第7章 不定形耐火材料.ppt

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1、第第7章章 不定形耐火材料不定形耐火材料1一、定义：一、定义：由耐火骨料和粉料、结合剂、外加剂以由耐火骨料和粉料、结合剂、外加剂以一定比例共同组成的，不经成形和烧成而直一定比例共同组成的，不经成形和烧成而直接使用或加适当液体调配后使用。也称散状接使用或加适当液体调配后使用。也称散状耐火材料（无固定外形、可制成浆状、泥膏耐火材料（无固定外形、可制成浆状、泥膏状和松散状）或整体耐火材料状和松散状）或整体耐火材料（可制成无接（可制成无接缝的整体耐火材料）。缝的整体耐火材料）。234二、不定形耐火材料的发展二、不定形耐火材料的发展不不定定形形耐耐火火材材料料始始于于1914年年美美国国出出现现的的可可

2、塑塑料料，1918年年法法国国用用矾矾土土水水泥泥作作结结合合剂剂，不定形耐火材料开始了新的时代。不定形耐火材料开始了新的时代。不定形耐火材料的发展中，结合剂的使不定形耐火材料的发展中，结合剂的使用是关键用是关键。根据结合剂的发展，可以把不。根据结合剂的发展，可以把不定形耐火材料的发展分为如下几个阶段：定形耐火材料的发展分为如下几个阶段：52）20世世纪纪60年年代代70年年代代后后期期：开开发发出出硫硫酸酸铝铝、聚聚合合氯氯化化铝铝、磷磷酸酸钠钠、烧烧结结和和电电熔熔氧氧化化铝铝水水泥泥、粘粘土土等等，提提高高了了不不定定形形材材料料的的高高温使用性能；温使用性能；1）1914年年20世纪世

3、纪60年代中期：硅酸盐水年代中期：硅酸盐水泥、铝酸盐水泥、水玻璃和磷酸盐等结合剂泥、铝酸盐水泥、水玻璃和磷酸盐等结合剂的使用，与普通耐火骨料和粉料配制成不定的使用，与普通耐火骨料和粉料配制成不定形耐火材料；形耐火材料；63）20世世纪纪80年年代代初初至至今今：复复合合结结合合剂剂、超超微微粉粉及及高高效效外外加加剂剂的的使使用用，配配制制成成功功低低水水泥泥、超超低低水水泥泥和和无无水水泥泥浇浇注注料料，性性能能显显著著提提高高。传传统统浇浇注注料料用用水水量量大大于于10，而高技术浇注料用水量在，而高技术浇注料用水量在4左右。左右。71、按耐火骨料品质分类、按耐火骨料品质分类2、按所用结合

4、剂分类、按所用结合剂分类三、不定形耐火材料的分类三、不定形耐火材料的分类 8耐火浇注料耐火浇注料耐火捣打料耐火捣打料耐火喷涂、喷补、涂抹料耐火喷涂、喷补、涂抹料耐火泥（浆）耐火泥（浆）耐火投射料耐火投射料3、按施工和使用方法分类（、按施工和使用方法分类（该方法在实际使该方法在实际使用中最多用中最多）4、按按热热工工设设备备或或使使用用部部位位命命名名（技技术术文文本本或或商务上使用较多）商务上使用较多）9工厂占地面积小，投资少，能耗低；工厂占地面积小，投资少，能耗低；生产过程简便，劳动强度低；生产过程简便，劳动强度低；供货周期短；供货周期短；适用性强，可制成任何形状的构筑物；适用性强，可制成任

5、何形状的构筑物；施工简便，直接使用或调配后使用；施工简便，直接使用或调配后使用；使用方便，可进行在线或离线修补；使用方便，可进行在线或离线修补；四、不定形耐火材料的主要特点四、不定形耐火材料的主要特点10缺点：缺点：体积稳定性不好、气孔率较体积稳定性不好、气孔率较高、耐侵蚀能力一般不强、质量波动高、耐侵蚀能力一般不强、质量波动较大，使用后拆卸困难、现场须配备较大，使用后拆卸困难、现场须配备专用施工设备等。专用施工设备等。11第一节第一节不定形耐火材料用结合剂不定形耐火材料用结合剂一一、定定义义：胶胶结结耐耐火火骨骨料料和和粉粉料料，并并使使不不定定形耐火材料产生强度的材料。形耐火材料产生强度的

