CaCl_2对高炉用_SiAlON结合刚玉耐火材料的侵蚀
CaCl2对高炉用β2SiAlON结合刚玉耐火材料的侵蚀
□ 黄朝晖1) 潘伟1) 孙加林2) 王金相2,3) 洪彦若2)
1)清华大学材料科学与工程系 北京100084
2)北京科技大学材料科学与工程学院
3)洛阳耐火材料研究院
摘 要 在还原气氛及碱金属(钾)共存的条件下,进行了CaCl2对高炉用β2SiAlON结合刚玉耐火材料在930℃、1200℃和1500℃下侵蚀行为的研究,测试并计算了CaCl2作用前后试样的质量变化、气孔率变化、体积密度变化和常温抗折强度变化。并对侵蚀后的试样进行显微结构观察和EDAX分析。结果表明:在低于1200℃时,CaCl2基本没有与β2SiAlON结合刚玉耐火材料试样发生反应;1500℃时,Ca2+与试样工作面反应生成六铝酸钙(CA6)和玻璃相,试样工作层原有的致密结构遭到破坏,造成试样的强度下降了约23%;SEM研究发现,Cl-基本未参加对材料的侵蚀反应,低温下以KCl析出。
关键词 刚玉耐火材料,β2SiAlON,高炉,CaCl2,侵蚀机理
对炼铁烧结矿喷洒微量CaCl2溶液可以改善烧结矿的低温还原粉化率,但进入高炉内的CaCl2影响着炼铁工艺参数和高炉寿命。采用喷洒CaCl2的烧结矿后,除了排出炉体外的气体中Cl-浓度和铁渣中Ca2+浓度有所增加外,在高炉内衬耐火材料表面富集物中,Cl-浓度也有所增加[1]。该富集物中Cl-会不会对耐火材料产生侵蚀,进而影响耐火材料内衬的工作寿命,在此方面国内外的研究报道尚少。从高炉长寿的目的出发,在模拟高炉还原气氛和碱金属(钾)共存的条件下,针对大中型高炉用系列高级耐火材料,研究了CaCl2对β2SiAlON结合刚玉耐火材料的侵蚀行为。
1 实验方法
β2SiAlON结合刚玉耐火材料的试样制备与文献[2]采用的方法相同。考虑到实际生产条件下高炉中存在有水蒸气,高温水蒸气会和β2SiAlON结合刚玉耐火材料中的β2SiAlON发生氧化反应,因此,将制备好的β2SiAlON结合刚玉耐火材料试样预先经过1400℃30h水蒸气氧化处理,以便更好地模拟在高炉工作环境中耐火材料的工作表面。
水蒸气氧化预处理后的试样用工业无水K2CO3、焦炭粉和工业CaCl2的混合粉(K2CO3∶CaCl2∶C= 2∶2∶1,质量比)掩埋填实于SiC质坩埚中。坩埚加盖密封后置于电炉中分别在930℃、1200℃和1500℃下保温10h进行CaCl2的侵蚀试验。测定CaCl2作用前后试样的质量变化、气孔率变化、体积密度变化、常温抗折强度变化及显微结构变化等。
2 实验结果
与CaCl2作用前后试样的性能变化见表1。从表1可见,试样在各试验温度下都有少量增重。试样的常温抗折强度在930℃和1200℃基本没有变化,在1500℃下急剧下降。说明在1500℃的高温下,CaCl2在K2CO3与C共存的条件下对β2SiAlON结合刚玉耐火材料产生了侵蚀,影响了材料的强度。
表1 不同温度下CaCl2侵蚀后试样的性能变化
Table1The change rate of the propertie s of specimens attacked by CaCl2at different temperature s%
温度/℃
质量变
化率
气孔率
变化率
体积密度
变化率
常温抗折强度
变化率930+3.3-26.7+1.1+0.71
1200+4.6-10.3+0.3+0.2
1500+5.1-24.3+1.0-23.8
注:+表示增加,-表示减少。
3 显微结构研究及讨论
930℃时,受CaCl2作用后试样的SEM显微结构观察结果示于图1。试样从表层(照片上部)到内部都维持原始结构未变,材料基本没有受影响。
黄朝晖:男,1963年生,博士(后),高级工程师。
收稿日期:2003-10-13编辑:李光辉
NAIH UO CAI LIAO/耐火材料2004,38(1)1～3开发与应用
2004/1耐火材料/NAIH UO CAILIAO1
图1 930℃下受CaCl 2作用后试样的SEM 照片
Fig.1SE M photograph of specimen attacked by CaCl 2at 930℃
1200℃时,受CaCl 2作用后试样的SEM 照片示
于图2。图2上部为试样的侵蚀工作面,被侵蚀后反应层厚约0.8mm ,反应程度比较轻微。结合能谱分析,得到的反应产物为极少量的含钾、钙硅酸盐的玻璃相和钙长石类矿物,其形貌表现为基质部分和刚玉颗粒周围极少量的灰白相。从图2看,照片下部试样内部的基质部分β2SiAlON 相与刚玉颗粒仍保持良好的结合程度。可以得出:在1200℃下,试样受到轻微侵蚀,
但试样基本保持原有强度。
图2 1200℃下受CaCl 2作用后试样的SEM 照片
Fig.2SE M photograph of specimen attacked by CaCl 2at 1200
℃
图3为1500℃时在K 2CO 3和C 共存条件下,试样与CaCl 2作用后工作表面的SEM 照片。图3上部为试样的侵蚀工作面,可以清楚地看出试样表面明显被侵蚀,反应层的厚度约2.0mm 左右。
反应产物的
图3 1500℃下受CaCl 2作用后试样工作表面的SEM 照片
Fig.3SE M photograph of the working surface of specimen at 2
tacked by CaCl 2at 1500℃
EDAX 分析结果为:Al 2O 329.34%,SiO 229.66%,CaO 41.00%。刚玉颗粒之间的基质被侵蚀而形成
了空洞使得刚玉颗粒部分失去结合相,造成试样强度损失23.8%。照片下部试样的原始结构保持不变。在试样中未发现Cl -参与反应而生成的物质。
对在1500℃下CaCl 2侵蚀后试样的反应层进行了光学显微镜观察,发现侵蚀后试样断面可分为两个区域:即工作带和未变区,见图4
。
图4 1500℃下试样反应层的光学显微照片
Fig.4Optical micrograph of the reaction layer of specimen at 2
tacked by CaCl 2at 1500℃
未变区:即试样未受到侵蚀变化的区域,不同粒径的电熔刚玉颗粒约占未变区总量的70%。刚玉晶体内包裹有β2Al 2O 3柱状晶体,长径×短径为(20～50)μm ×10μm ,约占总量的5%～10%。基质由电
熔刚玉小颗粒和β2SiAlON 构成。β2SiAlON 由柱状的小晶体粒子聚集而生,β2SiAlON 反射率较高,矿物相呈网状断续相连。
工作带:玻璃相侵入深度为1800～2880μm ,反应产物为六铝酸钙或钙铝榴石,六铝酸钙与柱状刚玉
聚集而生。β2SiAlON 包裹刚玉颗粒,玻璃相充填在β2SiAlON 和刚玉之间,β2SiAlON 相占总量的15%～20%,玻璃相在此带占25%～30%。同时,距试样工
作表面深处约2100μm 有新生柱状SiAlON 出现,其
长径×短径为(86～20)μm ×(1～2)μm 。此区域还伴生有莫来石,它自玻璃相中析出,长径×短径为(5～40)μm ×(1～3)μm ,占玻璃相的30%～40%。电熔刚玉颗粒周边向工作面一侧形成密集的六铝酸钙(CA 6)区,六铝酸钙(CA 6)柱状晶体长径×短径为(2.0～40)μm ×(3～5)μm 。电熔刚玉另一侧(图4左
