热处理设备常用材料.ppt
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1、热处理设备热处理设备主讲主讲教师:教师:范涛范涛北华航天工业学院北华航天工业学院 金属材料工程教研室金属材料工程教研室内内 容容:重重 点:点:要要 求:求:炉用耐火材料、保温材料、耐热金属材料炉用耐火材料、保温材料、耐热金属材料各种筑炉材料的性能和用途;各种筑炉材料的性能和用途;通过本次课的学习,在了解各种筑炉材通过本次课的学习,在了解各种筑炉材料性能特点的基础上,能正确的选用。料性能特点的基础上,能正确的选用。第二章第二章 热处理设备常用材料热处理设备常用材料12/27/20222 耐火材料的性能可以分为物理性能和工作性能。耐火材料的性能可以分为物理性能和工作性能。物理性能:物理性能:物理
2、性能:物理性能:体积密度,真比重,气孔率,吸水率,透体积密度,真比重,气孔率,吸水率,透气性,耐压强度,热膨胀性热性,导电性,热容量等。气性,耐压强度,热膨胀性热性,导电性,热容量等。工作性能:工作性能:工作性能:工作性能:耐火度,高温结构强度,化学稳定性,体耐火度,高温结构强度,化学稳定性,体积稳定性,耐急冷急热性等。积稳定性,耐急冷急热性等。2 21 1 耐火材料耐火材料 凡是能够抵抗高温并承受在高温下所产生的物理、化凡是能够抵抗高温并承受在高温下所产生的物理、化学作用的材料,统称为耐火材料。学作用的材料,统称为耐火材料。一、耐火材料的性能一、耐火材料的性能一、耐火材料的性能一、耐火材料的
3、性能1 1 1 1耐火度耐火度耐火度耐火度 耐火度是耐火材料抵抗高温作用的性能,表示材料受耐火度是耐火材料抵抗高温作用的性能,表示材料受热后软化到一定程度时的温度。热后软化到一定程度时的温度。12/27/20223按耐火度的不同,可将耐火材料分为:按耐火度的不同,可将耐火材料分为:(1)普通耐火材料:普通耐火材料:普通耐火材料:普通耐火材料:耐火度为耐火度为耐火度为耐火度为15801770158017701580177015801770;(2)高级耐火材料:高级耐火材料:高级耐火材料:高级耐火材料:耐火度为耐火度为耐火度为耐火度为17702000177020001770200017702000
4、;(3)(3)特级耐火材料特级耐火材料特级耐火材料特级耐火材料:耐火度为耐火度为耐火度为耐火度为2000200020002000以上。以上。以上。以上。耐火材料的耐火度主要决定于成分,它不是熔耐火材料的耐火度主要决定于成分,它不是熔 点,也点,也不是实际使用温度。见下表不是实际使用温度。见下表3-1砖砖的名称的名称粘土粘土砖砖轻质轻质粘土粘土砖砖高高铝砖铝砖硅硅砖砖镁砖镁砖耐火度(耐火度()使用温度(使用温度()1610173013001400167017101150140017501790165016701690171016001650200016501670表表3131耐火材料的耐火度和使
5、用温度耐火材料的耐火度和使用温度12/27/20224荷重软化点荷重软化点 是作为评定耐火材料高温结构强度的指标。是作为评定耐火材料高温结构强度的指标。荷重软化点是指在固定的压力下,耐火材料开始荷重软化点是指在固定的压力下,耐火材料开始变形及变形到一定程度时的温度。见表变形及变形到一定程度时的温度。见表3-2 在这个压力下按一定的加热速度升温,测出试在这个压力下按一定的加热速度升温,测出试样开始变形的温度称为荷重软化开始点;试样压样开始变形的温度称为荷重软化开始点;试样压缩变形达缩变形达4、40%的温度,称为荷重软化的温度,称为荷重软化4或或40%的软化点。一般情况下耐火材料的使用温度的软化点
6、。一般情况下耐火材料的使用温度应低于荷重软化点。应低于荷重软化点。2 2高温结构强度高温结构强度 荷重软化点荷重软化点12/27/20225耐火材料名称耐火材料名称粘土粘土砖砖高高铝砖铝砖硅硅砖砖镁砖镁砖荷重荷重软软化开始点化开始点()1250140014001530 16201650 14701520表表3232耐火材料荷重软化点耐火材料荷重软化点12/27/20226 3 3高温下的化学稳定性高温下的化学稳定性 它是指耐火材料在高温下抵抗熔渣、熔盐、电热体、它是指耐火材料在高温下抵抗熔渣、熔盐、电热体、炉内气氛等的化学作用和物理作用的性能。表炉内气氛等的化学作用和物理作用的性能。表3-3列
