耐火材料种类、性能及检测

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耐火材料种类、性能及检测

目前，工业上使用的耐火材料种类繁多，性能各异，涉及工业生产的各个领域。生产水泥使用的耐火材料应满足水泥生产工艺的要求，本文针对水泥回转窑系统使用耐火材料的种类及性能，从耐火砖和耐火浇注料二个方面进行介绍。

第一节 回转窑工艺特性对耐火材料的要求

一、简介回转窑的工艺特性：

1．窑温高，对耐火材料的损坏加剧，水泥熟料熔体中的C3A（铝酸三钙）、C4AF（铁铝酸四钙）等侵蚀程度加大，窑内过热导致热应力破坏加剧。

  2．窑速快，单位产量加大，机械应力和疲劳破坏加大。

  3．碱、氯、硫等组分侵蚀严重，硫酸盐和氯化物等挥发、凝聚、反复循环富集，加剧结构剥落损坏。

  4．窑径大，窑皮的稳定性差。

  5．窑系统结构复杂，机械电气设备故障增加，频繁开停窑导致热震破坏加剧。

二、预分解窑对耐火材料的要求

  1．常温力学强度和高温结构强度要高，窑内不管烧成状况的好坏，窑内温度在10000C以上，要求耐火砖荷重软化温度高。

  2．热震稳定性要好，即抵抗窑温剧烈变化而不被破坏的能力好。在停窑，开窑以及窑运转状态不稳定的情况下，窑内的温度变化较大，要求窑衬在温度剧烈变化的情况下，不能有龟裂或者剥落，要求在操作时尽量使窑温稳定。

  3．抗化学侵蚀性要强，在窑内烧成时，所形成的灰分、熔渣、蒸气会对窑衬产生侵蚀。

  4．耐磨及力学强度要高，窑内生料的滑动及气流中粉尘的磨擦，对窑衬造成磨损。尤其是开窑的初期，窑内还没有窑皮保护时更是如此。窑衬还要承受高温时的膨胀应力及窑筒体椭圆变形所造成的应力。要求窑衬要有一定的力学强度。

  5．窑衬具有良好的挂窑皮性能，窑皮挂在衬砖上，对衬砖有保护作用，如果衬砖具有良好的挂窑皮性能并且窑皮也能够维持较长时间，可以使窑衬不受侵蚀与磨损。

  6．气孔率要低，如果气孔率高会造成腐蚀性的窑气渗透入衬砖中凝结，毁坏衬砖，特别是碱性气体。

  7．热膨胀性能要好，窑筒体的热膨胀系数虽大于窑衬的热膨胀系数。但是窑筒体温度一般都在280-450度左右，而窑衬砖的温度一般都在800度以上，在烧成带温度有1500度，窑衬的热膨胀比窑筒体要大，窑衬容易受压力造成剥落。

  8．低铬或无铬，减少铬公害。

  9．抗水化性能要好。

第二节  预分解窑用耐火砖的种类

一、非碱性砖

    非碱性砖为氧化铝含量在48%以上的硅酸铝耐火制品。矿物组成为刚玉（α-AI2O3）、莫来石（3 AI2O32SiO2）和玻璃相，其含量取决于AI2O3/SiO2比值和杂质的种类及数量，按AI2O3含量划分等级。

一级：含AI2O365%-70%。

二级：含AI2O355%-65%。

三级：含AI2O348%-55%。

水泥回转窑上使用的高耐磨砖、硅莫红砖、硅莫砖、搞剥落砖都属于高铝质砖，也称其为非碱性砖。

名  称	高耐磨砖	硅莫红砖	硅莫砖	抗剥落砖
AI2O3%	≥70	65-68	60-65	≥70
Si02%	≥25	≥30	≥30	ZrO2 8%

二、碱性砖

  1．镁铝尖晶石（MgO·AI2O3）、镁铁尖晶石砖（FeMgFeO4）：为了改善镁砖的热震稳定性，在配料中加入氧化铝或氧化铁生成的以尖晶石结构为主要矿物的镁质砖。热震稳定性好，使用过程中与熟料反应能在砖的表面形成一层很薄的铝酸钙保护层，使液相不易渗

透。

  2．直接结合镁铬砖：（MgO·Cr2O3）：以优质菱镁矿石和铬铁矿石为原料，先烧制成轻烧镁砂，按一定级配后经高压成型，在1900度高温下烧制成重烧镁砂，再配入一定比例的铬铁矿石，加压成型，经1750-1850度隧道窑煅烧而成。抗化学侵蚀性能好。

3．尖晶石砖与直接结合镁铬砖相比较：前者的热震稳定性和抗剥落 性比后者好而抗化学侵蚀性次于后者。这二种砖也称其为碱性砖。

三、耐碱砖：

    在三次风管和旋风筒内使用。主要成份AI2O3含量25%-30%，SiO2＞65%。它能使窑气中的碱在砖面上凝集成后迅速与砖面发生化学反应，形成一层高黏度釉面层，封闭了碱向砖体内部继续侵蚀的孔道，防止了碱裂。