侧)基质内形成新生柱状SiAlON 聚集区,晶体尺寸为(15～35)μm ×(1～3)μm ,其间玻璃相约占40%。
分析认为,该区域新生成的柱状SiAlON 应该是高温下β2SiAlON 在液相中的二次结晶和长大所致。
CaCl 2在高炉生产中除了用于改善烧结矿的低温
还原粉化率外,也有将CaCl 2作为排碱剂引入高炉内
2
NAIH UO CAILIAO /耐火材料 2004/1
的报道[3]。CaCl 2在高炉内能够与碱金属的硅酸盐生成KCl 或NaCl ,主要化学反应见文献[4]。结合相关反应的热力学计算可知,所列的化学反应在1200℃～1500℃能够进行,反应产物都出现有KCl 和NaCl 。NaCl 和KCl 在高温下具有较高的平衡蒸气压力[1,3],
这使得碱金属氯化物在高温下以气相形式存在,而且很容易渗透到耐火材料的孔隙内部。本实验研究中,在K 2CO 3和C 共存条件下,高温下Cl -实际上与K +反应生成了KCl ,Cl -没有直接参加与β2SiAlON 结合刚玉耐火材料的侵蚀反应。K Cl 渗透到试样孔隙内并在常温下析晶。图5为1500℃时,CaCl 2作用后试样孔
隙内析晶的K Cl 形貌(图中的白色)。结合图5和各温度下侵蚀试样的显微结构,未发现K Cl 对试样造成的
侵蚀现象。
图5 1500℃下试样内KCl (白色)在室温下的析晶形貌
Fig.5Micrograph of K Cl (white )in the pore of the specimens at
room temperature (attacked by CaCl 2at 1500℃
)综上所述,在1500℃下,CaCl 2与β2SiAlON 结合刚玉耐火材料的作用行为是:Ca 2+
与β2SiAlON 结合
刚玉耐火材料中的Al 2O 3和SiO 2(β2SiAlON 氧化反应
的产物)反应,在试样表面生成六铝酸钙(CA 6)、玻璃体长石类矿物相,使得材料表层原有的致密结构逐渐
疏松,影响了β2SiAlON 结合刚玉耐火材料的性能和结构,造成β2SiAlON 结合刚玉耐火材料的强度下降。Cl -没有参与试样的侵蚀反应。这里也证明了
β2SiAlON 被氧化而影响着β2SiAlON 结合刚玉耐火材料的化学稳定性。
4 结论
(1)在K 2CO 3与C 共存条件下,CaCl 2与高炉用
β2SiAlON 结合刚玉耐火材料在930℃、
1200℃时基本没有发生侵蚀反应;在1500℃下,Ca 2+与试样反应生成六铝酸钙(CA 6)和玻璃体长石类矿物相,破坏了材料表面的致密结构,使得试样的强度有较大下降。
(2)在各试验条件下侵蚀后的试样中未发现含有Cl -参与侵蚀反应而生成的物质。说明Cl -基本未参
与对β2SiAlON 结合刚玉耐火材料的侵蚀反应,而是在低温下以KCl 析出。参考文献
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构研究:[博士学位论文].北京:北京科技大学,2002
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Ero sion behavior of CaCl 2to β2SiAlON bonded corundum refractories for blast furnace/Huang Zhaohui ,Pan Wei ,Sun Jialin ,et al//Naihuo Cailiao.-2004,38(1):1
The erosion behaviors of CaCl 2to β2SiAlON bonde d corundum refractories in re ducing atmosphere with alkali metals at 930℃,1200℃and 1500℃resp ectively were studie d ,the changes in mass ,app arent porosity ,bulk density and CMOR of the sp ecimens after attacke d by CaCl 2were determine d and calculate d ,the microstructure obs ervation and E DAX analysis to the attacke d sp ecimens were als o con 2ducte d.The res ults reveal that the sp ecimens show good resistance to CaCl 2below 1200℃,and the strength of the sp ecimens goes down a bout 23%after attacke d at 1500℃due to the structure damage caus e d by reaction between Ca
2+
and the sp ecimen forming
mineral phas e as CA 6and glass.The CI -has hardly reacte d with the sp ecimen at high temp erature and exists in form of KCl at room temp erature.
K ey words :Corundum refractories ,β2SiAlON ,Blast furnace ,Calcium chloride ,Erosion mechanism
Author ’s addre ss :Dep artment of Materials Science and Engineering ,Tsinghua University ,Beijing 100084,China
2004/1耐火材料/NAIH UO CAILIAO
3
耐火材料结合剂的性质
结合剂 把由耐火粗颗粒料和粉料组成的散状耐火材料胶结在一起的物质，又称“胶结剂”。用作耐火材料的结合剂，不但要求具有较好的冷态和热态结合强度，而且要求具有较好的施工(成型)性能和使用性能。 分类耐火材料，尤其是不定形耐火材料所用的结合剂，随被结合材料的性能及用途不同而不同，品种繁多，一般按结合剂的化学性质和结合剂的硬化条件分类。 按结合剂的化学性质分有无机结合剂和有机结合剂。 (1)无机结合剂。按其化合物性质可分为6类。第1类为硅酸盐类。包括硅酸钙水泥、水玻璃(包括硅酸钠、硅酸钾水玻璃)和结合粘土。第2类为铝酸盐类。包括普通铝酸钙水泥(也称矾土水泥或高铝水泥)、纯铝酸钙水泥、铝酸钡水泥、含尖晶石铝酸钙水泥等。第3类为磷酸盐类。包括磷酸、磷酸二氢铝、磷酸镁、磷酸铵、铝铬磷酸盐、三聚磷酸钠、六偏磷酸钠等。第4类为硫酸盐类。包括硫酸镁、硫酸铝、硫酸铁等。第5类为氯化物类。包括氯化镁(卤水)、氯化铁、聚合氯化铝(又称碱式氯化铝)等。第6类为溶胶类。包括硅溶胶、铝溶胶、硅铝溶胶等。 (2)有机结合剂。按制取方法分为两类。第l类为天然有机物，即从天然有机物中分离出的，包括淀粉、糊精、阿拉伯树胶、海藻酸钠、纸浆废液、焦油和沥青等。第2类为合成有机物，即通过化学反应或缩聚反应而合成的，包括甲阶酚醛树脂、线性酚醛树脂(又称酚醛清漆)、环氧树脂、t聚胺脂树脂、脲醛树脂、聚醋酸己烯脂、聚苯己烯、硅酸己酯、聚己烯醇类树脂、呋喃树脂等等。 按结合剂硬化条件分有水硬性、气硬性和热硬性结合剂。
