耐火材料基础知识培训教材(共67页).docx

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1、精选优质文档-倾情为你奉上耐火材料基础知识培训教材（上）前言河南科技大学高温材料研究院自2006年以来已面向全行业成功举办了七届耐火材料基础知识培训，培训学员逾300人，受到业界的广泛欢迎和认可。全球金融危机的阴影和市场竞争的加剧，给耐火材料行业的生存和发展带来了困难和挑战。同时也引发我们思考什么是企业的生存和发展之道。先进的管理、技术、装备、产品、服务等等无疑重要，而高素质的人才队伍当更重要。不断学习和充实是实现人才队伍高素质化的重要措施。应业界众多企业的要求，我院定于2012年7月22日8月l0日举办第八届这类培训。 本培训教材由周宁生教授主编，高温材料研究院的于仁红、王慧芳、毕玉保、孟庆

2、新老师和一些外界友人参与了编写。第一部分介绍耐火材料的常规性能与检测，包括化学、物相组成，组织结构，力学性能，热学性能，使用性能和不定形耐火材料的施工性能等；第二部分介绍耐火材料常用原料，包括硅质原料、软质粘土、硬质粘土、高铝矾土、蓝晶石族矿物、莫来石、刚玉、镁铝尖晶石、镁砂、氧化硅微粉、氧化铝微粉等基本知识；第三部分讲述不定形耐火材料的基本知识，包括基本概念，结合方式，常用结合剂，生产、检测、施工、养护、烘烤和维护以及技术发展动态等；第四部分介绍钢铁生产的主要工艺和设备及其所用耐火材料；第五部分为耐火材料烧成常用间歇式和连续式窑简介。 一如既往，本次培训仍注重“入门”和“基础”，兼顾应用、外

3、贸和耐火材料发展新动态方面的介绍。新特之处在于在保留了以往经典培训内容的基础上，本届培训将基于国际上的新近发表和河科大高温院的科研工作，介绍耐火材料研发新思路和新成果，并将专题讲座作为独立版块，扩大知识和信息范围。 本次培训得到了多方支持、响应和帮助。中国耐材之窗网协助做了消息发布；巩义五耐集团实业公司、河南耕生耐火材料有限公司、登封德盛耐火材料有限公司、郑州东方安彩耐火材料有限公司等为接待学员参观并为在当地交流提供了方便；多家企业派员参加。谨向对我们工作给予关心、支持和响应的各界友人和各位学员表示由衷的谢忱! 古书礼记学记日：“学然后知不足，教然后知困。知不足，然后能自反也；知困，然后能自强

4、也”。希望学员们通过本次培训富有收获，教员们能教学相长也诚盼我们此次的洛阳相聚，能促进我们与各单位的合作与交往。囿于我们的学识和能力，可能在教材质量、授课和各项活动中会有不尽如意之处，请学员及读者们谅解并向我们反馈宝贵意见。 耐火材料基础知识培训组委会 2012年07月20日河南科技大学河南科技大学是由原洛阳工学院、洛阳医学高等专科学校和洛阳农业高等专科学校合并组建而成的多学科、综合型高等院校。洛阳工学院始建于1952年，是河南省内最早建立的以本科教育为主的工科院校之一。学校的本科教育始于1958年，研究生教育始于1983年，是河南省重点建设的三所综合性大学之一。经过50多年的发展，已形成完善

5、的以全日制本科教育、研究生教育为主的多学科、多层次办学格局。学校现设26个学院，有80个本科专业，1个博士研究生培养学科，3个一级学科博士学位授权建设点，28个一级学科硕士学位授权点，143个二级学科硕士学位授权点，6个专业学位研究生招生类别，40个专业学位研究生招生领域，涵盖理、工、农、医、经、管、文、法、史、艺术和教育学等11大学科门类。现有专任教师1940人，其中，具有高级职称的教师937人，具有博士学位的教师608人；有共享院士7人，中原学者1人，省级特聘教 授7人，博士生导师50人；“百千万人才工程国家级专家、享受国务院政府特殊津贴专家、河南省优秀专家等高级人才249人，国家级、省级