6、材料。耐耐火火砖砖通通过过干干燥燥或或烧烧成成产产生生陶陶瓷瓷结结合合或或直直接接结合。结合。不定形耐火材料使用前未经高温烧成，颗粒间不定形耐火材料使用前未经高温烧成，颗粒间只能靠结合剂的作用使其粘结为整体，使构筑物只能靠结合剂的作用使其粘结为整体，使构筑物或制品具有一定的强度。或制品具有一定的强度。12良好的凝结硬化特性，满足施工使用强度；良好的凝结硬化特性，满足施工使用强度；分分散散性性能能好好，良良好好的的润润湿湿性性，可可与与粒粒状状和和粉粉状状物物料料表表面面最最大大限限度度的的接接触触，提提高高材材料料的的致密性；致密性；硬化时的体积稳定性较好，耐火性能高；硬化时的体积稳定性较好，

7、耐火性能高；无其它危害作用；无其它危害作用；二、不定形耐火材料对结合剂的要求二、不定形耐火材料对结合剂的要求13无机结合剂：无机结合剂：1)硅酸盐类硅酸盐类2)铝酸盐类铝酸盐类3)磷酸盐类磷酸盐类4)硫酸盐类硫酸盐类5)氯化物类氯化物类6)溶胶类溶胶类有机结合剂：有机结合剂：天然类天然类 合成类合成类三、结合剂的分类三、结合剂的分类1、按化学性质分类：有机和无机结合剂、按化学性质分类：有机和无机结合剂141)水硬性结合剂水硬性结合剂2)气硬性结合剂气硬性结合剂3)热硬性结合剂热硬性结合剂2、按硬化条件分类、按硬化条件分类3、按不同温度下结合作用分类、按不同温度下结合作用分类暂时性结合剂暂时性结

8、合剂：（1）水溶性结合剂）水溶性结合剂（2）非水溶性结合剂）非水溶性结合剂永久性结合剂：永久性结合剂：（1）碳素结合剂）碳素结合剂（2）铝酸盐水泥）铝酸盐水泥（3）氯化盐和硫酸盐结合剂）氯化盐和硫酸盐结合剂（4）硅酸盐结合剂、水玻璃等；）硅酸盐结合剂、水玻璃等；151、水水合合结结合合：借借助助于于常常温温下下，结结合合剂剂与与水水发发生生反应生成水化产物而产生的结合。反应生成水化产物而产生的结合。四、结合剂的结合方式四、结合剂的结合方式结合剂的结合方式大致可以分为六类结合剂的结合方式大致可以分为六类2、化化学学结结合合：借借助助于于结结合合剂剂与与硬硬化化剂剂或或结结合合剂剂与与耐耐火火材材

9、料料之之间间在在常常温温下下发发生生化化学学反反应应，或或加加热热时时发发生生化化学学反反应应生生成成具具有有结结合合剂剂作作用用的的化化合合物而产生结合。物而产生结合。163、聚合结合聚合结合：借助于催化剂或交联剂，使结合借助于催化剂或交联剂，使结合剂发生缩聚形成网络状结构而产生结合强度。剂发生缩聚形成网络状结构而产生结合强度。如：甲阶酚醛树脂加酸作催化剂或加热时可产如：甲阶酚醛树脂加酸作催化剂或加热时可产生如下缩聚反应而产生较好的结合强度。生如下缩聚反应而产生较好的结合强度。174、陶陶瓷瓷结结合合：指指低低温温烧烧结结结结合合，即即在在散散状状耐耐火火材材料料中中加加入入可可降降低低烧烧

10、结结温温度度的的助助剂剂或或金金属属粉粉末末，以以大大大大降降低低液液相相出出现现温温度度，促促进进低低温温下下固固液液反反应应而而产产生生低低温温烧结结合。烧结结合。5、凝凝聚聚结结合合：是是指指在在粉粉体体水水体体系系悬悬浮浮液液中中,加加入入凝凝聚聚(絮絮凝凝)剂剂，或或调调节节pH值值而而使微粒子使微粒子(胶体粒子胶体粒子)发生凝聚而产生结合。发生凝聚而产生结合。18产生粘附结合的结合剂多数为有机结合剂，产生粘附结合的结合剂多数为有机结合剂，即在常温下或低温下起结合作用、经中温和即在常温下或低温下起结合作用、经中温和高温热处理后会燃烧掉，如糊精、羧甲基纤高温热处理后会燃烧掉，如糊精、羧

