不定形耐火材料.ppt

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1、能源工程与科学学院能源工程与科学学院 不定形耐火材料的定义不定形耐火材料的定义n由合理级配的粒状和粉状料与结合剂共同组成的，不经成型和烧结而直接供使用的耐火材料称为不定形耐火材料，又名散状耐火材料。n用不定形耐火材料可形成无接缝的整体构筑物，故还称为整体耐火材料。能源工程与科学学院不定形耐火材料的组成n 骨料 粒状料n 掺和料 细粉n 胶结剂 结合剂n 减水剂 为改善可塑性和减少用水量，可加增塑减水剂能源工程与科学学院不定形耐火材料的外形n松散状n浆状n泥膏状能源工程与科学学院不定形耐火材料的分类不定形耐火材料的分类u耐火物料的材质u结合剂种类u工艺特性u比重能源工程与科学学院按工艺特性分类浇

2、注料可塑料捣打料喷射料投射料耐火泥等能源工程与科学学院浇注料n以粉粒状耐火物料与适当结合剂和水等配成，具有较高流动性的耐火材料n以浇注和震实方式施工n结合剂多是水硬性铝酸盐水泥n用绝热的轻质材料制成者称轻质耐火材料能源工程与科学学院可塑料n以粉粒状耐火物料与耐火粘土等结合剂和增塑剂配成，呈泥膏状n在较长时间内具有较高可塑性n施工时可轻捣或压实n经加热可获得强度能源工程与科学学院捣打料n以粉粒状耐火物料与结合剂组成的松散状耐火物料n以强力捣打方式施工能源工程与科学学院喷涂料n以喷射方式施工的不定形耐火材料n分干法施工和湿法施工两种n主要用于涂层和修补炉衬n喷涂料和喷补料能源工程与科学学院投射料n

3、投射方式施工n不定形耐火材料能源工程与科学学院耐火泥n以细粉状耐火物料和结合剂组成的不定形耐火材料n可分为普通耐火泥、气硬性耐火泥、水硬性耐火泥和热硬性耐火泥n若加适当液体制成的膏状和浆状混合料，分别称为耐火泥膏和耐火泥浆n用于涂抹之用时，也称为涂抹料能源工程与科学学院化学和矿物组成n骨料n粉状耐火物料n结合剂的品种n结合剂的数量能源工程与科学学院构筑物或制品的密度n组成材料的性能n组成材料的配比n结合剂性能n结合剂的加入量n施工方法和技术n在烧结前有无化学反应能源工程与科学学院与定型耐材性能区别n 与相同材质的烧结耐火制品相比，多数不定形耐火材料，由于成型时所加外力较小，在烧结前甚至烧结后的

4、气孔率较高n 与相同材质的烧结耐火制品相比，耐侵蚀性稍低n 与相同材质的烧结耐火制品相比，热震稳定性一般较高能源工程与科学学院生产过程及特点p颗粒料的制备p粉料的制备p混合料的混练p原料及成品的检测p生产过程简单，成品率高能源工程与科学学院不定型配套相关设备能源工程与科学学院施工及特点n 根据混合料的工艺特性采用相应的施工方法n 可制成任何形状的构筑物，适应性强，在不宜用砖块砌筑的地方更为适宜n 施工过程简单，生产效率高n 同适当的增强方法并用，可制成坚固的整体构筑物，可避免因接缝而造成的薄弱点n 可对定型制品进行冷态和热态修补，既迅速又经济n 供应快，热能消耗低能源工程与科学学院不定形耐火材

5、料的优点不定形耐火材料的优点u工厂占地面积小，不需要成型和烧成工序，因此基建投资和设备费用均比较低；u劳动生产率比生产耐火砖时高38倍，且环境好，劳动强度低，易操作，普通工人即可胜任；u能源消耗低，仅为生产耐火砖时的1/101/20倍，电力消耗则为1/51/6；u便于贮存和运输，可实现机械化筑炉，其施工效率效率比砌砖时高515倍；能源工程与科学学院不定形耐火材料的结合剂和外加剂不定形耐火材料的结合剂和外加剂p结合剂的作用p结合剂对不定形耐火材料的性能影响p结合剂的分类p各种结合剂的影响机理简介p外加剂的影响机理简介能源工程与科学学院结合剂的作用n不定形耐火材料在使用前未经高温烧结，颗粒之间无普

6、通烧结制品所具有的那种陶瓷结合或直接结合，颗粒之间靠结合剂的粘结作用使其结为整体，并使构筑物或制品具有一定的强度n结合剂是不定形耐火材料的重要组成部分，产品的性能在很大程度上受结合剂的影响能源工程与科学学院对结合剂的要求u结合剂将物料粘结为整个体系取决于本身的凝结硬化性质和与结合物之间产生的粘结作用u应具有良好凝结硬化特性u能形成高度分散和易流动的体系u应具有良好的润湿性u必须具有硬化时的体积稳定性，硬化后的耐火性，以及无其他危害作用能源工程与科学学院 结合剂使用时的注意事项结合剂使用时的注意事项n 熟练掌握各种不定形耐火材料结合剂的特性n 掌握各种结合剂在不定形耐火材料中发生的反应和影响n