6、科技创新及教学团队10个。现有全日制研究生、本科生约3万人。 学校总占地面积近5000亩，建筑面积110万平方米，分西苑、开元、景华、周山四个校区。高温材料研究院 河南科技大学高温材料研究院是2005年以来新组建的研究机构，由周宁生博士领导。目前人员中有1名教授，1名副教授；2名博士学位和3名硕士学位获得者，年富力强，承担着科研、无机非金属材料专业的教学和研究生培养等任务。 该院以满足高温工业尤其是冶金工业用节能、环保、功能型高性能耐火材料为主要研究方向，包括新型合成耐火原料、不定形耐火材料、耐火制品等高温材料的组成、工艺过程、结构、性能与应用效果之间的关系及相关应用技术。该院是河南科技大学“

7、环境友好、资源节约型高温材料”研究方向的学术带头人所在单位。开展的主要研发工作有：新型不定形耐火材料，适合洁净钢冶炼用耐火材料，轻质微孔耐火骨料，高性能轻质耐火浇注料，原位反应对耐火材料的改性，重质耐火材料的轻质化，高炉出铁沟、铁水包、钢包、中间包、石灰窑等用新型耐火材料等。 高温材料研究院已建立了较完备的专业实验室。建院以来，一直致力于为广大耐火材料企业提供技术开发、技术服务、技术咨询、技术转让、性能检测和人员培训等形式的技术支持，与省内外多家耐火材料企业和钢铁企业建立了合作关系，签订各类技术合同30余项；20lO年3月以来与法国Damrec公司开展了含红柱石浇注料的合作研究。在铁水包浇注料

8、、钢包浇注料及其预制件、高炉陶瓷杯用新型耐火材料、石灰窑耐磨浇注料和轻质浇注料、高性能中密度浇注料、浇注料预制件通过碳化、氮化改性等方面取得多项应用成果；在国内外学术刊物和会议上发表论文50余篇；举办在业内有影响的学术交流活动10余次；举办了七届耐火材料基础知识培训，并为国家陶瓷与耐火材料产品质量监督检验中心和有的耐火材料企业进行了耐火材料基础知识培训，受培训学员超过400人次，受到业界广泛认可和好评。 建院以来，承担了20余项次的本科生和研究生教学。培养硕士研究生13名，其中9名已毕业。2010年招收工程硕士专业学位研究生20名，正在培养中。由该院指导完成毕业论文课题的60余名本科生己毕业或

9、继续深造，成为耐火材料行业的新生力量。本院与河南省耕生耐火材料有限公司联合申报的“河南省不定形耐火材料工程技术研究中心”，2009年6月获河南省科技厅批准，在共建中。高温材料研究院是中国耐火材料行业协会常务理事单位，河南省耐火材料行业协会常务理事单位和河南省硅酸盐学会理事单位，河南省耐火材料产业技术创新战略联盟成员单位。蓬勃发展中的高温材料研究院在业界产生着越来越大的作用和影响。授课教师简介周宁生教授 1982年元月毕业于武汉科技大学耐火材料专业，获学士学位。之后入洛阳耐火材料研究院从事科研工作。1984年8月始，攻读洛耐院无机非金属材料专业硕士研究生，1987年7月获硕士学位。之后留洛耐院从

10、事研发和管理工作。1991年-1993年，作为访问学者在德国研修。1994年10月起任院长助理，主管院科研和外事外贸工作。19972000年，在加拿大蒙特利尔大学攻读博士学位，2000年8月获博士学位。2000年元月起任洛耐院副院长，主管院科技工作。2004年5月调入河南科技大学并负责组建河科大高温材料研究院并任该院院长。现为河科大教授，研究生导师，郑州大学兼职教授和博士生协助导师，北京科技大学材料学院兼职博士生协助导师。主要研究方向为：1)高性能耐火材料组成、结构、性能与应用效果的关系；2)新型合成耐火原料的制备和应用。3)高性能轻质耐火材料。是河南科技大学“环境友好、环境节约型高温材料”研