7、举出列举出熔剂和气氛对一些耐火材料的影响。熔剂和气氛对一些耐火材料的影响。4 4耐急冷急热性(热震稳定性)耐急冷急热性(热震稳定性)耐急冷急热性(热震稳定性)耐急冷急热性(热震稳定性)看表看表 它是耐火砖热稳定性的指标,它表示制品抵抗温度急它是耐火砖热稳定性的指标,它表示制品抵抗温度急剧变化而不损坏的性质。剧变化而不损坏的性质。耐急冷急热性和耐火制品的物理性能、形状大小等因耐急冷急热性和耐火制品的物理性能、形状大小等因素有关。测定时将耐火制品加热到素有关。测定时将耐火制品加热到850850,然后放入流动的然后放入流动的冷水中冷却,反复进行直至破碎至其重量损失冷水中冷却,反复进行直至破碎至其重量
8、损失20%20%时的次时的次数。该次数做为耐火制品的耐急冷急热性的指标数。该次数做为耐火制品的耐急冷急热性的指标。12/27/202275.5.在高温下体积稳定性在高温下体积稳定性在高温下体积稳定性在高温下体积稳定性常用耐火制品的耐急冷急热性指标如下表常用耐火制品的耐急冷急热性指标如下表表表表表34343434耐火制品耐急冷急热性次数耐火制品耐急冷急热性次数耐火制品耐急冷急热性次数耐火制品耐急冷急热性次数砖砖的种的种类类粘土粘土砖砖硅硅砖砖镁砖镁砖高高铝砖铝砖次数次数525142356 耐火材料耐火材料(砖砖)在高温下长期使用时,其相成分会继在高温下长期使用时,其相成分会继续变化,产生再结晶和
9、进一步烧结现象,因此耐火砖体积续变化,产生再结晶和进一步烧结现象,因此耐火砖体积会发生收缩或膨胀。这种收缩会发生收缩或膨胀。这种收缩(或膨胀或膨胀)是不可逆的,称做是不可逆的,称做残余收缩残余收缩(或膨胀或膨胀),又称重烧收缩,又称重烧收缩(或膨胀或膨胀)。若体积变化。若体积变化过大,会使炉体变形,砌体强度和寿命受到影响,严重时过大,会使炉体变形,砌体强度和寿命受到影响,严重时会造成砌体损坏。会造成砌体损坏。12/27/20228 热处理炉常用耐火材料有热处理炉常用耐火材料有:粘土砖、高铝砖、轻质耐:粘土砖、高铝砖、轻质耐:粘土砖、高铝砖、轻质耐:粘土砖、高铝砖、轻质耐火粘土砖、硅酸铝耐火纤维
10、和耐火混凝土、耐火涂料火粘土砖、硅酸铝耐火纤维和耐火混凝土、耐火涂料火粘土砖、硅酸铝耐火纤维和耐火混凝土、耐火涂料火粘土砖、硅酸铝耐火纤维和耐火混凝土、耐火涂料等。等。粘土砖的主要成分是:粘土砖的主要成分是:30%4830%4830%4830%48A1A1A1A12 2 2 2,50%60%SiO50%60%SiO2 2,其余为各种金属氧化物等。属弱酸性,其余为各种金属氧化物等。属弱酸性,荷重软化点为荷重软化点为1350,耐急冷急热性好,原料来源广泛,耐急冷急热性好,原料来源广泛,1 1耐火粘土砖耐火粘土砖二、常用耐火材料二、常用耐火材料特别在砌筑拱顶时更应注意不要采用残余变形过大的耐火特别在
11、砌筑拱顶时更应注意不要采用残余变形过大的耐火砖。一般要求各种耐火制品的残余胀缩不超过砖。一般要求各种耐火制品的残余胀缩不超过0.51.0%0.51.0%。粘土砖和高铝砖的重烧线收缩为粘土砖和高铝砖的重烧线收缩为0.51%(1350)0.51%(1350),硅砖的,硅砖的重烧线膨胀为重烧线膨胀为0.8%0.8%。12/27/20229是最常用的耐火材料。可用于是最常用的耐火材料。可用于砌筑炉顶、炉底、炉墙及燃砌筑炉顶、炉底、炉墙及燃烧室等烧室等。(使用温度:使用温度:使用温度:使用温度:13001400130014001300140013001400)。铁铬铝电热体合金。铁铬铝电热体合金与粘土砖
12、有化学反应,使用粘土砖会使铁铬铝合金受腐蚀。与粘土砖有化学反应,使用粘土砖会使铁铬铝合金受腐蚀。粘土砖在控制气氛中易受粘土砖在控制气氛中易受CO、H2的侵蚀而损坏。的侵蚀而损坏。12/27/20221012/27/202211 高铝砖中含高铝砖中含ALAL2 2OO3 3大于大于大于大于48%48%,其余主要是,其余主要是SiO2,杂质,杂质很少。随很少。随AL2O3含量的增加,颜色变浅。当含量的增加,颜色变浅。当ALAL2 2OO3 3大于大于大于大于85%85%,变为白色,叫白刚玉。其耐火度和高温结构强度都,变为白色,叫白刚玉。其耐火度和高温结构强度都高于粘土砖,属中性,化学稳定性好,高于