7、掌握各种结合剂在高温、侵蚀介质以及其他条件影响下的变化n 充分发挥和利用结合剂的粘结性和其他有利作用，尽量减少和避免结合剂对高温性能可能带来的不利影响能源工程与科学学院结合剂的分类结合剂的分类p化学组成 无机结合剂和有机结合剂p硬化特点 1.气硬性、热硬性、水硬性和陶瓷 2.气硬性、水硬性和热硬性或火硬性p常温和高温所起结合作用的特点 暂时性和永久性能源工程与科学学院气硬性结合剂气硬性结合剂n在大气中和常温下即可逐渐凝结硬化而具有相当高强度的结合剂n通常指结合体经110干燥后其抗折强度大于1.18MPa或大于1.47MPa者n有促凝剂的水玻璃结合剂属于此类n也有将该类结合剂和下面所讲的热硬性结

8、合剂统称为气硬性结合剂能源工程与科学学院热硬性结合剂热硬性结合剂n在常温下硬化很慢和强度很低，而在高于常温但低于烧结温度下可较快地硬化的结合剂n常用的热硬性结合剂有磷酸、磷酸二氢铝和硫酸铝等n也有将该类结合剂和上面所讲的气硬性结合剂统称为气硬性结合剂能源工程与科学学院水硬性结合剂水硬性结合剂n必须同水进行反应并在潮湿介质中养护才可逐渐凝结硬化n常用的硅酸盐水泥、高铝水泥、纯铝酸钙水泥及特种水泥等都属于此类能源工程与科学学院陶瓷结合剂陶瓷结合剂n在常温和中温下不硬化或强度很低，只有在高温下经烧结后才具有相当的强度n也有将陶瓷结合剂称为热硬性或火硬性结合剂的，当其称为热硬性结合剂时，则前面所讲的热

9、硬性结合剂则称为气硬性结合剂能源工程与科学学院暂时性结合剂暂时性结合剂n在施工后仅在常温下能使颗粒之间互相结合为整体n在高温下即分解、挥发或燃烧者n多为有机物结合剂能源工程与科学学院永久性结合剂永久性结合剂n常温下具有结合作用n高温下也具有结合作用n多为无机物结合剂n有些有机物也具有此种作用能源工程与科学学院有机结合剂n有机水溶性结合剂n非溶性结合剂n碳素结合剂能源工程与科学学院有机水溶性结合剂材料p常用的有机水溶性结合剂有糊精、粉状羧甲基纤维素、粉状及液体木质素磺酸类材料、聚乙烯乙醇等p这类结合剂广泛用于定型耐火制品p在不定形耐火材料中常作为辅助结合剂，与其他永久结合剂配合使用能源工程与科学

10、学院非水溶性有机结合剂n 防止水化n 常用的热塑性结合剂有硬沥青类、石蜡、聚丙烯类和尿脘树脂等n 硬沥青：加热过程烟尘大，污染环境n 石蜡：易使制品产生裂纹n 聚丙烯类石油化工产品：粘结性较好，结合强度高，无烟无臭，可广泛应用，但价格较高能源工程与科学学院加入溶剂或以粉状的使用n当以溶剂溶解的方式使用时，一般在常温下混拌和成型，成型后特别是在加热时溶剂挥发，结合剂随之硬化n若以细粉状直接使用，多在热态下混拌和成型n对其中具有在室温和压力作用下能流动的结合剂，也可在常温下干压成型能源工程与科学学院碳素结合剂n碳素结合剂有焦油沥青、石油沥青和酚醛树脂等n这类结合剂由含碳量高，特别是残留碳较多的有机

11、物组成n常温下能使粒状和粉状料粘结为整体，在高温下由于碳素残留于其中而仍起结合作用能源工程与科学学院碳素结合剂的结合特点n 常温下多呈固态或半固态，在加热过程中，一定范围内具有热塑性，随着温度升高，发生分解、接桥、脱氢和缩聚作用，发展为碳素结合，使制品变硬并具有很高冷态和热态强度n 一般热塑性树脂的含碳量较低，在常温下具有一定的强度，随着温度的升高而软化，温度愈高强度愈低，不宜作永久结合剂n 碳素结合剂中含碳量愈高，在粒状和粉状料表面上结合的碳素浓度和在孔隙中残留的碳素也多，使制品的密度和强度愈高能源工程与科学学院无机结合剂n 水泥： 1.纯铝酸盐水泥 2.高铝水泥 3.硅酸盐水泥n 硅酸盐

12、1.水玻璃 2.硅酸乙酯n 磷酸及磷酸盐 1.磷酸铝 2.磷酸钠 3.磷酸 4.磷酸二氢铝n 氯化盐n 硫酸盐能源工程与科学学院铝酸盐水泥p通称高铝水泥，常指铝酸钙为主要成分的水泥p主要化学成分为Al2O3 和CaO ，还有一定量的Fe2O3和SiO2p主要矿物组成为铝酸一钙（CA)、二铝酸钙(CA2)、七铝酸十二钙(C12A7)、钙黄长石（C2AS)和铁铝酸四钙(C4AF)等能源工程与科学学院水泥矿物CA及CA2的水化CaOAl2O3+H2OCaOAl2O310H2O202225252CaOAl2O38H2O+Al2O33H2O35453CaOAl2O36H2O+Al2O33H2OnCA的水

13、化nCA2的水化CaO2Al2O3+H2OCaOAl2O310H2O+Al2O33H2O能源工程与科学学院水化产物的稳定性n在常温下只有C3AH6和Al2O33H2O是稳定的相n六方晶系的亚稳相CAH10和C2AH8只在较低的温度下存在，随温度的提高都转化成C3AH6n在轻微压力和水蒸气存在下更容易发生上述反应能源工程与科学学院其他矿物的水化nC12A7水化按类似于CA的方式进行，超过30只形成成C3AH6和Al2O33H2On水泥中的其他矿物除含铁化合物有与C12A7相似的快速水化作用n钙黄长石（C2AS)无水化作用n- Al2O3在常温下无水化作用能源工程与科学学院水泥的硬化n铝酸盐水泥中