11、究方向的学术带头人。独立指导过12名硕士研究生和协助指导过2名博士研究生。正在指导4名硕士研究生和协助北京科技大学指导1名博士生。 周宁生博士长期从事不定形耐火材料的研究、开发和应用工作，主持和参与多项科研课题及国际科技合作项目。获得过国家科技进步二等奖1项，冶金部科技进步一等奖1项，河南省科技进步二等奖2项，国家冶金局科技进步三等奖l项，河南省冶金建材厅科技进步二等奖2项。美国陶瓷学会20002001年度Al舶d WAllen最佳发表论文奖。在国内外专业杂志和会议发表论文120余篇。获201 1年度河南科技大学教学一等奖。2001年享受国务院颁发的政府特殊津贴。周宁生教授的社会兼职有：耐火材

12、料和(China，s Refractories杂志编委；中国耐火材料行业协会常务理事，国际合作部部长；河南省硅酸盐学会理事；河南省耐火材料行业协会常务理事；中国耐火材料行业协会专家；河南省耐火材料行业协会专家；国家陶瓷与耐火材料产品质量监督检验中心技术专家。于仁红博士 1999年07月本科毕业于西安建筑科技大学无机非金属材料学专业；获学士学位；2002年05月毕业于西安建筑科技大学材料学专业，获硕士学位；2005年06月毕业于西安建筑科技大学材料学专业，获博士学位。现为河南科技大学教师，副教授，硕士研究生导师。目前己在国内外学术刊物上发表论文20余篇，其中被EI收录8篇。现主要从事的研究方向有

13、：(1)非氧化物耐火原料的合成与应用，(2)氧化物一非氧化物复合耐火材料的制备与应用(3)浸渍技术及对耐火材料性能的改进。胡书禾老师 1990年9月就读于浙江大学无机非金属材料专业，1994年7月毕业并获学士学位。毕业后分配到洛阳玻璃集团公司从事技术工作。1999年9月考入洛阳耐火材料研究院攻读硕士学位，2002年5月毕业并获硕士学位，后分配到洛阳耐火材料研究院新材料研究所(后为不定形事业部)工作，获高级工程师职称。20lO年6月加入河南科技大学高温材料研究院。长期从事不定形耐火材料的研发工作。已发表论文近20篇。毕玉保老师2007年4月获北京科技大学材料学专业硕士学位。硕士论文研究方向为工业

14、废弃尾矿的生态化应用，利用廉价资源制备高性能结构陶瓷材料。攻读硕士学位前在洛阳耐火材料集团公司从事耐火材料的研发工作多年，对炉外精炼用镁铬砖有一定的研究，有较丰富的实践经验。发表的论文主要有：利用海洋沙砾制备O- SiAION的工艺研究、利用长江泥沙原位合成O-SiAIONSiC材料的研究、多种外加剂对红柱石制品烧结性能影响的研究等。2007年进入河南科技大学高温材料研究院，目前为讲师，主要从事高性能轻质原料的合成与应用工作。孟庆新老师 1996年7月本科毕业于华东冶金学院热能工程专业。2007年7月于武汉科技大学获材料学专业硕士学位，随后入河南科技大学高温材料研究院工作。多年从事耐火材料热工

15、窑炉的设计、开发、管理、改造和维护工作以及新型耐火材料的研究和开发工作。发表的论文主要有依靠技术进步，提高隧道窑寿命、隧道窑窑底压力平衡系统存在的问题及改进设想、202.5m硅砖隧道窑技术改造、利用红外热像技术监测钢包内衬厚度和套筒石灰窑用镁铝尖晶石砖的研制及使用等。目前为讲师，负责高温材料研究院实验室的管理和设备运行并从事高性能轻质原料的合成与应用工作。王慧芳老师 2004年6月毕业于西安建筑科技大学材料科学与工程学院，获工学硕士学位。2005年6月入河南科技大学高温材料研究院工作，任办公室主任，讲师。目前主要从事通过氮化、碳化原位形成非氧化物结合相实现增强与增韧的研发工作。发表论文10余篇