11、甲基纤维素，纸浆废液维素，纸浆废液(木质素磺酸盐木质素磺酸盐)、糖蜜、阿拉、糖蜜、阿拉伯树胶等。伯树胶等。6、粘粘附附结结合合：借借助助于于以以下下几几种种物物理理作作用用之一而产生结合的。之一而产生结合的。1）物理吸附作用（范德华力）；）物理吸附作用（范德华力）；2）扩散作用；）扩散作用；3）静电作用。）静电作用。19第二节第二节 不定形耐火材料用外加剂不定形耐火材料用外加剂一、定义一、定义用以改善不定形耐火材料性能的用以改善不定形耐火材料性能的物质，如施工性能、使用性能等，为物质，如施工性能、使用性能等，为组成总量的万分之几到百分之几。组成总量的万分之几到百分之几。20二、分类二、分类1、

12、减减水水剂剂：保保持持浇浇注注料料流流动动值值基基本本不不变变的的条条件件下，可显著降低拌和用水量的物质。下，可显著降低拌和用水量的物质。作用机理：作用机理：不与材料反应，只起表面物理化不与材料反应，只起表面物理化学作用。溶于水后能吸附在粒子表面上，提高粒学作用。溶于水后能吸附在粒子表面上，提高粒子表面的子表面的电位，增加粒子间斥力，释放出由微粒电位，增加粒子间斥力，释放出由微粒子组成的凝聚结构中包裹的游离水。保持浇注料子组成的凝聚结构中包裹的游离水。保持浇注料流变性（作业性）的条件下，能使单位用水量减流变性（作业性）的条件下，能使单位用水量减少，满足作业需要。少，满足作业需要。21常常用用的

13、的减减水水剂剂有有：三三聚聚磷磷酸酸钠钠(Na3P3O10)、六六偏偏磷磷酸酸钠钠(NaPO11)n，n1440，硅硅酸酸钠钠(Na2nSiO2mH2O)和和木木质质磺磺酸酸盐盐(R-SO3Na)，最后一种为有机类物质。，最后一种为有机类物质。222、增塑剂、增塑剂增增大大拌拌和和好好的的耐耐火火材材料料混混合合物物的的可可塑塑性性，或或者者说说能能提提高高混混合合物物（泥泥料料）在在应应力力作作用用下下产产生生应应变变能力的物质。能力的物质。主要用于：可塑料和捣打耐火材料。主要用于：可塑料和捣打耐火材料。增塑剂的作用在于能增大泥料中粒子之间增塑剂的作用在于能增大泥料中粒子之间润滑和粘润滑和粘

14、结结作用，使粒子之间产生位移时仍能保持连续作用，使粒子之间产生位移时仍能保持连续接触接触而不断裂而不断裂。增塑剂是一类具有粘滞性的物质，或是。增塑剂是一类具有粘滞性的物质，或是一类表面活性物质。一类表面活性物质。不定形耐火材料常用的增塑剂不定形耐火材料常用的增塑剂有塑性粘土、膨润土、滑石粉、氧化物超细粉、糊有塑性粘土、膨润土、滑石粉、氧化物超细粉、糊精、甲基纤维素、木质素磺酸盐、烷基苯磺化物等。精、甲基纤维素、木质素磺酸盐、烷基苯磺化物等。233、促凝剂、促凝剂促使耐火材料凝结和硬化的物质。促使耐火材料凝结和硬化的物质。促促凝凝剂剂的的作作用用机机理理比比较较复复杂杂。不不同同结结合合剂剂使使

15、用用不同促凝剂。不同促凝剂。4 4、缓凝剂、缓凝剂定义：延缓耐火材料凝结和硬化时间的物质。定义：延缓耐火材料凝结和硬化时间的物质。作作用用机机理理：a.形形成成络络合合物物，缓缓凝凝剂剂与与结结合合剂剂解解离离出出的的离离子子形形成成络络合合物物，抑抑制制了了水水化化物物或或反反应应产产物物结结晶晶析析出出，或或抑抑制制晶晶粒粒长长大大；b.形形成成薄薄膜膜，缓缓凝凝剂剂吸吸附附于于水水泥泥粒粒子子表表面面，形形成成薄薄膜膜，阻阻止止了了水水泥粒子与水接触，抑制了水化反应速度。泥粒子与水接触，抑制了水化反应速度。245、发泡剂、发泡剂能够降低液体表面张力，大量产生均匀而稳定能够降低液体表面张力