14、各种水化矿物的持续溶解和水化，水泥浆由无水相逐渐形成胶体和水化铝酸钙的结晶而凝结硬化，强度不断增加，形成坚强的水泥石nCA及CA2含量高的普通高铝水泥，开始硬化的时间早，24h可达最高强度，具有快硬高强特性能源工程与科学学院水化产物对强度的影响pCAH10或C2AH8都属六方晶系，晶体呈片状或针状，互相交错重叠结合，可形成坚强的结晶混合体p氢氧化铝凝胶可填充于晶体骨架空隙中，形成致密结构，使水泥石获得很高强度pC3AH6属立方晶系，存在较多的位错等缺陷，且多为粒状晶体，晶体之间结合差，由此种水化产物构成的水泥石强度较低能源工程与科学学院各水化产物的性能及相互转化n CAH10、C2AH8 、C

15、3AH6和Al2O33H2O 的密度分别为1.72、1.95、2.52和2.42，前两种亚稳定相的密度较后两种稳定相低得多n 若前两种亚稳定相转化为后两种稳定相时，使水泥石中游离水分即空隙体积大为增加，晶体结合变弱，强度降低n 前述转化随温度提高而加速，随养护时间延长而充分，因而在夏天气温高时，硬化强度较低n 制品表面水分蒸发，强度下降；大体积制品，其内部发热量大且不易散失，易产生内应力能源工程与科学学院水灰比对水泥石强度的影响n水灰比提高，有利于水化n水分过高，水泥石致密度下降，强度下降n水分过少，水泥石的流动性减低，致密度下降且不利于水化能源工程与科学学院CAH10110CAH6 + AH

16、3 +H2OCAH6 + AH3225295C12A7+Ca(OH)2+AH+Al2O3+H2OC12A7+Ca(OH)2+AH+Al2O3510550C12A7+CaO+Al2O3+H2OC12A7+CaO+Al2O3C12A7+CA+Al2O3C12A7+CA+Al2O3C12A7+CA+CA2+CA66001100主要水化物可能发生的反应能源工程与科学学院水化和脱水过程中体积变化水化和脱水过程中体积变化u水化物的转化和脱水过程中，转化前后的固体实体积变化很大u当发生3CAH10 C3AH6 + 2AH3 + 18H2O反应时，实体积要减少约一半u当发生C2AH8 2C3AH6 + AH3

17、 +9H2O反应时，实体积要减少约2/3uC3AH6 和AH3的脱水也与此相似能源工程与科学学院加热过程中强度的变化加热过程中强度的变化n 一般来说，浇注料烘干后的耐压强度较常温下养护而未烘干的试样的耐压强度低1550%n 再加热，因结晶水大量脱出和晶型转化，强度继续降低，300耐压比烘干的降低18 25%n 脱水过程完成后，强度随温度的变化趋于平缓n 在8001000，膨胀使结构趋于密实，分解产物发生新化合反应，热态强度有所提高n 高于1000，液相大量出现，冷态强度显著增加，热态强度因液相作用又再度下降能源工程与科学学院铝酸盐水泥的耐火性能铝酸盐水泥的耐火性能n 铝酸盐水泥是一种永久性结合

18、剂，其耐火性能的优劣对不定性耐火材料的影响极为重要n 含Fe2O3愈高，耐火性愈低n 含CaO愈高，耐火性愈低n 含Al2O3愈高，耐火性愈高n 普通高铝水泥只宜在1300使用，稍好一点的可在1500 使用，低钙高铝水泥可在1600使用能源工程与科学学院铝酸盐水泥的应用p浇注料p喷射料p投射料p耐火泥p不宜与易水化的碱性瘠性料配合，与其他各种粒、粉状材料可结为坚固的整体能源工程与科学学院能源工程与科学学院硅酸盐结合剂硅酸盐结合剂n水玻璃 无机硅酸盐，许多钠硅酸盐混合物，有原硅酸钠（2Na2OSiO2) 、正硅酸（Na2OSiO2 ) 、二硅酸钠（Na2O2SiO2) 等，也可能含有游离氧化硅。

19、n硅酸乙酯： 有机硅酸盐，其化学式为Si(OCH3CH2)4能源工程与科学学院水玻璃的模数和性能u水玻璃的一般化学式为（Na2OnSiO2) 或Na2OnSiO2xH2O，式中n为氧化硅和氧化钠的分子比，统称模数u在工业生产的水玻璃中，n多在0.54之间，1以下为结晶质，1以上为非结晶质，其密度和熔点不固定，与模数有关；在模数为4以内的范围，密度随二氧化硅含量的提高而提高u耐材使用的多为23的非晶质;不定形耐材多使用粘稠状水玻璃，密度为1.301.40g/cm3能源工程与科学学院水玻璃的凝结与硬化n 在常温下，凝结和硬化很缓慢，为促进其硬化，常加入一定量的促硬剂n 常用促硬剂有氟硅酸钠、氯化铝