16、。专心-专注-专业第一篇 耐火材料的性能与检测引言 根据早期的教科书定义，耐火材料通常是指耐火度不低于1580的无机非金属材料。耐随着耐火材料应用范围的扩大和材质及品种的多样化，耐火材料的含义已扩展到凡是能在高于500的环境中满足一定使用要求的非金属材料，可作热工设备的内衬结构材料，也可作某些高温装置的部件和功能性材料。这类材料的主要组成物为合适的高温氧化物、非氧化物、碳素材料和金属材料。 耐火材料有使用过程中，会受到高温（5001800)下的物理、化学、机械、时效等方面的破坏作用。因此，要求特定的耐火材料必须具有能适应特定操作条件的各种性能。耐火材料的一般性能包括化学-矿物组成，结构性能，力

17、学性能，热学性能和高温使用性能等。其中有些性能可以在常温下测定，如化学成分、物相组成、气孔率、体积密度、冷态耐压强度和抗折强度等。这些性能可以在一定程度上反映耐火材料的组成、内部结构、特性和工艺条件对性能的影响等情况。而另一些性能则须在一定的温度下测定，如耐火度、荷重软化温度、抗蠕变性、热震稳定性、抗渣性等。这些性能可以更好地反映在接近使用条件下耐火材料自身的行为及与外界的作用情况。耐火材料的性能是评价其质量的依据，也是生产过程中指定和改进生产工艺、检查生产工艺和过程是否正确、稳定的依据。耐耐火材料性质的优劣需要通过一定的检测手段来鉴别。目前，各国都有测试耐火材料性质的标准方法，如美国的ASM

18、T标准，德国的DIN标准，我国的国标和行业标准（GB和YB)等。随着科学技术的发展、对耐火材料本身及其损坏机理认识的深化和对耐火材料性能要求的多样化和苛刻化，耐火材料的检验项目的增加，检测技术和方法在不断改进和更新。这些检验方法，虽然大多是在实验室特定的实验条件下进行的，与耐火材料的实际使用条件不完全相符，但仍可以作为鉴定耐火材料质量的有效手段。因此，本篇在介绍耐火材料性能的基础上，还介绍了各种性能的检测方法及其发展现状和动态。本篇共有七个部分，分别介绍了耐火材料的化学矿物组成，结构性能，力学性能，热学性能、作业/施工性能、高温使用性能以及检测耐火材料性能时的制样规定。文末给出了主要的参考文献

19、，以便有兴趣的学员结合工作需要去参考、查阅。目录1. 耐火材料的化学、矿物组成 1 1.1化学组成 1 1.2矿物组成 22. 耐火材料的组织结构 2.1气孔率 2.2吸水率 2.3体积密度 2.4真密度 2.5透气度3. 耐火材料的力学性能 3.1耐压强度 3.2抗折强度 3.3粘结强度4. 耐火材料的热学性能 4.1热膨胀性 4.2导热性 4.3热容 4.4重烧线变化5. 耐火材料的作业/施工性能 5.1耐火浇注料的流动性和加水量 5.2凝结性和硬化性 5.3稠度和泛浆性 5.4可塑性6. 耐火材料的使用性能 6.1耐火度 6.2荷重软化温度 6.3抗热太蠕变性 6.4热震稳定性 6.5抗

20、渣性 6.6抗氧化性 6.7抗水化性 6.8致密耐火浇注料的抗爆裂性 6.9抗碱性 6.10耐磨性7. 致密定形耐火制品试验的制样规定 7.1标型、普型耐火制品制样部位 7.2不定形耐火材料试样制备方法参考文献1. 耐火材料的化学、矿物组成 耐火材料是由不同化学成分及不同结构的自然或人造矿物组成的非均质体。随着使用条件的特殊化和苛刻化，有的耐火材料的组成将越来越复杂。但总体上可以用耐火材料的化学组成和矿物组成来描述及分析它们。1.1化学组成（ChemicalComposition） 耐火材料的化学组成即耐火材料的化学成分，是从化学意义上构成材料的物质的种类和数量。化学责成是耐火材料的最基本特征