(1)水硬性结合剂。加入散状耐火材料集料中、加水混合均匀并成型后，在潮湿条件下养护才能发生正常的凝结与硬化的结合剂，如硅酸盐水泥、铝酸盐水泥。 (2)气硬性结合剂。与散状耐火材料集料混合成型后，在自然干燥条件(常温)下养护即可发生凝结与硬化的结合剂，这类结合剂使用时一般要加硬化剂，如水玻璃加氟硅酸钠，磷酸或磷酸二氢铝加铝酸钙水泥或氧化镁，氧化硅微粉加铝酸钙水泥或氧化镁等。 (3)热硬性结合剂。与散状耐火材料集料混合成型后，在加热烘烤时才能发生硬化的结合剂，如磷酸、磷酸二氢铝、甲阶酚醛树脂等。 结合机理耐火材料用的结合剂，随结合剂的化学性质不同，其结合机理也不同。 (1)水化结合。借助于常温下结合剂与水发生水化反应生成水化产物而产生结合作用。如铝酸钙水泥加水后，发生水解和水化反应生成六方片状或针状CaO?A12O3? 10H2O(CAHl0)、2Ca0?AL2O3?8H2O(C2AH8)和立方粒状3Ca0?AL2O3?6H2O(C3AH6)晶体和氧化铝凝胶体(AL2O3gel)，形成凝聚一结晶网而产生结合，反应如下： 又如p—AL2O3加水混合时，会发生水化反应而生成单斜板状、纤维状或粒状三羟铝石(Bayerite)和斜方板状勃姆石(Boehmite)而产生结合作用。反应如下：
关于耐火材料硅砖的介绍
关于耐火材料硅砖的介绍 暑假期间应学校教务处关于社会实践的要求，我和同寝室的高振东、魏珊珊同学一起在山西省阳泉市平定县社会高新福利耐火材料厂进行了为期十天的社会实践。该厂是以生产耐火材料硅砖为主的乡镇企业，我们的实践是以参观硅砖生产工艺流程为主展开的。经过十天的实践，我对耐火材料硅砖有了一个初步的认识，以下就是对耐火材料硅砖的介绍： 硅砖主要是由鳞石英、方石英以及少量残余石英和玻璃相组成的酸性耐火材料。其二氧化硅含量94%以上，真密度2. 35g/cm3，具有抗酸性渣侵蚀性能，较高的高温强度，荷重软化开始温度1620~1670℃，在高温下长期使用不变形，热震稳定性低（水中热交换1~4次）。以天然硅石为原料，外加适量矿化剂，以促进胚体中的石英转化为鳞石英，在还原气氛下经1350~1430℃缓慢烧成，加热到1450℃时约有1.5~2.2%的总体积膨胀，这种残余膨胀会使切缝密合，保证砌筑体有良好的气密性和结构强度。硅砖的矿相组成主要为鳞石英和方石英，还有少量石英和玻璃质。鳞石英、方石英和残存石英在低温下因晶型变化，体积有较大变化，因此硅砖在低温下的热稳定性很差。使用过程中,在800℃以下要缓慢加热和冷却，以免产生裂纹。所以不宜在 800℃以下有温度急变的窑炉上使用。 硅砖的性质和工艺过程同SiO2的晶型转化有密切关系，因此，真比重是硅砖的一个重要质量指标。一般要求在 2.38以下，优质硅砖应在 2.35以下。真比重小，反映砖中鳞石英和方石英数量多，残余石英量小，因而残余线膨胀小，使用中强度下降也少。二氧化硅有七个结晶型变体和一个非晶体变体。这些变体可分为两大类：第一类变体是石英、鳞石英和方石英，它们的晶型结构极不相同，彼此间转化很慢；第二类变体是上述变体的亚种──αβ和γ型，它们的结构相似，相互间转化较快。制造硅砖的原料为硅石。硅石原料的SiO2含量越高，耐火度也越高。最有害的杂质是Al2O3、K2O、Na2O等，它们严重地降低耐火制品的耐火度。硅砖以SiO2含量不小于96%的硅石为原料，加入矿化剂(如铁鳞、石灰乳)和结合剂（如糖蜜、亚硫酸纸浆废液），经混练、成型、干燥、烧成等工序制得。 硅砖主要用于炼焦炉的炭化室和燃烧室的隔墙、炼钢平炉的蓄热室和沉渣室、均热炉、玻璃熔窑的耐火材料和陶瓷的烧成窑等窑炉的拱顶和其他承重部位，也用于热风炉的高温承重部位和酸性平炉炉顶。 硅砖生产过程中产生的硅粉对人体的危害很大。粉尘对人体的危害程度取决于人体吸入的粉尘量、粉尘侵入途径、粉尘沉着部位和粉尘的物理、化学性质等因素，粉尘侵入呼吸系统后，会引发尘肺、肺粉尘沉着症、有机粉尘所致的肺部病变、呼吸系统肿瘤和局部刺激作用等病症，其中含游离二氧化硅的粉尘可引起矽肺病，对人体危害特别大。
炼铁高炉热风炉现状及发展方向
炼铁高炉热风炉现状及发展方向 张振峰冯晓军 摘要：根据国家《钢铁产业发展政策》，以及国家节能减排政策的实施，对我国钢铁工业健康发展提出相关要求，技术装备现代化、大型化，高效节能是高炉炼铁生产的发展方向，而做为高炉炼铁生产，热风炉的效率、装备水平对炼铁生产能耗降低起到重要作用。本文对我国高炉炼铁热风炉装备水平及运行现状和发展方向做以总结分析。 关键词：高炉、热风炉、现状及发展方向 1、引言：目前，我国高炉炼铁生产技术步入了飞速发展阶段，随着国家节能减排，以及淘汰落后产能的步伐加大，对于高炉炼铁能耗降低、热风炉提供高风温、增加煤粉喷吹量，节能降低焦比的有效措施，随着高炉大型化装备水平的现代化，热风炉各种新技术的应用，使热风炉逐渐走向节能、高效、长寿的步伐。改进内燃式、外燃式均取得了1200℃以上的高风温。随着顶燃式热风炉的发展，特别是卡鲁金顶燃式热风炉的引进，其高效、长寿、投资成本低的特点，逐渐为大型高炉所采用，并取得成功，已成为热风炉发展方向。 2、目前我国炼铁高炉热风炉现状： 2.1 现代热风炉的分类： 热风炉做为高炉炼铁重要组成设备，随着高炉炼铁技术的发展进步，热风炉结构形成发展的步伐从来就没有停止，其历史久远，现代热风炉分为以下几类： ①按燃烧室位置分：内燃式、外燃式和顶燃式。 ②按燃烧入口位置分：低架式（落地式）和高架式。 ③按燃烧室形状分：眼睛形、苹果型和圆形。 ④按蓄热体形状分、板状、块状和球状。 本文以现代主流热风炉分类依据，按燃烧室位置来分别讨论内燃式、外燃式、顶燃式热风炉的现状及发展方向。 2.2国内炼铁高炉装备内燃式热风炉的现状。 2.2.1内燃式热风炉结构特点： 热风炉的燃烧室（又叫火井）和蓄热室同置于一个圆型炉壳内，称之为内燃式热风炉，内燃式热风炉又分为传统内燃式和改进内燃式，传统内燃式热风炉的风温低、寿命短，已被改进内燃式所代替，改进内燃式的主要特点：①采用悬链线型拱顶结构，优化拱顶高温稳定性及气流分布；②采用圆型火井及新型隔墙；③采用陶瓷燃烧器和弧形炉衬板。 2.2.2内燃式热风炉在国内高炉的装备情况： 目前，内燃式热风炉是在国内炼铁高炉装备最为广泛的热风炉之一，经过改进优化热风炉结构，新技术的应用，平均风温达到了1150——1200℃的水平，具有代表性的有：