20、和聚合氯化铝、磷酸、磷酸铝和聚合磷酸铝等；一般用氟硅酸钠，有毒，加入量为水玻璃的1012%n 加入酸或含金属离子的外加物，使水玻璃碱溶液发生中和作用，加速硅酸钠的水解，使硅氧凝胶不断析出并凝聚n 硅氧凝胶经凝聚和重结晶促进水玻璃的硬化能源工程与科学学院水玻璃的应用n不宜同极易水化的白云石材料配合，与其他任何机械材料均可配制成各种不定形耐火材料n由水玻璃结合的不定形耐火材料，不宜水浸和受潮n钢包浇注料、抗酸浇注料及喷补料等能源工程与科学学院磷酸及磷酸盐结合剂n 磷酸 正磷酸（H3PO4) 、焦磷酸（H4P2O7)和偏磷酸（HPO4)等n 磷酸铝 磷酸二氢铝 Al(H2PO4)3、磷酸氢铝 Al2

21、(HPO4)和正磷酸铝AlPO4等n 磷酸钠 磷酸二氢钠（NaH2PO4)、三聚磷酸钠和六偏磷酸钠等能源工程与科学学院正磷酸的粘结性n 正磷酸本身无粘结性n 与耐火材料接触后可反应生成磷酸盐，表现出良好的粘结性n 使用磷酸作粘结剂时，耐火材料粒料和粉料的性质和粒度对粘结作用形成的速度和强度有影响 1.强碱性氧化物 2.弱碱性或无定形氧化物 3.中性氧化物 4.酸性或化学惰性氧化物能源工程与科学学院磷酸及磷酸盐结合的实质n除与被结合材料之间的化学反应以外，主要是酸式盐的聚合及粘附作用造成的n磷酸盐的聚合就是由磷酸基离子以各种方式将其连接成长链、平面网状或空间骨架结构的大分子n磷酸基PO4中的氧起

22、联结作用，并因这种聚合作用，使其凝结硬化能源工程与科学学院磷酸对强度及高温性能的影响n使用磷酸和磷酸盐作结合剂制成的结合体硬化以后，在烧结前一个相当宽的温度范围内，具有相当高的结合强度n磷酸盐结合剂中许多品种在高温下无助熔作用，且有助于耐火材料的烧结，对材料的高温性能有利能源工程与科学学院磷酸铝n 是耐火材料中最广泛应用的一种磷酸盐结合剂n 以磷酸为结合剂制备含氧化铝的不定形耐火材料时，实际起作用的也是磷酸铝n 酸式磷酸铝是可溶的，具有正常的胶凝性，以磷酸二氢铝为最强，正磷酸铝是不溶于水的，大量生成可导致混合料早凝。n 磷酸铝结合剂只在大大高于常温下（约500）才可获得相当高强度，故称为热硬性

23、结合剂能源工程与科学学院磷酸铝的凝结和硬化u若结合剂的主要组分为Al(H2PO4)3，常温下可溶于水，若用以组成混合料，可使混合料长期保证可塑性u加热到一定温度，酸式磷酸铝可变成焦磷酸铝和偏磷酸铝并发生聚合作用u偏磷酸铝聚合物存在于400590以上，此种新化合物的形成和聚合以及同时形成较强的粘附作用，使结合体获得强度，另由于AlPO4 的形成，也使结合体的强度得到提高。能源工程与科学学院磷酸铝的促硬n 能与磷酸或酸式磷酸盐迅速反应，并生成粘结物而又不含助熔作用的碱性或活性氧化物n 加入电熔或烧结氧化镁、氧化钙等n 加入含有结合状态碱性氧化物的材料，如含有铝酸钙的高铝水泥等n 促硬效果与促硬剂化

24、学组成金属阳离子碱性的强弱和活性的高低有关，也与其分散度和引入的数量和形式有关。能源工程与科学学院磷酸铝的缓凝为了使混合料在相当长的保存期具有可塑性，并保证所用磷酸铝结合剂在此期间内不凝结降低耐火材料的活性掺入适当数量的非活性物质包覆耐火材料颗粒的表面，阻止或延缓结合剂与耐火材料之间的反应等掺入多价络合物：如草酸、柠檬酸、酒石酸以及其他许多有机酸等掺入某些无机物 ：如氧化铬等能源工程与科学学院磷酸铝硬化体的烧结磷酸铝硬化体的烧结n 当磷酸铝硬化体的P2O5全部挥发后，耐火材料的高温性能已无磷酸铝的直接影响，但由于活性三氧化二铝的形成，对结合体的烧结及制品的热态和冷态等性能都有积极作用n 磷酸铝

25、结合高铝耐火材料经高温烧结后，含有较多的玻璃相，随二氧化硅含量的增加，玻璃相含量也增加。其既利于固相烧结也利于液相烧结，气孔率较低，常温强度、弹性模量、抗渣性和耐磨性较好，但高温强度较低。能源工程与科学学院磷酸铝的应用酸性或中性耐火材料结合剂浇注料可塑料捣打料喷射料投射料耐火泥能源工程与科学学院磷酸钠n磷酸钠和聚磷酸钠作为耐火材料的结合剂必须具有适当的凝结硬化速度，硬化后应具有相当高的强度n作为结合剂，其性质除与其本身性质和浓度有关外，还与结合物的组分和活性及外加剂的种类和反应条件有关n常用的磷酸钠和聚磷酸钠结合剂有磷酸二氢钠、三聚磷酸钠及六偏磷酸钠能源工程与科学学院三聚磷酸钠和六偏磷酸钠三聚