21、之一。耐火材料的最主要功能是抵抗高温，因此多由较高熔点的化合物组成。实际应用较多的是金属的氧、碳、氧的化合物，其中大多数是氧化物。构成耐火材料的物质可分为氧化物及非氧化物两类。 表11常见耐火氧化物的熔点氧化物 Si02A1203 Cr203CaO MgO Zr02 熔点， 1725 2050 2435 2570 2800 2690表12某些复合耐火氧化物的熔点 名称 化学组成 熔点， 莫来石 3A12032Si02 1810 镁铝尖晶石 MgOA如03 2135 镁铬尖晶石 MgOCr203 2180 锆英石 Zr02。Si02 2500 硅酸二钙 2CaO。Si02 2130 镁橄榄石 2

22、MgOSi02 1890 白云石 MgOCaO (低共熔点)2300 表13耐火材料常用非氧化物的熔点 名称 化学组成 熔点， 氮化硼 BN 3000 碳化硼 B4C 2350 碳化硅 SiC 2700 氮化硅 Si3N4 2170 石墨 C 3700 耐火材料是非均质体，有主、副成分之分。通常将占多量的起主要作用的基本成分称为主要成分，而将原料中伴随的夹杂成分和工艺过程中的添加成分称为副成分。副成分又按有意添加以提高制品某方面性能的成分和无意或不得已带入的无益或有害成分，分别称为添加成分及杂质成分。1)主成分主成分通常是我们前面述及的高熔点耐火氧化物或复合氧化物或非氧化物的一种或几种(一般情

23、况下不超过两种)。它是耐火制品的主体，是直接决定材料耐火性能的基础条件。 诹分亟名 主成分的性质是酸性、中性和碱性耐火材料分类的依据，对了解耐火材料的化学性质，判断在使用中它们之间及耐火材料与接触物之间化学作用情况有重要意义。 2）副成分 如前所述，副成分包括添加成分和杂质成分。 添加成分往往是为弥补主成分在使用性能或生产性能或作业性能某方面的不足而使用的，常常称为结合剂、矿化剂、稳定剂、烧结剂、减水剂、抗水化剂、抗氧化剂、促凝剂、膨胀剂等等，它们可能是氧化物，也可能是非氧化物；可能是有机物，也可能是无机物。 添加成分的种类繁多，是当前耐火材料研究的重点对象之一。但它们的共同特点是：1)加入量

24、很少，甚至是极微；2)能明显地改变耐火制品的某种性能和特性；3)对该制品的主性能无严重影响；4)在耐火制品生产中，促进其高温下的反应变化和降低烧结温度。 杂质成分则是由于原料纯度有限而被带入或生产过程中混入的对耐火制品性能具有不良影响的部分。一般来说，K20、Na20及FeO或Fe203都是耐火材料中的有害成分。 另外碱性耐火材料(RO为主成分)中的酸性氧化物(R02)及酸性耐火材料中的碱性氧化物都被视为有害杂质，在高温下都具有强烈的熔剂作用。这种作用使得共熔液相生成温度降低，生成的液相量增加，而且随着温度升高液相量增长的速度加快，从而严重影响耐火制品的高温性能。12矿物组成(Mineralo

25、gical Composition) 耐火材料的矿物组成是指构成材料的矿物相(多为晶体物质)的种类和数量。耐火材料在其化学成分固定的前提下，由于各组分的分布及加工工艺的不同，可造成制品中的物相有种类、数量、晶粒大小、分布、结合状态等的不同。这种显微结构的不同，造成制品性能的差异。例如，二级高铝制品与莫来石制品，在化学成分上基本相同，但其矿物组成不一样，所以其制品的常温及高温性能均有较大差别。因此，耐火材料的矿物组成和显微结构也是决定耐火材料性质的重要因素。 耐火材料的矿物组成中，有主晶相和基质两个部分的区分。 1）主晶相(Main Phase) 主晶相是构成耐火制品结构的主体且熔点较高的晶相物

26、质。除了如前所述要选择熔点较高的单质或化合物外，还希望它们的晶体发育充分、完好，真正发挥出该晶相的耐火性能。常见耐火制品的主晶相见表1-4。表14常见耐火制品的主要成分及主晶相制品类型 主要化学成分主晶相主成分含量， 硅砖Si02鳞石英、方石英Si0293 半硅砖 Si02 A1203 莫来石、方石英 Si0265粘土砖 Si02 A1203莫来石、方石英 Al20330 等高铝砖 A1203 Si02莫来石、方石英 Al203 48-60II等高铝砖A1203 Si02 莫来石、方石英A1203 60-75 I等高铝砖 A1203 Si02 莫来石、方石英 A120375莫来石砖A1203