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镁碳质耐火材料的生产工艺及常用原料详解 镁碳耐火材料是上世纪七十年代日本为电炉应用而开发的，于1970年首次在电炉上进行了应用性试验，经过了六年的应用性试验之后，镁碳耐火材料被正式推广应用在电炉上。与其它碳素材料相比，镁碳质耐火材料中添加的天然鳞片石墨及碳质结合剂，使其具有优良的导热系数，较小的热膨胀率，大大增强了镁碳砖的性能，特别是提高了其抗渣侵蚀性及热震稳定性。已广泛地应用于超高功率电弧炉炉墙、炉顶、蚀损严重的高温热点、渣线及出钢口部位，也用于转炉炉口、出钢侧、耳轴壁和熔池等处，以及钢包精炼炉的渣线处。 镁碳耐火材料的生产原料及工艺具体如下： 1 镁砂 生产镁碳质耐火材料的主要原料是镁砂。由于镁砂质量的优劣对镁碳质耐火材料的性能起着很大的影响作用，所以在生产中，选择合理的镁砂成为生产优质镁碳质耐火材料首要步骤。常用镁砂为电熔镁砂和烧结镁砂，它们具有不同的特点，其矿物组成主要是方镁石。在生产镁碳质耐火材料时，所考虑的镁砂性能参数主要有以下几项内容： ①镁砂纯度(MgO含量); ②杂质相及其含量; ③镁砂的体积密度、气孔率以及方镁石晶粒尺寸等。
镁砂的纯度对镁碳质耐火材料的抗渣侵蚀性起着重要的影响，这是因为当MgO含量很高时，其杂质相就相对减少，MgO晶体被作为杂质相的硅酸盐相分割程度降低，MgO晶体为直接结合，所以提高了镁碳质耐火材料的抗渣侵蚀性。 镁砂中的杂质相主要有SiO?、CaO、B?O?、Fe?O?等，如果镁砂中含有很高的杂质，特别是B?O?，将对镁碳质耐火材料的耐火度及高温性能带来不利的影响，杂质相将从以下几个方面产生作用： ①杂质相含量高，将降低MgO晶体的直接结合程度; ②SiO?、CaO等在高温下会与MgO形成共熔体; ③SiO?、Fe?O?等杂质在高温下会优先与C反应，使得镁碳砖中产生气孔，降低了镁碳质耐火材料的抗渣侵蚀性。 镁碳质耐火材料在使用过程中，溶渣会通过气孔与方镁石晶界渗入镁砂颗粒与方镁石晶体产生反应，导致其损毁，特别是当镁砂中还有很高的CaO、SiO?等杂质时，会加速其损毁速率，导致镁砂中的方镁石晶体被不断侵蚀，剥落进入溶渣中。因此，体积密度高的镁砂，相对杂质含量就少，可以降低被溶渣侵蚀的途径，提高镁碳质耐火材料的抗渣侵蚀性。同时，较大的方镁石晶粒能提高晶粒间的直接结合程度，减小晶界面积，降低溶渣向晶界处渗透的路径。电熔镁砂的晶粒尺寸较大且晶粒间的直接结合程度较高，在生产总一般选择电熔镁砂为原料以提高制品的抗渣侵蚀性。
镁碳砖
镁碳砖开发及其在钢包渣线的应用 河北瀛都复合材料有限公司 王丕轩孙志红 摘要：概述了镁碳砖的发展概况、生产过程及在钢包渣线的应用，并对其发展前景进行了展望。 关键词：镁碳砖；渣线；低碳化；精炼 11镁碳砖发展概况 MgO–C砖是20世纪70年代兴起的新型耐火材料，最早由日本九洲耐火材料公司渡边明首先开发，它是以镁砂（高温烧结镁砂或电熔镁砂）和碳素材料为原料，用各种碳质结合剂制成的耐火材料。由于MgO–C砖具有耐火度高、抗热震性优良和抗侵蚀能力强等优良特性而被广泛应用于钢铁企业，如转炉炼钢和电炉炼钢[1]。 在日本研发出树脂结合MgO–C砖后，西欧开发了沥青结合的MgO–C砖，其残碳量约为10%，由于价格低于树脂结合MgO–C砖，故被成功地用于水冷电炉中的高温热点部位，同时也用于转炉。 我国在1980前后年开始研究含碳耐火材料[2]，并被列入国家“七五”(1985~1989)科技攻关项目。1987年鞍钢三炼钢厂在转炉上试用MgO–C砖后，仅用一年时间就超额完成了“七五”转炉炉龄达千次的攻关目标。发展到目前，全国各大中小钢厂已普遍推广使用MgO–C 质耐火材料作为转炉和电炉的炉衬。 随着冶炼技术的进步对耐火材料的新要求，低碳镁碳耐火材料成为镁碳耐火材料新的发展热点。低碳MgO–C砖一般是指总含碳量不超过8%、由镁砂与石墨通过有机结合剂结合而成的MgO–C砖，降低碳含量可明显降低材料的热导率[3]。近年来，对精炼钢包用低碳量、性能优异的低碳镁碳砖的开发受到国内外业界的重视，这方面的研究开发工作已取得一定的成果，展现了良好的发展前景。 2 镁碳砖的生产过程 2.1 原料 MgO–C砖的主要原料包括电熔镁砂或烧结镁砂、鳞片状石墨、有机结合剂以及抗氧化剂。 2.1.1 镁砂 镁砂是生产MgO–C砖的主要原料，有电熔镁砂和烧结镁砂之分。电熔镁砂与烧结镁砂相比具有方镁石结晶粒粗大、颗粒体积密度大等优点，是生产镁碳砖中主要选用的原料。生产普通镁质耐火材料，对镁砂原料要求主要具有高温强度和耐侵蚀性能,因此注重镁砂的纯
耐材结合剂-磷酸盐
耐火材料结合剂磷酸盐 以酸性正磷酸盐或缩聚磷酸盐为主要化合物并具有胶凝性能的无机材料。它是由磷酸与氧化物或氢氧化物或碱反应生成的耐火材料结合剂。磷酸盐结合剂的结合形式属化学反应结合或聚合结合。磷酸与碱金属或碱土金属氧化物及其氢氧化物反应生成的结合剂多数为气硬性结合剂，即不须加热在常温下即可发生凝结与硬化作用。磷酸与两性氧化物及其氢氧化物或酸性氧化物反应生成的结合剂多数为热硬性结合剂，即须经加热到一定温度发生反应后方可产生凝结与硬化作用。磷酸盐用作耐火材料的结合剂在产生陶瓷结合之前的中、低温范围内具有较强的结合强度，所以被广泛用作不定形和不烧耐火材料的结合剂。 分类磷酸盐的分类一般是以其化合物中所含的金属氧化物(M2O)与五氧化二磷(P2O5)的摩尔比(R=M2O//P2O5)来区分，其分类见表1。 表1磷酸盐结合剂的分类 但作为耐火材料结合剂的磷酸盐则分为两类： (1)正磷酸盐结合剂，即含一个磷原子化合物的结合剂，如磷酸二氢铝(Al(H2PO4)3)、磷酸一氢铝(Al2HPO4)3)； (2)缩聚磷酸盐结合剂，即含2个磷原子以上的磷酸盐化合物，如三聚磷酸钠(Na5P3O10)、六偏磷酸钠((NaPO3)6)等。正磷酸盐结合剂又可按其化合物名称命名，主要有以下几种：磷酸铝结合剂，磷酸锆结合剂，磷酸镁结合剂，磷酸铬结合剂和复合磷酸盐结合剂等。适合作耐火材料结合剂的缩聚磷酸盐主要有：焦磷酸钠(Na4P2O7)，三聚磷酸钠，六偏磷酸钠、超聚磷酸钠(Na2P4O11)等。 磷酸铝结合剂用氢氧化铝与磷酸反应而制得，其反应式如下： 反应生成的铝的磷酸盐也可用如下方式表示： 由此可计算出所生成的不同磷酸盐中Al2O3与P2O5摩尔比，一般用此摩尔比的百分数来表示磷酸铝结合剂的中和度(Nm)：
讲课内容,国内高炉热风炉现状,高炉热风炉设计思路
我们能不能干得比外国人更好一些 ——中冶京城吴启常大师于2015年4月，做客于山东慧敏科技公司，讲授热风炉的相关知识，同时对目前钢铁行业热风炉的情况进行讲解，受益匪浅，仅此上传吴大师的讲授资料，大家共同学习，向吴大师致敬！ 1. 格子砖热工特性： 对于没有影响热交换过程横向凸台和水平通道的格子砖，都可以通过两个基本参数——格子砖的水力学直径d Э和相应的活面积f ——来表述，即： 单位加热面积（m 2/m 3） 4f H d = 1m 3格子砖中砖的容积（m 3/m 3） k 1V =－f 烟气辐射的厚度（cm ） 3.41004 d S =ЭЭФ 砖的半当量厚度（mm ） (1)4f d R f -=ЭЭ 格孔间最小壁厚（mm ） m i n 1d f ?=-??? Эδ 2.高炉风温有没有上限? 上一世纪70年代，西方国家的高炉设计纷纷高喊要使用1350℃以上的高风温，试图获得提高风温给高炉带来的最大好处。但实际的结果是热风炉拱顶钢壳 出现了大量裂纹，给高炉生产带 来了极大的困难。欧洲人深入研 究了此问题之后认为：这是高炉 采用高风温高压操作之后，燃烧 产物中出现了大量的NO X 和SO X 造成钢壳出现晶间应力腐蚀的缘 故。 尤其是炉壳在高应力状态下 工作时，晶粒之间的腐蚀更为严重。此外，NO X 和SO X 对于环境污染也是极大的
