力力，采采用三三點彎彎曲法法測量量時，，可按按下式式計算算：（2）抗折折強度度式中：：R—抗折強度，，N/mm2（MPa）；W—試樣斷裂時時所施加的的最大載荷荷，N；l—試樣底面兩兩支撐點之之間的距離離，mm；b—上刀口部位位試樣的寬寬度，mm；d—上刀口部位位試樣的厚厚度，mm。當(dāng)材料在高高溫下承受受小于其極極限強度的的某一恒定定荷重時，，產(chǎn)生塑性性變形，變變形量會隨隨時間的增增長而逐漸漸增加，甚甚至?xí)共牟牧掀茐?，，這種現(xiàn)象象叫蠕變。。根據(jù)施加荷荷重形式的的不同可分分如高溫壓縮蠕蠕變、高溫溫拉伸蠕變變、高溫抗抗折蠕變等等。高溫壓縮蠕蠕變的表示示方法一般般以某一恒恒定溫度（（℃）和荷荷重（MPa）條件下，，制品的變變形量（%）與時間（（h）的關(guān)系曲曲線即蠕變變曲線來表表示，也可可用某一時時段內(nèi)（如如25-50小時）制品品的變形量量（%）來表示。。國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T5073-2005（3）高溫蠕變變性能（4）彈性模量量材料在其彈彈性范圍內(nèi)內(nèi)（即符合合虎克定律律的彈性體體），在荷荷載σ（應(yīng)力）的的作用下，，產(chǎn)生變形形ε（應(yīng)變），，當(dāng)荷載去去除后，材材料仍恢復(fù)復(fù)原來的形形狀和尺寸寸，此時應(yīng)應(yīng)力和應(yīng)變變的比值稱稱為彈性模模量，也稱稱楊氏模量量。它表示示材料抵抗抗變形的能能力，可用用下式表示示：式中：E—彈性模量；；σ—材料所受應(yīng)應(yīng)力；ε—材料相對長長度變化。。材料的彈性性模量在一一定條件下下是一個定定值，即與與外力的大大小無關(guān)，，屬于材料料的固有力力學(xué)性質(zhì)。。從上式可可以看出材材料的彈性性模量愈大大在相同的的應(yīng)力下應(yīng)應(yīng)變愈小。。彈性模量量是材料的的重要彈性性力學(xué)參數(shù)數(shù)，它是材材料中原子子間結(jié)合（（鍵合）強強度的反映映，當(dāng)材料料受到拉應(yīng)應(yīng)力時，原原子間距加加大，隨著著荷載的增增加原子間間距不斷增增大。鍵合合愈強，使使得原子間間距增大所所需的應(yīng)力力愈大，因因而材料的的彈性模量量就較高。。所以,彈性模量的的大小是衡衡量材料在在彈性范圍圍內(nèi)受到應(yīng)應(yīng)力破壞之之前所產(chǎn)生生的應(yīng)變量量，在很大大程度上反反映了材料料的結(jié)構(gòu)特特征。彈性性模量小的的材料可以以允許有較較大的應(yīng)變變而不破壞壞，反之允允許的應(yīng)變變量就小，，因此彈性性模量與材材料由于溫溫度梯度造造成的熱應(yīng)應(yīng)力有直接接的關(guān)系，，也就對材材料的熱震震穩(wěn)定性有有直接的影影響。一般般地，材料的彈性性模量與其其熱震穩(wěn)定定性呈反比比關(guān)系。耐火材料制制品在各種種不同的窯窯爐中服役役時，長期期處于高溫溫狀態(tài)下。。耐火材料料耐高溫的的性質(zhì)好壞壞能否滿足足各類窯爐爐工作條件件的要求，，是材料選選用的重要要依據(jù)，因因此耐火制制品的高溫溫性質(zhì)也是是最重要的的基本性質(zhì)質(zhì)。1.6耐火材料的的高溫使用用性質(zhì)耐火材料在在無荷重條條件下，抵抵抗高溫作作用而不熔熔化的性質(zhì)質(zhì)稱為耐火火度。與有固定熔熔點的結(jié)晶晶態(tài)物質(zhì)不不同，耐火火材料一般般是由多種種礦物組成成的多相固固體混合物物，沒有固固定的熔點點。