27、Si02莫来石A1203 70-80 刚玉砖A1203 Si02 刚玉、莫来石A120390 电熔刚玉砖 A1203 刚玉A120398铝镁砖 A1203 MgO 刚玉(或莫来石)、镁铝尖晶石 A120370MgO：810 镁砖 MgO 方镁石 MgO87 镁硅砖 MgO Si02方镁石、镁橄榄石MgO82Si02：510镁铝砖 MgO A1203方镁石、镁铝尖晶石MgO80A1203：510 镁铬砖MgO Cr203 方镁石、镁铬尖晶石MgO40 Cr203：518 铬镁砖 MgO Cr203镁铬尖晶石、方镁石MgO：25-55Cr203：20-35 镁橄榄石砖 MgO Si02镁橄榄石、方

28、镁石MgO：55-65Si02：20-35镁钙砖 MgO CaO 方镁石、硅酸二钙 MgO80 CaO8 镁白云石砖 MgO CaO方镁石、氧化钙MgO74 CaO20 白云石砖 CaO MgO氧化钙、方镁石CaO45 锆刚玉砖A1203 Zr02 Si02刚玉、莫来石、斜锆石锆莫来石砖 A1203 Si02 Zr02莫来石、锆英石锆英石砖Zr02 Si02 锆英石 镁炭砖 MgO C方镁石、无定形炭 (或石墨) 铝炭砖A1203 C刚玉、莫来石、无定形炭(或石墨) 2） 基质(Matrix) 基质是填充在耐火材料制品主晶相之间的结晶矿物和玻璃相。其数量不大，但成分结构复杂，作用明显，往往对制

29、品的某些性质有着决定性的影响。 研究耐火材料的矿物组成必须考虑三方面因素，即原料的加热相变化，制造中配料间相互反应产生的相变化和耐火材料在使用中的相变化。绝大多数耐火制品按其主晶相和基质的成分可以分为两类。一类是含有晶相和玻璃相的多成分耐火制品，如粘土砖、硅砖等；另一类是仅含晶相的多成分制品，基质多为细微的结晶体，如镁砖、镁铬砖等碱性耐火制品。硅酸铝系列的耐火材料其基质多以玻璃相的形式胶结主晶相的晶体颗粒；碱性耐火材料的基质多以微细晶体的形式联结主晶相晶体。两者的显微结构分别如图11a和11b所示。2耐火材料的组织结构 耐火材料是一种非均质体，是由包括晶相和非晶相的固态物质(固相)和气孔(气相

30、)共同组成的。固相与气相的形状、大小、数量、排列分布和结合状况称为耐火材料的宏观组织结构。它表征耐火材料内部的致密和均匀程度。 反映耐火材料组织结构特性，有如下的性能指标。2.1气孔率(Porosity) 耐火材料中的气孔可分为三类，见图21。 1)封闭气孔：封闭在制品中不与外界相通的气孔； 2)开口气孔：一端封闭，另一端与外界相通，能为流体所填充的气孔； 3)贯通气孔：贯通于制品的两面，能为流体所通过的气孔。 通常将开口气孔和贯通气孔合并在一起统称为显气孔或开口气孔。由于开口气孔占总气孔体积的绝大部分，而且对制品的使用性能影响最大，又较易测定，因此在耐火制品的检测标准中，以显气孔率(Appa

31、rent Porosity,简写为AP或AP)表示该指标，即开口气孔(包括贯通气孔)的体积占制品总体积的百分率。计算公式如下： 气孔形成的原因很多，主要有：(1)制品成形时物料中的空气未完全排除；(2)物料水分排除后留下空间；(3)原料煅烧不充分，有些应分解的盐类未完全分解，应灼烧的成分未完全灼烧；(4)物料成分不均匀，高温烧成时收缩不均匀等。但在制备有些轻质隔热制品时，会特意引进一些分布比较均匀的气孔。 气孔是影响制品常温及高温使用性能的重要因素，特别是在高温条件下，气孔率高的制品对外界侵蚀的抵抗力大大降低。2.2吸水率（Water Absorption) 耐火材料开口气孔中所充填的水的质量