挑战。它们是PM2.5指标的重要组成部分。 NO X 生成量与拱顶温度之间关系 欧洲人从防止热风炉炉壳出现晶间应力腐蚀以及保护大气环境的角度出发，他们以热风炉的拱顶温度水平来对热风炉进行分类（详见图2）。按欧洲人的观念，拱顶温度范围：＞1420℃属超高风温热风炉；1350～1420℃属高温热风炉；1250～1350℃属中温热风炉；1100～1250℃属低温热风炉。 晶间应力腐蚀是怎么回事？ 晶间应力腐蚀的定义：在腐蚀介质和应力的双重作用下，没有产生变形而出现沿晶间方向的开裂，最终导致材料的破坏。热风炉出现晶间应力腐蚀开裂破坏的主要部位在拱顶的焊缝附近，并且工地焊缝比工厂焊缝出现开裂的频率要高。可见焊接产生的残余应力对于腐蚀开裂有很大的影响。 晶间应力腐蚀产生的原因：在高温条件下，N 2和O 2分解成单体的N 和O 并生成NO x 。NO x 产生的化学反应式如下： N 2 + xO 2 = 2NO x x 22111N O +O =N O x 2x x 如果热风炉炉壳没有特殊的隔热层，炉壳的温度会低于100℃，其内表面会形成冷凝水。氧化氮与这些冷凝水接触便会生成硝酸根离子水溶液，这样，腐蚀介质就形成了。其反应式如下： 2NO 2 + H 2O = HNO 2 + HNO 3 2NO 2 + H 2O + 0.5O 2 = 2HNO 3 硝酸对钢板产生化学侵蚀破坏，反应式如下： 2Fe + 6HNO 3 =Fe 2O 3 + 3N 2O 4 + 3H 2O 研究还表明，在有SO 2介质的存在条件下，应力腐蚀的速度将加快。 为了防止热风炉高温区炉壳出现晶间应力腐蚀，人们曾经采用过一些技术措施： 1）拱顶温度控制在1420℃的水平上； 2）拱顶外壳内表面喷砂除锈后涂刷耐酸高温漆并喷涂耐酸耐火材料； 3）适当加厚拱顶外壳钢板，采用‘低应力设计’，并选用细晶粒耐龟裂钢板作为炉壳材料；
镁质耐火材料技术汇编
镁耐火发明专利(109 )条 序号专利号名称 1 03139724.7 绿色生态集成耐火装饰建材 2 200410046075.X 方镁石-镁铝尖晶石-锆酸镧（钙）复合耐火材料 3 200410009723. 4 一种氮氧化铝镁/氮化硼复相耐火材料及其制备工艺 4 200310118503.0 一种耐火材料及其制备方法 5 200310123457.3 镁铝尖晶石耐火球 6 200510018154.4 一种镁铝尖晶石耐火原料及其生产方法 7 200510018155.9 一种不定形方镁石—碳化硅复合耐火材料及其生产方法 8 200510055648.X 一种烧结镁质复相耐火材料 9 200410017481.3 一种大型钢包包底耐火材料 10 02130040.2 一种镁铝钒耐火材料及其生产方法 11 02135298.4 熔铜炉吹风管保护层用耐火材料 12 02157614.9 一种直流电弧炉炉底耐火材料 13 03157041.0 一种含碳耐火材料的胶态成型制备方法 14 03111153.X 轻质耐火砖及其制备方法 15 02813745.0 未成形耐火材料混合物 16 200310117374.3 细晶粒铝锆复合耐火原料 17 200410030245.5 覆有氧化物表层的耐火金属板和用其制造的烧结用的耐火架 18 02829866.7 用于水泥窑的含石墨未烧耐火砖及其应用 19 200410013257.7 一种镁—铝轻质保温耐火材料及其制备方法 20 200410013258.1 一种方镁石—橄榄石轻质保温耐火材料及其生产方法 21 200410025637.2 一种RH真空炉衬用无铬耐火材料 22 200510081095.5 不定型耐火材料 23 200510018955.0 一种提高镁质耐火材料性能的方法和用该方法生产的产品 24 03826071.9 耐火砌体和用于制造该砌体的耐火砖 25 200510107273.7 一种用泥浆结合耐火砖的成型方法 26 200610018950.2 一种电熔复合耐火材料及其生产方法 27 200610086890.8 一种铝电解槽废耐火材料的处理方法 28 200510040960.1 一种尖晶石质低水泥功能耐火材料浇注料
耐火材料的基本知识
第一节耐火材料的基本知识 1、耐火材料的定义？ 耐火材料就是指耐火度不低于 1500℃的无机非金属材料。 2、耐火材料必须具备的基本性能？ （1）耐火度（2）高温体积稳定性（3）耐急冷急热性 3、耐火材料在电炉炼钢厂的应用？ （1）电炉炉衬、炉盖、炉底、炉坡、渣线修补料。 （2）精炼钢包包衬、包盖、滑动水口、透气砖系统。 （3）连铸中间包包衬、包盖、长水口、整体塞棒、浸入式水口。（4）模铸用漏斗砖，中注管，中心砖，汤道砖，尾砖，模底砖。 4、按耐火度不同，耐火材料可分几类？ （1）普通耐火材料，耐火度1580～1770℃； （2）高级耐火材料，耐火度1770～2000℃； （3）特级耐火材料，耐火度＞ 2000℃； 5、按化学矿物组成的性质不同，耐火度可分为几类？
（1）酸性耐火材料，如硅砖；（2）碱性耐火材料，如镁砖、白云石砖、镁碳砖；（3）中性耐火材料，如高铝砖、碳砖。 6、按外形尺寸的多少，耐火材料可分为几类？ （1）标准型耐火砖，外形尺寸≤4个；（2）普通型耐火砖，外形尺寸≤6个；（3）异型耐火砖，外形尺寸＜10个，带孔、槽、角；（4）特异型耐火砖，外形尺寸＞10，带多个孔、槽、角。 7、按外形耐火材料可分类为几类？ （1）耐火砖——具有一定的形状。（2）不定形耐火材料——散状实，需按所要形状进行施工用耐火材料。（3）耐火泥——砌砖填缝用耐火材料。 8、学习耐火基本知识的目的？ （1）掌握基本技能，科学合理使用耐火材料。 （2）掌握使用特性，防止穿炉、穿包、漏钢、跑钢事故发生。 （3）掌握使用规律，不断提高炉衬，包衬使用寿命，降低炼钢生产成本，减轻劳动强度，提高经济效益。 第二节耐火材料的基本性能 9、什么叫气孔率？
详细介绍下耐火材料的化学组成
详细介绍下耐火材料的化学组成 耐火材料的化学组成中我们经常听到分散体系，结构水，结晶水，自由水，胶体等名词，下面我们来介绍下耐火材料的化学组成，并解释一下什么叫分散体系? 分散体系包括分散介质和分散相的两相体系。其中，分散物质称为分散相，包围在分散相颗粒周围的而且是单一的物质称为分散介质。由于物质分散程度不同，分散体系可以分为胶体分散体系(颗粒为100～1nm)和粗分散体系(颗粒大于100nm)。当分散物质的颗粒小于1nm时，分散体系已处于分子或离子的分散状态，这样的分散体系是完全单一的，属于真溶液类。胶体体系中物质的微粒很小，它有特别发达的比表面和很大的比表面能量储量。这个特点决定了胶体体系具有某些极为重要的性质，如高度的吸附能力以及聚结不稳定性，即在外界条件的影响下，它的颗粒能合并，以至发生聚沉现象。在耐火材料生产中，常见的粗分散体系是由固体分散相和液体分散介质组成的体系，称悬浮体。如泥浆，是由几种分散固体所组成的混合物，这种混合物中每一组分是完全独立的，并保持它原有的性质，而且都可以用某种机械方法将它们分开。此外耐火材料生产体系中常见的粗分散体系还有：由液体和气体组成的泡沫，由固体和气体组成的可塑软泥由固体、熔体和气体组成的受热制品。