26、磷酸钠和六偏磷酸钠n 作为碱性耐火材料的结合剂，无论制成喷射料或耐火制品，硬化速度快，强度也高，还可以防止水泥或MgCl2、MgSO4等溶液因水合物脱水而大量收缩和开裂。n 用六偏磷酸钠与其他缓凝材料配合可作为碱性浇注料的结合剂，硬化正常，产品强度高；n 与促凝剂配合可用以结合中性或惰性耐火材料。能源工程与科学学院磷酸二氢钠与聚磷酸钠的特性n 磷酸二氢钠作为耐火材料的结合剂，在常温下不宜硬化且凝结硬化速度不好控制，而玻璃态的聚磷酸钠和聚偏磷酸钠在常温下的硬化速度较正常，因而在生产不定形耐火材料时，常用聚磷酸钠作结合剂n 聚磷酸钠的凝结硬化，除与耐火材料发生化学反应形成新的产物外，主要产生聚合作

27、用形成大分子和凝聚体及与结合物之间产生较强粘附作用能源工程与科学学院磷酸钠的耐高温性能n磷酸钠的熔点较低，但对结合耐火材料的高温性能影响不大n可与一些被结合材料之间发生反应，且新产物的熔点较高n反应过程中所形成的Na2O可成为碱蒸气逸去，避免或减轻了对耐火材料高温性能带来的危害能源工程与科学学院磷酸钠或聚磷酸钠结合耐材性能n 在加热过程中，可发生有助于提高强度的聚合作用，不会发生严重的脱水分解，也不会发生因物象转化而使结合体结构疏松，使结合剂丧失结合能力，使其在常温到中温的大范围内热态强度很高，冷态强度也无明显降低，只有在高温下当液相出现以后，热态强度才有所降低n 在热震作用下的体积和结构稳定

28、性较高，可能产生的热应力较低，结合强度和断裂韧性较高，因而具有良好的热震稳定性能源工程与科学学院磷酸钠的应用主要用于碱性耐火材料镁质白云石质镁铬铬镁镁橄榄石质铬质锆英石质能源工程与科学学院氯化镁氯化镁p氯化镁的溶液及溶液与某些耐火材料反应的产物具有胶凝作用p在高温下可分解并残留为氧化镁，而氧化镁具有相当高的熔点，且与耐火材料反应也无助熔作用。p分解产物还可助于耐火材料的烧结及其他高温性能p在配制耐火材料结合剂时，溶液的密度一般控制在1.24g/cm3左右能源工程与科学学院氯化镁的应用氯化镁的应用n镁质耐火材料n镁铬质耐火材料n铬镁质耐火材料n耐火材料的品种包括浇注料、捣打料和耐火泥等不定性耐火

29、材料和机制砖等定型耐火材料能源工程与科学学院聚合氯化铝的应用聚合氯化铝的应用 在氯化盐结合剂中，还广泛采用聚合氯化铝Al(OH)nCl6-nm作为生产高铝质和锆质结合镁铝尖晶石和其他中性耐火材料的结合剂。l捣打料l浇注料l耐火泥l涂料能源工程与科学学院硫酸铝硫酸铝p硫酸铝的溶液及溶液与某些耐火材料反应的产物具有胶凝作用p在高温下可分解并残留为氧化铝，而氧化铝具有相当高的熔点，且与耐火材料反应也无助熔作用。p分解产物还可助于耐火材料的烧结及其他高温性能p在配制耐火材料结合剂时，溶液的密度一般控制在1.201.30g/cm3能源工程与科学学院硫酸铝的应用硫酸铝的应用浇注料可塑料捣打料喷射料投射料耐

30、火泥酸性或中性耐火材料结合剂常与其他结合剂配合使用能源工程与科学学院外加剂外加剂n外加剂是指不定型耐火材料中除耐火的瘠性料（粒状和粉状料）和耐火粘土等塑性料以及结合剂等主要原料以外，在配制过程中掺入的用以改善不定型耐火材料性能的物质。n不定型耐火材料常用的外加剂有减水剂、调凝剂（促凝剂、早强剂和缓凝剂）、加气剂、膨胀剂、缓蚀剂。 能源工程与科学学院减水剂n 表面活性物质，加在浇注料、耐火泥与水的混合浆体，可降低体系加水量及提高材料可塑性n 常用的不定型耐火材料减水剂有木质素系减水剂和萘系减水剂n 木质素系减水剂，以木质素磺酸钙为主，简称M减水剂,用量占水泥量的0.25%左右n 以精萘为主成分的

31、减水剂，简称FDN减水剂，用量占水泥量的0.50.75%n 萘系减水剂主要以甲基萘为主成分的减水剂，简称MF减水剂，用量占水泥量的0.50.7%能源工程与科学学院减水剂的减水机理减水剂的减水机理p减水剂的憎水基团吸附于水泥颗粒表面，而亲水基团指向水溶液，构成了单分子或多分子吸附膜，使水泥表面上带有相同符号的电荷p在电性斥力的作用下，使水泥颗粒起分散作用及水泥水体系处于相对稳定的悬浮状态，使水泥在加水初期形成的凝聚结构被破坏，将水泥浆体凝聚结构中被水泥颗粒包围的游离水释放出来，达到减水目的。能源工程与科学学院减水剂对浇注料可塑性的影响减水剂对浇注料可塑性的影响p减水剂的加入，能增加水分子沿水泥颗