其熔融融是在一定定溫度范圍圍內(nèi)進(jìn)行的的，當(dāng)對其其加熱升溫溫至某一溫溫度時開始始出現(xiàn)液相相（即固定定的開始熔熔融溫度）），繼續(xù)加加熱溫度仍仍然繼續(xù)升升高、液相相量也隨之之增多，直直至升至某某一溫度全全部變?yōu)橐阂合啵垂坦潭ǖ娜廴谌诮K了溫度度），在這這個溫度范范圍內(nèi)，液液相與固相相同時存在在。（1）耐火度度耐火度是是一個技技術(shù)指標(biāo)標(biāo)，將被被測制品品按一定定方法制制成截頭頭三角錐錐，上底底每邊長長2mm,下底每邊邊長8mm,高30mm,截面成等等邊三角角形。試試錐以一一定升溫溫速度加加熱，由由于其自自重的影影響而逐逐漸變形形彎倒（（達(dá)到某某一溫度度開始出出現(xiàn)液相相，溫度度繼續(xù)升升高液相相量逐漸漸增加,粘度減小小，試錐錐在重力力作用逐逐漸軟化化彎倒）），當(dāng)其其彎倒至至頂點與與底接觸觸的溫度度，即為為試樣的的耐火度度。熔點指純純物質(zhì)的的結(jié)晶相相與液湘湘處于平平衡時的的溫度；；熔點是一一個物理理常數(shù)；；耐火度與與熔點的的區(qū)別：：意義：評評價原料料純度和和難熔程程度高溫荷重重軟化溫溫度在一一定程度度上能表表明耐火火制品在在與其使使用情況況相近的的條件下下的結(jié)構(gòu)構(gòu)強度與與變形情情況，因因而是耐耐火制品品的重要要性能指指標(biāo)。（2）高溫荷荷重軟化化溫度耐火材料料的高溫溫荷重軟軟化溫度度也稱為為高溫荷荷重變形形溫度，，表示材材料在溫溫度與荷荷重雙重重作用下下抵抗變變形的能能力。耐火制品品的荷重重軟化溫溫度取決決于制品品的化學(xué)學(xué)-礦物組成成、組織織結(jié)構(gòu)、、顯微結(jié)結(jié)構(gòu)、液液相的性性質(zhì)、結(jié)結(jié)晶相與與液相的的比例及及相互作作用等。。一般是將將被測制制品按一一定方法法制成高高50mm、直徑30mm，上下直直徑平行行的直圓圓柱體置置于高溫溫電阻爐爐中，在在0.2MPa的固定載載荷下，，以一定定的升溫溫速度均均勻加熱熱，測定定試樣壓壓縮0.6%、4%、40%時的溫度度。試樣壓縮縮0.6%時的變形形溫度即即為試樣樣的荷重重軟化開開始溫度度，即通通常所說說的荷重重軟化點點。4％（2mm）－變形形溫度；；40％（20mm）－潰裂裂點；耐火制品品荷重軟軟化溫度度的測定定：化學(xué)礦物物組成；；生產(chǎn)工藝藝；體積積密度大大，荷軟軟溫度較較高。測定條件件；升溫溫速率快快，荷軟軟溫度較較高。影響荷重重軟化溫溫度的因因素：測定荷軟軟的意義義：可以以作為材材料最高高的使用用溫度。。高溫體積積穩(wěn)定性性是評價價耐火材材料質(zhì)量量的一項項重要物物理指標(biāo)標(biāo)，表示耐火火材料在在高溫下下長期使使用時，，其外形形及體積積保持穩(wěn)穩(wěn)定不發(fā)發(fā)生變化化的性能能。（3）高溫體體積穩(wěn)定定性產(chǎn)生體積積變化的的原因：：一般而言言，燒成成耐火制制品在高高溫煅燒燒過程中中，由于于各種原原因制品品在燒成成結(jié)束時時，其物理化學(xué)學(xué)反應(yīng)往往往未達(dá)達(dá)到平衡衡狀態(tài)；另一方方面，制制品在燒燒成過程程中由于于窯爐溫溫度分布布不均等等原因，，不可避避免地存在欠燒燒現(xiàn)象，這些燒燒結(jié)不充充分的欠欠燒制品品中，其其間的物物理化學(xué)學(xué)反應(yīng)進(jìn)進(jìn)行得也也不充分分。因此此制品在在使用過過程中受受到高溫溫長期作作用時，，一些物物理化學(xué)學(xué)變化會會繼續(xù)進(jìn)進(jìn)行并伴伴隨有不不可逆的的體積變變化。對于各種不燒燒耐火制品而而言，其間的的物理化學(xué)反反應(yīng)均在使用用過程中進(jìn)行行，不可避免免地伴隨有不不可逆的體積積變化。