什么叫结构水? 矿物中的结构水一般是指呈H+、OH-或H3O+的离子状态(较常见的是0H-离子)加入矿物晶格构造的。这些离子在矿物晶格中占有一定的位置，其含量一定，结合牢固。只有在600- 1000℃的条件下，晶格的结构被破坏后，才能逸出。如高岭石失水温度为580℃，滑石为950℃，蛇纹石为670℃，氢氧镁石为410 ℃. 什么叫结晶水? 水以中性分子(H2O)的形式参加矿物的结晶构造，并占有固定的位置，水分子的数量与矿物中其他成分成简单整数比的水叫结晶水。结晶水在矿物晶格中结合牢固程度远比结构水差。一般当受热达到200～500℃时，会失水。个别矿物的失水温度高达600℃。伴随着结晶水的脱失，原矿物的晶体结构要发生破坏或被改造，从而重建新的晶格成为另一种矿物，并引起矿物物理性质的变化。什么叫自由水? 自由水是指不参与矿物的晶格组成，而是以机械吸附的形式存在于矿物中的水，因而含量不定。按自由水在矿物中的存在形式可以分为：由于表面能作用而吸附在矿物表面和缝隙中的普通水，也叫吸附水。它视其存在状态又可分为薄膜水、毛细管水、胶体水。吸附水的含量随温度的不同而变化。在常压下，当加热到100～110℃时，可全部从矿物中逸出，但胶体水逸出的温度较高，约100 ～250℃。此外还有以中性分子形式存在于某些具有层状结构的硅酸盐矿物中的层间水，存在于沸石族矿物晶格中的沸石水。它
钢厂用刚玉砖耐火砖耐火材料的优化
钢厂用刚玉砖耐火砖耐火材料的优化 作者：刚玉砖https://www.wendangku.net/doc/2f17949197.html,，耐火砖https://www.wendangku.net/doc/2f17949197.html, 钢铁生产正处在结构调整和优化的关键时期。由于自身产品、工艺不断完善的需要，对包括耐火材料在内的各种基本原材料，都提出了进一步优化的新要求。本文从炼钢生产在当前（包括下世纪初）优化的主要特点出发，分析了现代钢铁生产用耐火材料优化的几个重点问题。 1 现代炼钢发展与优化的主要特点 现代钢铁生产优化速度快，涉及面广，与各行各业及多学科结合紧密，可持续发展性日益受到重视。概括起来讲，其主要特点是更加快速高效、紧凑连续、优质低耗、可控顺行及可持续发展。炼钢生产在这种发展和优化中，起到了核心与推动的作用，这里仅就炼钢生产特点作一概述。 (1) 更加快速高效 快速高效主要反映在：①从冶炼、精炼到凝固成型各个环节生产速度加快；②设备大型化趋势明显，而且多功能组合优化；③节奏缓慢的平炉、模铸、电炉三段式冶炼的工艺与装备逐渐被淘汰。这其中，连铸生产的高效化是带动炼钢生产更加快速高效的核心。 (2) 更加紧凑连续 钢铁生产流程的连续化，并朝紧凑型流程发展，也是加快高效的重要体现。连铸生产优化同样起到了关键的作用，尤其是近终形连铸技（优质、高速、高连浇率、高作业率的高效连铸技术发展的最高档次）奠定了紧凑型流程的基础。还应指出的是：以铁水预处理和钢水精炼（直至中间包、结晶器冶金）成为新流程重要组成部分的优化组合，推动了流程紧凑连续的发展。 (3) 更加优质低耗 快速高效、紧凑连续本身就是促进炼钢生产优质低耗的重要因素。连铸比模铸大大节约了能耗和各种原材料的消耗，大大提高了钢铁产品的质量已是众所周知的事实。而连铸生产对工艺稳定，质量优化日益严格的要求又推动了以铁水预处理、钢水精炼为核心的洁净钢、纯净钢生产技术的飞速发展，并且对各种原材料都提出了不污染钢水，甚至进一步净化钢质的新要求。 (4) 更加可控顺行 高速、连续、优质的炼钢生产必须要求全生产过程大大提高自动控制的水平，并朝着智能型的方向发展，高速、连续、优质的生产特点又确定了新型炼钢生产必须流畅、顺行、稳定，并且基本无事故。这些高档次的生产要求，不仅需要先进优化的新工艺来保证，还需要完善的检测、控制设备与现代信息技术的支撑及其有优化功能的各种新型耐火材料的保证。 (5) 实现可持续发展 可持续发展不仅是指炼钢生产的污染治理和二次资源的综合利用工作要大力开发完善，同样重要的是降低生产过程的各种消耗，减少这些消耗对钢质的污染，从而实现炼钢本质上的清洁生产，并使钢铁产品使用的工寿性及可重复利用性大大提高。
镁铝尖晶石质耐火材料
镁铝尖晶石质耐火材料 （西安建筑科技大学华清学院） 摘要:阐述了镁铝尖晶石质耐火材料的性能及合成，论述了镁铝尖晶石质耐火材料的应用及发展趋势。关键词:镁铝尖晶石质耐火材料；结构特点；应用；发展趋势 The Development and Application of Magnesia-alumina Spinel Refractories Abstract: The properties and synthesis ofmagnesia-alumina spinel refractories was expounded together with discussion on the application and developing trend of them. Key words: magnesia-alumina spinel refractories; structure characteristic; application; developing trend 1 前言 耐火材料是用作高温窑炉等热工设备的结构材料，以及工业用高温容器和部件的材料，并能承受相应的物理化学变化及机械作用。随着高温工业的发展，对炉衬耐火材料的生产和使用也提出了更高的要求。炉衬耐火材料不仅要求长期处在高温的工作环境，能经受高尘，强腐蚀性炉气及炉渣的冲刷和侵蚀，还要经受温度骤变、机械和物料的撞击、磨损以及各种应力的综合影响。为满足高温工业的需要，炉衬耐火材料产品的使用性能还需进一步提高。而镁铝尖晶石质耐火材料的研究与开发正适应了这一发展趋势。 2 镁铝尖晶石质耐火材料的结构特点 镁铝尖晶石优良的高温性能，使其成为耐火材料中重要的组成部分。从MgO-Al2O3二元系相图（图1）可以看出，Mg-Al2O3是此二元系统的一个中间化合物，熔点为2 135 ℃。方镁石从1 500 ℃开始固溶于尖晶石中，且随着温度的升高固溶量增加。当温度达到1 995 ℃时，溶解度达到最大值10 %。刚玉在高温下也可以固溶在镁铝尖晶石中，且固溶量随着温度的升高而增加，在1 900 ℃以上时，固溶量可以达到20 %以上。 图1 MgO-Al2O3二元系相平衡图【1.2】 在镁铝尖晶石构造中，Al O、Mg O之间都是较强的离子键，且静电键强度相等，结构牢固【3】。因此，镁铝尖晶石晶体的饱和结构【4,5】使其具有良好的热震稳定性能、耐化学侵蚀性能和耐磨性能，能够在氧化或还原气氛中保持较好的稳定性。但是在合成镁铝尖晶石时，会伴有5％～8%的体积膨胀，而且其再结晶能力差，很难合成致密的镁铝尖晶石
耐火材料