32、与该材料干燥后质量的百分比即为吸水率(Water absorption，简写为WA或WA)，以百分率表示。式中， ml干燥试样的质量，g； m3饱和试样在空气中的质量，g；WA吸水率，。 吸水率实质上是反映制品中开口气孔量的一个技术指标。由于吸水率测定简便，在生产实际中常用来鉴定原料煅烧质量。原料煅烧得越好，吸水率数值越低。2.3体积密度(Bulk Density) 体积密度(Bulk Density,简写为B.D.或BD)是指干燥制品的质量与总体积之比，即单位体积(包括气孔)材料的质量，单位用g/cm3表示。 式中， m1干燥试样的质量，g； m2饱和试样的表观质量，g； m3饱和试样在空气

33、中的质量，g； Dl测试温度下，浸渍液体的密度，gcm3； BD体积密度，gcm3。 体积密度是表征制品致密程度的主要指标，密度高时可以减少外部侵入介质(液相或气相)对耐火材料作用的总面积，从而提高使用寿命。但在轻质隔热制品的生产中，为降低热容和热导率，人们又采用各种手段降低制品的体积密度。 上述密度指标采用浸液法测定。部分耐火材料的体积密度和显气孔率见表2-1。表2-1部分耐火材料的体积密度和显气孔率制品名称体积密度（g/cm3）显气孔率（%）普通粘土砖1.8-2.030.0-24.0致密粘土砖2.02-2.2020.0-16.0高致密粘土砖2.25-2.3015.0-10.0硅砖1.80-

34、1.9522.0-19.0镁砖2.60-2.7024.0-22.0 耐火材料中由于气孔的存在而影响了耐火材料的气孔率、吸水率、体积密度、透气度等指标。通过测量试样的质量，再用液体静力称重法测定其体积，就可计算显气孔率、体积密度和吸水率。2.4真密度（True Density）耐火材料的真密度(True Density,简写为TD或TD)表示不包括气孔的在内的单位体积耐火材料的质量，与材料的体积密度并不相同。耐火材料的真密度指标，可以反映材质的成分纯度或晶型转变的程度、比例等，由此亦可以推知在使用中可能发生的变化。2.5透气度(Permeability)透气度是表示气体通过耐火制品难易程度的特性

35、值。它是用一定时间内，由一定压力的气体，透过一定断面和厚度的试样的数量来表示。式中Q气体透过的数量，L； d-试样的厚度，m： A试样的横截面积，m2： T气体透过时间，h；（PlP2）试样两端的压力差，Nm2： K透气度系数，也称透气率LmNh。 影响透气度的因素主要是气孔的构造与状态，耐火制品成形时的加压方向也对其有影响。制品的透气度高，提高了具有侵蚀性流体通过的能力，极大的加快了砌体的侵蚀速度，缩短了砌体的使用寿命。另外透气度高也使热工窑炉的热损失增大，为此一般情况下，希望制品的透气度越小越好。部分制品的透气度如表2-2所示。表2-2部分耐火制品的透气度制品K0.0075（在下列温度下）

36、17250500800 硅质制品1.33.2 1.32.2 1.11.80.771.5粘土质制品 1.93.71.73.01.32.31.02.0 镁质制品 1.8 1.51.31.0锆镁质制品 1.6-4.51.53.11.12.80.892.93耐火材料的力学性能3.1耐压强度(crushing Strength)冷态耐压强度(Cold Crushing Strength,简写为ccs)在室温下，耐火制品试样单位面积上所能承受到不被破坏时的极限压应力。 单位：兆帕MPa(=Nmm2)式中，CCS耐火制品试样的耐压强度，MPa； F直至试样被破坏为止的最大压力，N； A试样承受载荷的截面积，