13、粘土砖,属中性,化学稳定性好,多用于高温热处理多用于高温热处理炉及电阻丝或电阻带的搁砖、热电偶导管、马弗炉的炉芯炉及电阻丝或电阻带的搁砖、热电偶导管、马弗炉的炉芯等。等。(使用温度:使用温度:1500 1500 左右,也有说左右,也有说 1650167016501670)2 2高铝砖高铝砖 轻质耐火砖一般是粘土砖,也有高铝砖。其成分与一轻质耐火砖一般是粘土砖,也有高铝砖。其成分与一般粘土砖和高铝砖相同,但因制造方法不同,其气孔率很般粘土砖和高铝砖相同,但因制造方法不同,其气孔率很高,体积密度很小,轻质粘土砖为高,体积密度很小,轻质粘土砖为0.41.3g/cm3,超轻质,超轻质3 3轻质耐火砖与
14、超轻质轻质耐火砖与超轻质耐火耐火砖砖12/27/202212粘土砖可小于粘土砖可小于0.3 g/cm3(一般粘土砖为一般粘土砖为一般粘土砖为一般粘土砖为2.1 2.2 g/cm2.1 2.2 g/cm2.1 2.2 g/cm2.1 2.2 g/cm3 3 3 3),因此保温性好因此保温性好(传热损失小传热损失小).12/27/2022133.轻质楔形砖及斜角楔形砖轻质楔形砖及斜角楔形砖12/27/20221412/27/20221512/27/20221612/27/202217轻质砖与超轻质砖热容量小轻质砖与超轻质砖热容量小(炉子的蓄热损失小炉子的蓄热损失小)但是,但是,高温强度低,高温化学
15、稳定性差。宜用做炉墙和炉顶。高温强度低,高温化学稳定性差。宜用做炉墙和炉顶。在高温结构强度和耐火度满足要求的情况下,应尽可能在高温结构强度和耐火度满足要求的情况下,应尽可能选用轻质粘土砖。选用轻质粘土砖。(使用温度:(使用温度:1150140011501400)碳化硅耐火制品主要化学成分是碳化硅耐火制品主要化学成分是SiO2,其耐火度高,其耐火度高,高温结构强度高,抗磨性、耐急热性好,导热性及导电性高温结构强度高,抗磨性、耐急热性好,导热性及导电性好。根据其制造工艺的不同,可用作高温炉的电热元件好。根据其制造工艺的不同,可用作高温炉的电热元件、马弗炉的马弗罐、高温炉的炉底板等。马弗炉的马弗罐、
16、高温炉的炉底板等。(保守保守13501350左右左右).).4 4碳化硅耐火制品碳化硅耐火制品12/27/202218 是一种新型的耐火材料。特点:耐火,保温,体积密是一种新型的耐火材料。特点:耐火,保温,体积密度小,热导率小,比热容小,耐急冷急热性好。根据原料度小,热导率小,比热容小,耐急冷急热性好。根据原料不同分类:硅酸铝、石英、氧化铝和石墨耐火纤维等。产不同分类:硅酸铝、石英、氧化铝和石墨耐火纤维等。产品:纤维毡、纤维板、纤维砖、纤维绳等。品:纤维毡、纤维板、纤维砖、纤维绳等。5 5耐火纤维耐火纤维12/27/202219纤维毡可用机械固定或粘结剂粘贴固定于炉墙上,也可制成预制块纤维毡可
17、用机械固定或粘结剂粘贴固定于炉墙上,也可制成预制块或预制板或夹于两层耐火材料中间使用。或预制板或夹于两层耐火材料中间使用。常用玻璃质硅酸铝耐火纤维为非晶质,包括普通硅酸铝纤维、高纯常用玻璃质硅酸铝耐火纤维为非晶质,包括普通硅酸铝纤维、高纯硅酸铝纤维、含铬硅酸铝纤维,长期使用温度为硅酸铝纤维、含铬硅酸铝纤维,长期使用温度为1000 12001000 1200,在,在温度为温度为10001090范围内,其比热容基本相同,为范围内,其比热容基本相同,为0.81.1kJ/(kg)。)。晶质耐火纤维主要有多晶质莫来石纤维晶质耐火纤维主要有多晶质莫来石纤维(72%74A1203),最佳使用最佳使用温度温度
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- 热处理 设备 常用 材料
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