一、填空题 1，硅酸盐矿物显微结构：硅酸盐结合物胶结晶体颗粒晶体颗粒直接结合 成结晶网2，熔渣让耐火材料破坏的三种方式：单纯溶解、反应溶解、侵入变质溶解 3，让坯料重新分布的力：静电引力、机械结合力、内摩擦力 4，镁砖的分类：烧 成镁砖、不烧镁砖、再结合镁砖5，颗粒料的组成原则：两头大，中间小 6，氧化铝含量：<%72(莫来石) >%72（莫来石，刚玉） 7，测耐火材料的抗拉性的 两种方法：动态法、静态法 8，ZrO2增韧机理:①应力诱导相变增韧 ②微裂纹增韧 ③裂纹分支增韧④裂纹偏转和弯曲增韧 9，铬镁质材料：方镁石，尖晶石 其基质有三种：M2S 、 CMS 、 C3MS2 1.耐火材料的概念：指主要由无机非金属材料构成的且耐火度不低于1580℃的材料和 制品。耐火材料的品种和质量取决与耐火材料的原料和其生产工艺。 2.耐火材料 分类Ⅰ、化学矿物组成分类：氧化硅质、硅酸盐质、刚玉质、镁质、白云石质、橄榄 石质、尖晶石质、含炭质、含锆质、特殊等耐火材料。Ⅱ、按耐火度高低分为：①普 通耐火制品（耐火度1580-1770℃）、②高级耐火制品（耐火度1770-2000℃）、特级 耐火制品（耐火度2000℃以上）。Ⅲ、按制品形状和尺寸分为：标准砖、异形砖、特 异型砖等。Ⅳ、按化学性质分类：酸性耐火材料、中性耐火材料、碱性耐火材料。 （化性分类对了解耐火材料的化学性质，判断在使用过程中它们之间及耐火材料与接 触物间化学作用情况有着重要意义）3、氧化硅耐火材料为典型的酸性耐火材料， 其矿物组成为：主晶相为磷石英和方石英，基质为石英玻璃相。 4、两种矿物组成：①结晶相（主晶相和次晶相）：主晶相是耐火制品结构的主体而且熔点较高的结晶相。其性质、数量、结合状态直接决定着耐火材料的性质。次晶相又称第二固相，也是熔 点较高的晶体，提高耐火制品中固相间的直接结合，改善制品性能。②玻璃相：基质 是指填充于主晶相之间的不同成分的结晶矿物（次晶相）和玻璃相，也称结合相。硅 砖的主晶相：磷石英、方石英粘土砖的主晶相：莫来石、方石英5、耐火材料的气孔 存在形态分类：封闭在制品中不与外界想通的闭口气孔，一端封闭另一端与外界相通 的开口气孔，两端都与外界相通的贯通气孔。气孔的存在主要影响材料的致密度，显 气孔率高时，材料结构疏松，强度低，抗渣性能弱。 耐火材料的化学组成是决定其矿物组成、组织结构的基础。根据各种化学成分的含量 和作用分为：主成分、杂质和外加成分三种。。主成分：指耐火材料中占绝大多数的，对材料高温性质起决定性作用的化学成分。杂质：指耐火材料中不同于主成分的，含 量微少而对耐火材料的抵抗高温性质带来危害的化学成分。外加成分：常称为外加剂，是在耐火制品生产中为特定目的另外加入的少量成分。 矿物：由相对固定的化学组分构成的有确定的内部结构和物理性质的单质或化合物 密度分为：体积密度、视密度、真密度。①体积密度d b：指材料的质量M与其含材料 的实体积Ｖb和全部气孔体积之和的总体积V b之比 d b=M/V b=M/(Vt+Vc+Vo)。②视密度（表观）da：指材料的质量与其含材料的实体积和封闭气孔体积之和的体积之比。 da=M/(Vt+Vc)③真密度dt：指材料质量与其实体积之比.dt=M/Vt 主晶相：指构成结构结构的主体且熔点较高，对材料的性质起支配作用的一种晶相，(其性质，数量，分布和结合状态直接决定耐火制品性质)。次晶相：又称第二晶相 或第二固相，指耐火材料中在高温下与主晶相和液相并存的，一般其数量较少和对材 料高温性能的影响较主晶相为小的第二种晶相。基质：指在耐火材料大晶体间隙中 存在，或由大晶体嵌入其中的那部分物质，也可认为是大晶体之间的填充物质或胶结物。 耐火度：耐火度是指耐火材料在无荷重时抵抗高温作用而不熔化的性能，表征材料 抵抗高温作用的性能。其意义与熔点不同。熔点是结晶体的液相与固相处于平衡时的
耐火材料试题及答案
理工大学2007耐材A标答 一、填空题（20分，每题2分） 1、耐火材料的物理性能主要包括烧结性能、力学性能、热学性能、和高温使用性能。 2、材料的化学组成越复杂，添加成分形成的固溶体越多，其热导率越小；晶体结构愈简单， 热导率越大。 3、硅砖生产中矿化剂的选择原则为系统能形成二液区，并且系统形成液相的温度低或不大 于1470℃。 4、相同气孔率的条件下，气孔大而集中的耐火材料热导率比气孔小而均匀的耐火材料大。 5、“三石”指蓝晶石、红柱石、硅线石，其中体积膨胀居中的是硅线石。 6、赛隆（Sialon）是指Si3N4与Al2O3在高温下形成的一类固溶体。 7、连铸系统的“三大件”，通常指整体塞棒、长水口和浸入式水口，其化学组成主要为Al2O3、 SiC、C、SiO2等。 8、高温瓷涂层的施涂方法主要有烧结法或火焰喷涂、等离子喷涂、低温烘烤补强法和气 相沉积法等。 9、不定形耐火材料所用的结合剂按硬化特点分有水硬性结合剂、热硬性结合剂、气硬性结合 剂和火硬性结合剂。 10、镁铝尖晶石的合成属固相反应烧结，影响其合成质量的因素主要为原料纯度或细度、外加剂、 烧成温度。 二、选择题（10分，每题5分） 1、不同耐火材料所对应的化学矿物组成特征1个0.83分 ①方镁石；②CaO；③K2O,Na2O；④刚玉；⑤Al2O3；⑥鳞石英。 2、白云石耐火材料抵抗富铁渣侵蚀能力的顺序：③＞①＞②，在⑤条件下更是如此。 1个1.25分①理论白云石；②高钙白云石；③富镁白云石；④氧化；⑤还原。 三、判断简答题（28分，每题7分）
1、耐火度愈高砖愈好。 答：错。(2.5分) 耐火度是指耐火材料在无荷重条件下抵抗高温而不熔化的特性。而耐火材料在使用过程中不可能无荷重，因此，耐火度只能作为一个相对指标。(4.5分) 2、水泥因含有一定数量CaO，所以，为提高高温性能，浇注料应该采用超低水泥或无水泥结合。答：错。(2.5分) 浇注料向低水泥或无水泥方向发展主要是指Al2O3-SiO2系耐火材料，Al2O3、SiO2、CaO等高温下易形成低熔物影响高温性能，而刚玉或高纯铝镁系浇注料采用水泥结合，问题不大。(4.5分) 3、二次莫来石化因伴随体积膨胀，所以，在生产中应尽可能地避免。 答：错。(2.5分) 二次莫来石化主要是指高铝砖生产中结合粘土的SiO2与高铝熟料的Al2O3反应生成莫来石，并伴随体积膨胀，因此，在生产高铝砖过程中应尽可能地避免。但是，在生产高荷软耐火材料或低蠕变砖时，其原理正是利用这种反应产生的一定体积膨胀效应。(4.5分) 4、石墨能在钢铁熔体中溶解，对其有一定污染，因此，碳复合耐火材料前途黯淡。 答：错。(2.5分) 石墨尽管高温下对钢水有一定污染，但石墨熔点高、热膨胀系数小、热导率高、不易被渣润湿，因此，碳复合耐火材料具有优异的热震稳定性、抗渣渗透性。所以，在冶炼条件苛刻的关键部位仍然需要碳复合耐火材料。(4.5分) 四、论述题（42分，每题14分） 1、试区别热剥落、结构剥落、机械剥落所形成的主要原因，并说明提高这些性能的主要措施。答：热剥落：热震稳定性；结构剥落：渣渗透；机械剥落：机械冲击。2.5分 主要措施： 热剥落：1）热膨胀系数小；2）导热率高；3）弹性模量小；4）微裂纹；5）少量液相； 6）晶须；7）合适强度。（至少3种） 4.5分
耐火材料简介-中钢集团-洛耐
中国耐火材料行业协会的会长单位--中钢集团耐火材料有限公司，是国内规模最大、品种最全的国有耐火材料生产厂家；是入选中国520 家重点企业的唯一耐火材料企业；是国家统计局最新排定的中国大型企业之一；河南省高新技术企业。 中钢集团耐火材料有限公司现占地面积111.49 万平方米，拥有总资产10 多亿元。设有11个机关部室、3个专业部门、7个生产分厂、6个辅助单位；拥有正式职工4300 人，其中各类专业技术人员和技术工人2000多人。 中钢集团耐火材料有限公司主要生产各种定型和不定型耐火材料，产品有10 大系列、126 个标准、350 个牌号、 4 万多个型号。现主导产品有氧化物及非氧化物复合陶瓷耐火材料，优质高铝质、硅质制品，高档碱性制品，铝碳、铝镁碳连铸制品，轻质隔热制品，不烧制品，陶瓷窑具制品，不定型耐火材料制品等，许多产品填补了国内空白，达到并超过了国外同类产品质量。公司硅砖获国家耐材质量最高奖--银质奖，处