第三节 预分解窑用耐火砖的性能

一、使用性能

1．常温耐压强度：在常温下单位面积上所承受的最大极限压力。

2．荷重软化开始温度：指耐火制品在0.2MPa压力下开始软化变形0.6%的温度。

3．耐火度：材料在高温下抵抗熔化的性能。

4．密度：包括全部气孔在内的每立方米砖块体积的千克数。

5．热膨胀率：耐火制品受热膨胀、冷后收缩的可逆变化。

6．热震稳定性：抵抗急冷急热而不被破坏的能力。（在1100度时有水冷与风冷二种表示方法）

二、常用耐火砖理化指标及使用性能表

四合扣

材  料 名  称	MgO%	AI2O3%	SiO2%	Cr2O3%	ZrO2%	冷 压 强 度	热 膨 胀 率	热 震 稳 定	荷 重 软 化
	≥	≥	≤	≥	≥	≥	1000度拉配	1100度	度
进口镁铬砖	81车辆调度系统流程	3	1.5直升机救援	3		55	1.7	风80	1600
国产直镁砖	70	1.42	2.8	9		45	1.2	5	1650
国产直镁砖	75		1.5	8		45	1.2	8	1700
尖晶石Ag85	85		0.5			50	1.4	风100	1700
尖晶石Rg85	84		0.9			电机接线柱 45	1.4	风100	1700
尖晶石RgAF	82		0.9			65	1.5	风100	1700
国产尖晶石	75	8-10	0.9			40	1.2	15	1580
抗剥落砖		70			8	55	0.7	20	1470
高耐磨砖		70				85		10	1530
耐碱砖		≤30	≥65			70指路器	0.7	25	1300

 

第四节 回转窑用耐火浇注料的种类及性能

耐火浇注料属不定型耐火材料，是由耐火骨料和结合剂组成的混合料，交货状态为干料，加水或其它液体调配后使用。主要采用水硬性结合剂，也可采用化学结合剂，以浇注、振动、捣固方法施工，不需加热即可凝固硬化。

一、低水泥耐火浇注料：

普通水硬性耐火浇米料水泥用量15%-20%，加水量为10%-15%。低水泥耐火浇注料由于加入了高效表面活性外加剂后，水泥用量降为5%-7%，加水量降为5%-8%。两者的主要成分虽然基本相同，但后者由于改善了水泥颗粒的分散性，提高了水泥水化的完全率，从而水泥颗粒的胶结作用得到充分发挥。性能：耐火度比普通浇注料高100-140度，荷重软化开始温度高20-70度。

低水泥耐火浇注料的理化性能：

主要成分（%）				密 度 （kg/m3）	抗 压 强 度（MPa）						热态抗折强度
AI2O3			SiO2		110*24h				1100*3h	1400 *3h	1400*1h
75.5			22.1	2.64	67.3				86.6	148.5	2.1
施工用水量（%）					4.5-5.5

二、耐热钢纤维耐火浇注料：

  在耐热浇注料中掺入短而细的耐热钢丝，具有较好的热稳定性和抗机械冲击、抗磨损、抗机械振动作用。其使用寿命比不掺入耐热钢纤维的同类浇注料提高2-5倍。

1.钢纤维品种：Cr15%-25%，Ni9%-35%的耐热钢制作

2.耐火浇注料使用温度：1400-1450度

3.钢纤维加入量：2%-8%，国外有采用18%的最大加入量

4.钢纤维尺寸：钢纤维长度与其直径比50-70范围内，直径0.4-0.5mm。

三、轻质耐火浇注料

  由耐火轻质骨料、粉料、结合剂或外加剂组成，按规定条件制作和养护后可直接使用的不定开型耐火材料，具有密度小，热导率低、兼有耐火与隔热性能。

四、高性能耐火浇注料：

1、板状刚玉浇注料

  板状刚玉是一种纯净的、不添加如MgO、BO3等任何添加剂而烧成收缩彻底的浇结氧化铝，具有良好的α-AI2O3晶体结构。（O2-近似地作六方最紧密堆积排列，AL3+填充在六个O2-形成的八面体空隙中）。

特点：

熔点高，约2040度。

晶粒硬度大，莫氏硬度9。

耐化学侵蚀，除和磷酸外，与大多数碱、矿物酸不起反应。

不存在显微裂纹和大的内部气孔，其强度高。

具有耐火度高，热负荷强度高、蠕变小，高密度、低透气性，热震稳定及耐磨性好。热收缩率低、纯度高的特点。

2、尖晶石浇注料

  什么是尖晶石：

  是离子晶体，属立方晶系空间，分子通式为AB2O4，式中A为二价正离子，B为三价正离子。这类晶体称为尖晶石。以MgAL2O4为代表，其它还有ZnAL2O4、FeAL2O4、FeCr2O4、FeMgFeO4。

特点：

热振稳定性好。

抗侵蚀性好。

具有硬度大，化学性能稳定、熔点高等良好的性质。

3、莫来石浇注料

莫来石：3Al2O3·2SiO2。它在自然界中是由叶蜡石

Al2（Si4O10）（OH）2脱水而来。浇注料热态强度高，抗剥蚀性能好，具有较高的抗热冲击能力和抗结构剥落性能。

4、抗结皮浇注料

  由于SiC属于中性材料，不与碱反应，具有极好的耐碱性，由其组成的浇注料不与水泥生料反应，具有良好的抗结皮性，耐磨性好，耐水泥生料冲刷，延长了使用周期。

本文发布于:2023-05-17 14:04:16，感谢您对本站的认可！

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