這些些不可逆的體積積變化稱為殘殘余膨脹或殘殘余收縮，也也稱重?zé)蛎浢浕蚴湛s。重?zé)w積變化化的大小表征征了耐火制品品的高溫體積積穩(wěn)定性，對對高溫窯爐等等熱工設(shè)備的的結(jié)構(gòu)及工況況的穩(wěn)定性具具有十分重要要的意義。重?zé)w積變化化可用體積變變化百分率或或線變化百分分率表示：式中：V，V0—分別表示重?zé)裏昂笤嚇拥牡捏w積；L，L0—分別表示重?zé)裏昂笤嚇拥牡拈L度。高溫體積變化化測定意義：：衡量燒結(jié)性性能的好壞耐火材料抵抗抗溫度急劇變變化而不破壞壞的性能稱為為熱震穩(wěn)定性性或抗熱沖擊擊性能。（4）熱震穩(wěn)定性性高溫窯爐等熱熱工設(shè)備在運運行過程中，，其運行溫度度常常發(fā)生變變化甚至劇烈烈的波動，如如轉(zhuǎn)爐加料出出鋼、吹氧過過程，鋼包、、鐵水包接受受鋼水及鐵水水的過程，其其溫度均會發(fā)發(fā)生劇烈變化化，作為爐襯襯，包襯的耐耐火材料必然然也會受到操操作溫度急劇劇變化的作用用。這種溫度度的急劇變化化常常會導(dǎo)致致耐火材料產(chǎn)產(chǎn)生裂紋、剝剝落、崩裂等等結(jié)構(gòu)性的破破壞，而影響響熱工設(shè)備操操作的穩(wěn)定性性、安全性和和生產(chǎn)的連續(xù)續(xù)性。耐火材料的熱熱震穩(wěn)定性與與其熱膨脹率率(?。?、導(dǎo)熱率率（大）以及及彈性模量（（大）密切相相關(guān)，也與制制品的宏觀、、微觀組織結(jié)結(jié)構(gòu)，外形結(jié)結(jié)構(gòu)及尺寸有有關(guān)。產(chǎn)生熱應(yīng)力的的因素：材料料的熱膨脹系系數(shù)、材料的的導(dǎo)熱系數(shù)、、緩沖熱應(yīng)力力的因素（彈彈性模量的大大?。Ｒ话愣?，耐耐火制品在溫溫度變化時會會產(chǎn)生體積膨膨脹或收縮。。當(dāng)這種膨脹脹和收縮受到到約束時，材材料內(nèi)部就會會產(chǎn)生應(yīng)力，，這種應(yīng)力稱稱之為熱應(yīng)力力。當(dāng)材料內(nèi)內(nèi)部由于溫度度變化而產(chǎn)生生的熱應(yīng)力超超過制品的強強度時，制品品將會產(chǎn)生開開裂、崩落或或斷裂。式中：Q—熱應(yīng)力；E—彈性模量；α—熱膨脹系數(shù)；；ΔT—材料的初始溫溫度與表面溫溫度之差；u—泊松比。上式表明，材材料內(nèi)部的熱熱應(yīng)力與材料料的彈性模量量、熱膨脹系系數(shù)以及溫度度差成正比。。當(dāng)熱應(yīng)力達(dá)到到材料的強度度極限時也就就是材料的強強度不足以抵抵抗熱應(yīng)力時時，制品就會會產(chǎn)生破壞。。熱應(yīng)力可由下下式計算：從上式可以發(fā)發(fā)現(xiàn)，在相同同的外界升、、降溫速率條條件下，導(dǎo)熱熱率高的制品品，材料中溫溫度分布易于于均勻，其表表層與內(nèi)部的的溫度差（溫溫度梯度）就就小，因而產(chǎn)產(chǎn)生的熱應(yīng)力力相對較??；；反之，導(dǎo)熱熱率低的材料料，其中的溫溫度分布難以以均勻，材料料中的溫度梯梯度大，由此此而產(chǎn)生的熱熱應(yīng)力也大。。因此導(dǎo)熱系數(shù)高的的材料，其熱熱震穩(wěn)定性也也相對較好。此外，耐火制制品的宏、微微觀組織結(jié)構(gòu)構(gòu)對制品的熱熱震穩(wěn)定性也也有一定影響響。當(dāng)耐火制制品內(nèi)部存在在某些細(xì)微缺缺陷，如微氣氣孔、微裂紋紋等，有利于于延緩或終止止裂紋的擴展展。采取一定定的工藝措施施使制品內(nèi)部部產(chǎn)生微裂紋而達(dá)到阻止裂紋擴展展的目的，是目目前普遍采用用的提高制品品熱震穩(wěn)定性性有效措施之之一。耐火制品外