于国际领先水平。公司产品广泛用于冶金、建材、有色、电力、机械、轻工、石油、化工等行业的高温窑炉设施，已基本形成了从原料—制品—工程承包的完整产业链，产品畅销全国各省、自治区、直辖市。 中钢集团耐火材料有限公司拥有自营出口权，产品远销美国、加拿大、英国、法国、德国、意大利、奥地利、俄罗斯、南非、巴西、日本、印度、澳大利亚等世界五大洲40 多个国家和地区，是中国耐材产品最先打入国际市场的企业，也是中国出口耐火材料品种最多、最大的企业，在国际市场上享有良好的品牌信誉。 中钢集团耐火材料有限公司在国内耐火材料行业中占有明显的技术优势，公司设有新产品研发技术中心（省级），拥有各类专业技术人员近500人。公司走产学研相结合的新产品开发捷径，和北京科技大学、中南大学、东北大学、武汉科技大学、西安建筑科技大学、鞍山科技大学等院校建立了密切的科技合作关系，形成雄厚的新产品、新技术研发能力，每年开发的新产品、新技术达
氧化铝 刚玉蓝宝石的区别
氧化铝、刚玉、红宝石和蓝宝石虽然名称各异，其形态、硬度、性质、用途也不相同，贵贱更是相距甚远，但是它们的化学成份却完全相同，皆是氧化铝． 一．氧化铝 纯净的氧化铝是白色无定形粉末，俗称矾土，密度3.9-4.0g/cm3，熔点2050℃、沸点2980℃，不溶于水，氧化铝主要有α型和γ型两种变体，工业上可从铝土矿中提取．铝土矿（Al2O3·H2O和Al2O3·3H2O）是铝在自然界存在的主要矿物，将其粉碎后用高温氢氧化钠溶液浸渍，获得铝酸钠溶液；过滤去掉残渣，将滤液降温并加入氢氧化铝晶体，经长时间搅拌，铝酸钠溶液会分解析出氢氧化铝沉淀；将沉淀分离出来洗净，再在950-1200℃的温度下煅烧，就得到α型氧化铝粉末，母液可循环利用．此法由奥地利科学家拜耳（K．J．Bayer）在1888年发明，时至今日仍是工业生产氧化铝的主要方法，人称“拜耳法”．在α型氧化铝的晶格中，氧离子为六方紧密堆积，Al3+对称地分布在氧离子围成的八面体配位中心，晶格能很大，故熔点、沸点很高．α型氧化铝不溶于水和酸，工业上也称铝氧，是制金属铝的基本原料；也用于制各种耐火砖、耐火坩埚、耐火管、耐高温实验仪器；还可作研磨剂、阻燃剂、填充料等；高纯的α型氧化铝还是生产人造刚玉、人造红宝石和蓝宝石的原料；还用于生产现代大规模集成电路的板基． γ型氧化铝是氢氧化铝在140-150℃的低温环境下脱水制得，工业上也叫活性氧化铝、铝胶．其结构中氧离子近似为立方面心紧密堆积，Al3+不规则地分布在由氧离子围成的八面体和四面体空隙之中．γ型氧化铝不溶于水，能溶于强酸或强碱溶液，将它加热至1200℃就全部转化为α型氧化铝．γ型氧化铝是一种多孔性物质，每克的内表面积高达数百平方米，活性高吸附能力强．工业品常为无色或微带粉红的圆柱型颗粒，耐压性好．在石油炼制和石油化工中是常用的吸附剂、催化剂和催化剂载体；在工业上是变压器油、透平油的脱酸剂，还用于色层分析；在实验室是中性强干燥剂，其干燥能力不亚于五氧化二磷，使用后在175℃以下加热6-8h还能再生重复使用． 目前世界上用拜耳法生产的氧化铝要占到总产量的90％以上，氧化铝大部分用于制金属铝，用作其它用途的不到10％． 二．刚玉 自然界天然存在的α型氧化铝晶体叫做刚玉，常因含有不同的杂质而呈现不同的颜色．刚玉一般呈带蓝或带黄的灰色，有玻璃或金刚光泽，密度在3.9-4.1g/cm3，硬度8.8，仅次于金刚石和碳化硅，能耐高温．含有铁的氧化物的刚玉砂叫金刚砂，呈暗灰色、暗黑色，常作研磨材料，用于制各种研磨纸、砂轮、研磨石，也用于加工光学仪器和某些金属制品． 因天然刚玉产量供不应求，工业上常将纯α型氧化铝粉末在高温电炉中烧结制成人造刚玉，也称电熔刚玉．它能耐1800℃以上的高温，是制造高级特殊耐火材料的原料，有高温下机械强度大，抗热震性好，抗侵蚀性强，热膨胀系数小等特点，用于制火箭发动机燃烧室内衬、喷咀，雷达天线保护罩，原子能反应堆材料，高级高频绝缘陶瓷，冶炼纯金属和合金的坩埚，高温发热原件，热电偶保护管，各种高温炉的炉衬等．人造刚玉还用于制精密仪表轴承和金属丝的拉丝模具．我国自1958年起就能产生人造刚玉了． 三．红宝石和蓝宝石 混有少量不同氧化物杂质的优质刚玉就是大名鼎鼎的红宝石和蓝宝石，是制作名贵首饰的材料，其微粒可制精密仪表和手表的轴承． 红宝石是天然产的透明红色刚玉，颜色从淡玫瑰红至深胭脂红，有的还略带紫色色调，有的有星光，以呈鸽子血红色最具有商业价值．红色是晶体中含少量氧化铬之故．红宝石是宝石中的珍品，七月生辰石．红宝石英语为Ruby，源出拉丁语ruber意为红色，硬度为9，密度常为4g/cm3，有金刚光泽．天然红宝石重量达1克拉的不多，超过5克拉已属罕见，世界上每年开采的红宝石其中品质最优者仅占千分之一．世界天然红宝石迄今发现最大的重
高炉热风炉岗位安全操作规程(新版)
( 操作规程 ) 单位：_________________________ 姓名：_________________________ 日期：_________________________ 精品文档 / Word文档 / 文字可改 高炉热风炉岗位安全操作规程 (新版) Safety operating procedures refer to documents describing all aspects of work steps and operating procedures that comply with production safety laws and regulations.
高炉热风炉岗位安全操作规程(新版) （1）上岗前工作要求： ①上岗前人员要按规定穿戴好工作服、安全帽、劳保皮鞋、皮手套；帽带、袖口必须系好。 ②检查便携式煤气报警仪，固定式煤气报警器，现场煤气探头使用正常，进入热风炉煤气区域必须2人以上，佩戴好防护器材，上风口进入。 ③煤气区域与液压站应有明显的警示标志，标识保持好清洁。严禁烟火，严禁堆放易燃易爆物品。 ④煤气设施严禁有泄露煤气现象，各种承压管道、介质管道防跑冒滴漏。 ⑤热风炉平台及走道应经常清扫，不准堆放任何物品占用通道。 ⑥岗位所有人员须知煤气常识及煤气中毒急救知识和应采取的
措施，会使用检测仪和空气呼吸器等防护用品。 ⑦其他岗位进入煤气区域，必须进行出入登记。 （2）热风炉日常操作安全要求： ①岗位人员至少2小时检查一次热风炉，发现炉皮发红、开焊或有裂纹时要立即停用并报告及时处理。岗位人员现场巡检时严禁长时间在点火孔区域、拱顶区域长时间逗留，各层平台上下走梯手抓稳，脚踏牢避免滑到摔碰伤。 ②煤气系统蒸汽管道如冻结，不准用明火烘烤，煤气系统所属设备，发现有堵塞、溢水、断水时要及时汇报处理；煤气系统严禁泄露煤气。蒸汽、氮气吹扫管道作业完毕后，确认阀门关闭后，必须与煤气管道断开。 ③热风炉润滑登高作业按规定佩戴好安全带，润滑设施需挂“严禁操作、有人作业”牌，现场人员和室内人员做好上下确认，阀门开动时人员必须撤离方可操作。 ④高炉突然停风时，有大量煤气回压到热风炉及冷风管道内，应立即关闭混风阀、热风阀，打开热风炉烟道阀，抽出积存煤气后，