32、粒毛细管向水泥颗粒内部渗透作用和使水泥颗粒表面形成一层稳定的溶剂化水膜，在颗粒间起润滑作用。p由于加入减水剂所引起的吸附分散、润湿和润滑作用，加水后的浇注料可塑性可显著得到改善 能源工程与科学学院减水剂对浇注料性能的影响减水剂对浇注料性能的影响n密度n强度n耐侵蚀性n热震稳定性n荷软 能源工程与科学学院调凝剂调凝剂n调凝剂是调节不定型耐火材料凝结和硬化速度的外加剂。n促凝剂 促硬剂 早强剂n缓凝剂能源工程与科学学院促凝剂促凝剂n可使结合剂的凝结硬化速度加快，但并不改变结合剂反应产物的组成和性能n可使结合体早期强度增长，但对后期不一定有积极作用，因此，促凝剂也常称促硬剂n可根据结合剂性能选用不同

33、的促凝剂能源工程与科学学院缓凝剂缓凝剂n 可使结合剂的凝结硬化速度放慢，但并不改变结合剂反应产物的组成和性能n 有缓凝作用的外加剂主要有酒石酸、酒石酸钾钠、柠檬酸、水杨酸等羟基羟酸类；糖密、含氧有机酸、多元醇等多羟基碳水化合物和木质素磺酸钠、木质素磺酸钙等有机物n 大多是表面活性物质，也有减水增塑作用n 可根据结合剂性能用可溶性无机盐能源工程与科学学院缓蚀剂缓蚀剂n 减缓金属锈蚀的外加剂n 有的酸性化学结合剂可与其中的金属产生对其结构和性质带来危害的蚀锈反应，为避免此种危害，可加入少量抑制此种反应的缓蚀剂n 常用的无机缓蚀剂为亚硝酸盐。有机缓蚀剂多为苯甲酸盐，其用量一般为结合剂的5%以下，有的

34、甚至在1%以下n 对以磷酸配制含有钢纤维的不定形耐火材料更为必要 能源工程与科学学院膨胀剂n为提高不定形耐火材料结合体的体积稳定性，减缓在高温下体积收缩的危害，常加入少量能产生一定体积膨胀抑制收缩效应的膨胀剂n常用的膨胀剂有蓝晶石、硅线石、红柱石及硅石等能源工程与科学学院助熔剂助熔剂为促进不定形耐火材料的烧结矿化剂硼酸金属分解产物矿物等能源工程与科学学院其他添加剂n防爆剂n加气剂n泡沫剂n氧化剂n抗氧化剂等能源工程与科学学院 耐火混凝土u由耐火骨料、耐火粉料和胶结剂或另掺外加剂按一定比例组成，经过搅拌，成型和养护后，可直接使用的耐火材料称为耐火混凝土。u它既具有建筑混凝土的优点，又具有耐火材料

35、的特点。能源工程与科学学院耐火混凝土的分类u定型制品：包括振动、机压、捣打和振动加压等制做方法生产的予制构件、予制块和不烧砖等。u散状材料：包括耐火骨料、耐火粉料和胶结剂等以及上述几种原材料按比例组成的混合物，以散状形式出厂。能源工程与科学学院耐火混凝土的分类耐火混凝土的分类u根据所用的胶结材料不同可以分为：硅酸盐水泥耐火混凝土；铝酸盐水泥耐火混凝土；水玻璃耐火混凝土；磷酸和磷酸盐耐火混凝土。u根据硬化条件可以分为：水硬性，气硬性和热硬性混凝土三种。能源工程与科学学院u耐火骨料是耐火混凝土中的耐火基体，用量最多，起骨架作用，其组成和性质以至大小等对耐火混凝土的性质有很大的影响。u骨料的最大颗粒

36、直径与砌体的使用温度、厚度、形状和大小、以及耐磨性等有关，通常为最小尺寸的1/6和1/7，一般情况取1015，最大为25左右u骨料的颗粒大小对耐火混凝土的热稳定性、高温收缩和强度有较大的影响。耐火骨料的作用及选用耐火骨料的作用及选用能源工程与科学学院掺和料的选用掺和料的选用u掺合剂是细磨的粉料，化学矿物组成与骨料相同或相近，其粒度小于0.088的占70以上。u掺合剂的作用是填充空隙，提高混凝土浆料的和易性，增加致密度，减小收缩。同时掺合料可与某些无机胶结料发生反应，生成有胶凝性能的物质，使耐火混凝土具有强度和高温性能能源工程与科学学院结合剂的选用结合剂的选用u结合剂结合剂就是把散状的骨料和掺合

37、料胶结固化后形成坚硬的混凝土的材料。u结合剂结合剂的种类和用量对混凝土的性能影响很大。加入量要适当，只要把骨料和掺合料紧密的胶结起来，使混凝土具有一定的强度即可。加入过多会增加耐火混凝土的高温收缩和降低荷重软化温度，因而降低使用温度。能源工程与科学学院搅搅 拌拌u耐火混凝土的搅拌应采用机械搅拌u人工搅拌不但劳动强度大、效率低，而且混合不均匀，搅拌不充分，制造出的耐火混凝土质量低。u搅拌时的加水量用水灰比表示： 水灰比水/（水泥粉料（混合料） 能源工程与科学学院成成 型型u耐火混凝土的成型很方便，可以在施工现场直接浇灌，也可以制成预制件，小块制品可以采用机压成型，大件则宜采用振动或捣固成型u机压

38、和振动成型适用于制造予制块，捣固法既可以制造予制件，也可用于现场施工，一般采用风镐捣固以提高质量。能源工程与科学学院几种耐火混凝土的养护方法几种耐火混凝土的养护方法胶结材料 养护方法硅酸盐水泥浇水或浸水7天，或80蒸汽养护840小时磷酸和铝酸盐自然干燥（湿度75，室温25）710天，最好缓慢加热到350400 矾土水泥 成型后46小时以后浇水养护3天水玻璃在1530 的干空气中养护一周左右，或用高温空气干燥能源工程与科学学院烘烘 烤烤n 浇注料施工完在使用前一般应进行一次烘烤，排出物理水和结晶水，使其体积和某些性能达到在使用时的稳定状态，大到某种程度的烧结n 烘烤制度是否恰当，对使用寿命有很大