37、mm2； A1、A2试样上、下受压面的面积。检测设备：机械或液压式试验机。试验机压板应满足下列要求： 1)洛氏硬度58HRC-一62HRC； 2)与试样接触面的平整度误差为003mm； 3)表面粗糙度(平均粗糙度值Ra)为0.8m3.2m。上压板的面积不应超过100cm2，应装有能补偿试样与压板之间微小偏差的球形支座。上压板尺寸不能满足上述要求的试验机，可配合使用辅助的试样适配器(见图31)，将其安装在试验机上下两块压板的中心位置，适配器压板应达到规定的要求，厚度至少为10mm。 加荷速率：每秒钟1.0+0.1N/mm2 通常的试样尺寸：40mm40mm；25mm25mm；50mm50mm。常

38、见耐火制品的冷态耐压强度如图3-2所示。热态耐压强度（HOT Crushing Strength）：耐火试样在指定的高温条件下，单位截面积所能承受到不被破坏的极限压应力。冷态耐压强度对于该制品的生产、运输、使用性能都有极大的影响，而且在多数情况下，也直接地影响到制品的使用寿命；热态耐压强度决定了该制品的使用范围，是耐火材料应用选择的重要依据之一。图3-3给出了不同材质耐火制品的热态 耐压强度曲线；耐火混凝土的热态耐压强度见表3-1。表3-1耐火混凝土的热态耐压强度，MPa粘结剂种类骨料种类800100012001350耐火水泥高铝质20-2515-335-101-2粘土质18-2215-205

39、-91-1.5磷酸高铝质20-3025-316-131-8（1400）粘土质20-3025-308.5-141-10（1400）水玻璃粘土质25-305-8-硅酸盐水泥粘土质10-177-101-2-3.1抗折强度(Modulus of Rupture） 冷态抗折强度（Code Modulus of Rupture，简写为CMOR）：室温下，规定尺寸的长方体试样在三点弯曲装置上受压弯作用不折断时所能承受的极限弯曲应力。三点弯曲加荷装置和试样尺寸示意图如图3-4所示。 抗折强度的计算公式：MOR=3FL/2bh2式中，MOR耐火制品的抗折强度，MPa； F试样断裂时的最大载荷，N; L下刀口支撑

40、辊间的距离，mm； b试样总部的宽度，mm； h试样中部的厚度，mm。 对试样尺寸、允许偏差和刀口的规定见表3-2.表3-2 抗折强度测试对试样尺寸、允许偏差和刀口的规定（mm）试样尺寸lbh宽度b和高度h的允许偏差横截面对边之间的平行度允许偏差顶面与底面之间的平行度允许偏差下刀口之间距离Ls上下刀口的曲率半径2301146523011475180+115+0.52004040+1+0.15+0.25180+115+0.51502525+1+0.1+0.2125+15+0.5注：隔热制品推荐采用标形砖 常见耐火制品的冷态耐压强度和冷态抗折强度之间的关系见图3-5.一般来说，冷态耐压强度高的制品

41、其冷态抗折强度相应也较高。 热态抗折强度(Hot Modulus of Ruture，简写为HMOR)：在规定的高温条件下，单位截面的耐火材料试样在三点弯曲装置上受压弯作用而不折断时所能承受的极限弯曲应力。 热态抗折强度测试所用的试验炉须满足以下条件： (1)一般可用二硅化钼发热元件或碳化硅元件发热元件的电炉； (2)能同时加热弯曲装置和试样，并能按要求的升温速率加热试样； (3)在测试温度下保温时，试样周围的温差在10左右； (4)应设置推送试样的机构，依次把试样置于弯曲装置的下刀口上加热； (5)应设置经过校准的热电偶以测量试验温度； (6)能按试验要求，形成空气或保护性气氛。 含炭耐火材料热态抗折强度的测定还应注意炉中试样周围的气氛应是中性或是还原性的，以保护试样免于被氧化。试验后试样折断处的表面与断面应无氧化变色。为此，应采取下列措施之一：a用气密的炉子，通入压缩氩气或氮气；b.用非气密的炉子(应尽可能密封)，在载样板上以石墨粉埋覆试样(至少试样中部约60cm长在石墨中)，在炉膛底部放置石墨粉的器皿，同时向炉内通入氩气或氮气；c用匣钵以石墨粉埋覆试样。 如检查试样折断处的表面与断面是否氧化变色，可用试样