39、影响n 制定烘烤制度的原则是升温速度与可能产生的脱水及其他物相变化相适应，在急剧产生上述变化的温度范围，应缓慢升温或保温合适时间n 若烘烤不当，极易产生严重裂纹，甚至松散倒塌，在特大特厚部位甚至可能发生爆炸能源工程与科学学院烘烤曲线烘烤曲线p室温150 1020/hp150 保温24hp150350 1530/hp350 保温24hp350600 1632 /hp600 保温24hp600工作温度 2040/h能源工程与科学学院能源工程与科学学院能源工程与科学学院能源工程与科学学院能源工程与科学学院能源工程与科学学院能源工程与科学学院能源工程与科学学院能源工程与科学学院硅酸盐水泥的特点及应用硅

40、酸盐水泥的特点及应用n取材容易，价格低廉n广泛应用于温度在1200以下热工设备n特别适用于高温热工设备的基础和底板n烟道n烟囱n热储矿槽能源工程与科学学院铝酸盐水泥混凝土应用铝酸盐水泥混凝土应用各种加热炉无渣侵蚀的热工设备电厂耐磨料铁沟浇注料钢包、中间包浇注料透气砖出钢槽和出铁槽等能源工程与科学学院磷酸盐混凝土应用出钢槽和出铁槽水泥窑头炼焦炉加热金属的均热炉修补等能源工程与科学学院镁碳质浇注料镁碳质浇注料n由于镁砂易水化且含碳，镁碳质浇注料使用含碳较高的有机结合剂n主要应用于受碱性熔渣侵蚀的冶炼炉中n转炉大面修补料n电炉修补料n钢包浇注料等能源工程与科学学院无水泥浇注料无水泥浇注料n不含水泥的

41、浇注料n水玻璃浇注料n硫酸铝浇注料n铝镁钢包浇注料n铝-尖晶石钢包浇注料等能源工程与科学学院能源工程与科学学院可塑料可塑料n以耐火粉料和骨料为主n加入适当的结合粘土或化学胶结剂n掺少量外加剂n加水经过充分混练而制成的硬泥膏状n在较长的时间内保持较高可塑性n不定性耐火材料。能源工程与科学学院特特 性性n高温强度高n热震稳定性好n使用时耐剥落性强n施工方便 能源工程与科学学院磷酸盐可塑料磷酸盐可塑料n磷酸盐可改善耐火可塑料的施工性能和高温性能n磷酸（盐）易与骨料、粉料和粘土反应而逐渐失去塑性，使可塑料变硬。n为采用有机酸（如草酸等），糊精等外加剂，可保证可塑料的塑性。能源工程与科学学院可塑料的生产

42、可塑料的生产n 混练以前的工序与耐火砖的生产相似。n 混练好的料经过一昼夜或更长时间困料，不仅能消除拌和物中的部分气体，还能增加可塑性。n 泥料经过挤泥机的揉搓挤压作用，可以混合的更好，并且更为密实，对提高可塑料质量很有好处。切坯后即可使用，亦可严密包装后置于阴凉仓库内贮存待用。n 正常情况下热硬性可塑料能够保存六个月左右，气硬性可塑料能保存36个月能源工程与科学学院改善可塑料可塑性的方法n 采用有机胶结剂是利用其粘性来改善耐火可塑性的塑性，延长贮存期，提高干燥后的强度。n 加入少量的外加剂，如木质素磺酸盐、有机酸、纸浆、木糖浆等主要是改善和提高耐火可塑料的塑性性能和高温性能，其加入量一般不超

43、过干料重的1%。它的用量虽少，但对耐火可塑料的性能改善却较为明显，同时还可减少结合粘土粉的加入量。 能源工程与科学学院可塑料的施工n耐火可塑料的施工与混凝土不同n应选择并安装好锚固件或模板n在捣打成型以后，还要进行修整和工作面的处理n做好膨胀缝和通气孔等能源工程与科学学院锚固件的种类及安装锚固件的种类及安装n 锚固件有金属和耐火材料两类，n 前者适宜在较低温度下工作，不宜使用低碳钢，应尽量采用合金钢。n 耐火材料锚固件有粘土质和高铝质等，视温度的高低而选定。n 安装锚固件时，一般与炉壳和钢结构连接牢固，并使它与耐火可塑料紧密接触。否则失去作用，甚至从锚固砖周围冒火，烧坏锚固螺栓或钢结构。能源工

44、程与科学学院可塑料的施工可塑料的施工n 耐火可塑料一般采用风镐或捣打机捣打施工，锤头应加橡皮衬垫，捣打要连续进行。n 捣打方向要和炉衬的工作面平行，即垂直墙应垂直捣打，炉顶为水平方向捣打。这样可以减少衬体的分层剥落现象。n 捣打时每隔13米留设一条膨胀缝，其宽度为23.n 为防止膨胀材料吸水而影响炉衬质量，一般采用塑料波形板为宜。能源工程与科学学院可塑料的修整可塑料的修整n 捣打后工作面的处理十分重要，这包括表面修整，开排气孔，切膨胀缝等等。n 与模板接触的光滑表面应用刮刀或铁刷扒毛，露出内部气孔，以便在干燥和烘烤过程中使水分顺利排除。n 用直径为34铁丝垂直于工作面扎排气孔，孔深为衬体厚度的

45、1/2至2/3，间距为150 200.n 刀切的膨胀缝深度为衬体的三分之一至四分之一，缝宽为35，间距为11.5m 能源工程与科学学院可塑料的烘炉可塑料的烘炉n耐火可塑料施工结束后，应尽快烘炉n烘炉前要检查衬体表面是否变干。如变干应浇水养护，然后在点火烘炉n烘炉时，在低温下（600以下）阶段要缓慢进行n总烘炉时间要比耐火混凝土的多46天 能源工程与科学学院可塑料的应用可塑料的应用加热炉均热炉退火炉渗碳炉烧结炉小型电弧炉的炉盖烧嘴等能源工程与科学学院捣打料捣打料n 捣打料是耐火骨料和粉料，加入适量结合剂，经合理级配和混练而制成的松散状不定形耐火材料n 捣打料的中粒度和粉料比例较高，结合剂和其他组

46、分较少n 捣打料主要用于与熔融物直接接触之处，要求具有高的体积稳定性、致密性和耐侵蚀性n 通常采用经高温烧结的材料，用于感应炉者还应具有绝缘性能源工程与科学学院捣打料结合剂的选择捣打料结合剂的选择酸性：硅酸钠、硅酸乙酯和硅胶等碱性：氯化盐、硫酸盐、磷酸盐、碳结合等铬质：芒硝等高铝质或刚玉质：磷酸、磷酸二氢铝、氯化盐、 硫酸盐等低铝硅酸铝质：软质粘土或加少量上一项结合剂含碳质干式捣打料能源工程与科学学院捣打料性质捣打料性质u捣打料在成型前无粘结性，须以强力捣打可获得密实的结构u多数捣打料未烧结前的常温强度较低，中温强度也不高，只有在加热时烧结或使结合剂中含碳化合物焦化后才获得强的结合u在高温下具

47、有较高的稳定性和耐侵蚀性u使用寿命取决于使用前的预烧或在第一次使用时的烧结质量，若加热面烧结为整体而无龟裂并与底层不分离，则使用寿命可得到提高能源工程与科学学院捣打料的施工和使用捣打料的施工和使用p捣打料可在常温下施工，但当采用热塑性有机材料作结合剂时，采用热拌和热捣施工p成型后，针对混合料的硬化特点，采用不同加热方式促其硬化和烧结p其烧结既可在使用前预先进行，也可在第一次使用时采用合适热工制度来实现能源工程与科学学院不同结合剂的烘烤不同结合剂的烘烤n 对含无机质化学结合剂者，硬化达相当强度后可拆模烘烤n 对含热塑性碳素结合剂者，待冷却具有相当强度后再脱模，脱模后在使用前应迅速加热使其焦化n

48、对不含常温下硬化结合剂者，常在捣实后带模进行烧结；如硅质捣打料制造电感应炉炉衬时，将混合料填入铁芯模外捣实后，即可通电加热烧结能源工程与科学学院喷射料喷射料n喷射料是供以压缩空气为动力的喷射机具进行喷射施工用的不定形耐火材料n广泛应用于冶金炉衬的修补工作，因此也常称喷补料n既可在冷态下用于构筑和修补炉衬以及涂覆成保护层，也可用在热态下修补炉衬能源工程与科学学院能源工程与科学学院与其他施工方法相比的优点与其他施工方法相比的优点n在冷态施工时，与浇注方式相比，工期短，在高空施工勿需模型与支架，可获得结构致密的构筑物n在热态下修补，对损坏处可及时修补并延长使用寿命，使生产率得到提高，有时还可使耐火材

49、料的单耗降低能源工程与科学学院喷射料的组成喷射料的组成n 粒状和粉状料n 结合剂n 助熔剂 加入少量助溶剂，以利于其快速烧结n 水分 应根据喷射层的质量和厚度的要求以及喷射机具的性能和操作技术等权衡确定能源工程与科学学院颗粒级配对喷补的影响颗粒级配对喷补的影响n 颗粒级配不仅对喷射层的结构密实性有影响，对附着性和回弹损失的高低也有很大关系n 湿法喷射料的颗粒过粗或粗粒过多或过少，对喷射层的密度都不利，而且颗粒粗和粗粒多则导致回弹损失较大，在一定范围内，附着率随细粉含量的增加而提高n 干式喷射料以粗粒较多和细粒较少为宜，通常湿法喷射料以3mm以下为宜，干法的可用67 mm或更大能源工程与科学学院

50、结合剂结合剂p冷态喷射料有时可用水泥p热态喷射料不宜采用水泥，水泥的高温附着性较差，快速凝结的化学结合剂，不仅可使喷射层迅速地获得必要的强度，而且会与低衬迅速地结合成牢固的整体，避免从炉衬之上滑落p化学结合剂中硅酸钠的附着率较高，磷酸盐的中温强度很高且耐侵蚀性较强能源工程与科学学院加水量加水量n 加水较多，喷射料的粘度小，有利于操作，但对喷射层的体积稳定性、结构密实性、强度、热震稳定性及炉子的热效率有不利影响。另外加水量多，则热态喷射时，水分的汽化使喷射层的烧结延缓，冷态喷吹时，喷射层的干燥速度降低n 加水较少，喷射料缺乏粘结性，回弹损失大，附着率低，n 两种情况都对喷射层的形成过程都不利能源