16、，大量产生均匀而稳定的泡沫的物质。多孔轻质耐火浇注料在生产时，的泡沫的物质。多孔轻质耐火浇注料在生产时，往往需要加入一定量的发泡剂，如松香胶等。往往需要加入一定量的发泡剂，如松香胶等。6 6、保存剂、保存剂能能够够保保持持不不定定形形耐耐火火材材料料储储存存一一定定时时间间后后施施工性能不变或变化不大的物质。工性能不变或变化不大的物质。257、膨胀剂、膨胀剂弥补材料在温度变化过程中的体积收缩，弥补材料在温度变化过程中的体积收缩，以避免不利后果的产生。以避免不利后果的产生。8、烧结剂、烧结剂降低材料的烧结温度，促进材料在低温降低材料的烧结温度，促进材料在低温下烧结的物质。如：粘土，可提高浇注料的

17、下烧结的物质。如：粘土，可提高浇注料的中温强度。中温强度。26一、一、定义：定义：耐火浇注料是一种由耐火物耐火浇注料是一种由耐火物料制成的粒状和粉状材料，加入一定量料制成的粒状和粉状材料，加入一定量结合剂、外加剂和水共同组成的，具有结合剂、外加剂和水共同组成的，具有较高流动性，适用于以浇注成型的不定较高流动性，适用于以浇注成型的不定形耐火材料。形耐火材料。第三节第三节 耐火浇注料耐火浇注料27二、原材料的选择二、原材料的选择1、颗粒料、颗粒料基基本本上上说说，可可由由各各种种材材质质的的耐耐火火原原料料制制成成。需需要要注注意意的的是是：兰兰晶晶石石不不宜宜直直接接用用作作粒粒状状材材料料，在

18、在12001400温温度度范范围围内内变变成成莫莫来来石石会会发发生生急急剧剧体体积积膨膨胀胀，可可制制成成粉粉料料，适适量量加加入入浇浇注注料料中中防防止止体积收缩。体积收缩。应根据原料的性质和使用部位的具体情况来应根据原料的性质和使用部位的具体情况来选择原材料。选择原材料。28对颗粒料的要求：对颗粒料的要求：1)烧结良好，吸水率为烧结良好，吸水率为15；2)熔融材料不宜以颗粒料的形式加入，熔融材料不宜以颗粒料的形式加入，可以以超细粉的形式加入。可以以超细粉的形式加入。292、粉料、粉料粉料的作用：粉料的作用：1)紧密堆积；紧密堆积；2)保证混合料流动性；保证混合料流动性；3)提高浇注料结合

19、强度；提高浇注料结合强度；4)体积稳定性；体积稳定性；5)促进烧结和提高耐侵蚀性；促进烧结和提高耐侵蚀性；30通常采用同颗粒料相同的材质的原料作通常采用同颗粒料相同的材质的原料作为细粉，其品位要求更高。如以普通烧结为细粉，其品位要求更高。如以普通烧结镁砂为骨料，就以电熔镁砂为细粉。为避镁砂为骨料，就以电熔镁砂为细粉。为避免材料在使用过程中发生收缩，应尽量选免材料在使用过程中发生收缩，应尽量选择热膨胀系数较小的耐火材料原料为颗粒择热膨胀系数较小的耐火材料原料为颗粒料，在基质中加入适量膨胀剂或加入在反料，在基质中加入适量膨胀剂或加入在反应过程中可带来体积效应的材料。应过程中可带来体积效应的材料。3

20、1破碎破碎颚式破碎机（粗碎）颚式破碎机（粗碎）粉碎粉碎圆锥破碎机，辊式破碎机（对辊）圆锥破碎机，辊式破碎机（对辊）筛筛分分按按尺尺寸寸大大小小分分成成不不同同粒粒径径的的颗颗粒粒料料。有有固固定定筛筛和和电电磁磁振振动动筛筛之之分分，其其中中，后后者者的的筛筛分分效效率较高。率较高。细细磨磨耐耐火火粉粉料料的的制制作作。球球磨磨机机、管管磨磨机机（筒筒磨机）、振动磨机等。磨机）、振动磨机等。三、耐火浇注料的生产三、耐火浇注料的生产主主要要工工序序有有：耐耐火火原原料料的的破破碎碎、粉粉碎碎、筛筛分、配料、混合、分装和检验等。分、配料、混合、分装和检验等。32预预混混合合指指外外加加剂剂、结结合

21、合剂剂和和细细粉粉等等全全部部粉粉料料和和某某几几种种粉粉料料的的预预先先混混合合。在在高高档档不不定定形形耐耐火火材材料料的的生生产产中中，必必须须用用预预混混合合粉粉，否否则则，微微量量的的外外加加剂剂、超超微微粉粉等等外外加加物物难难以以混混合合均均匀匀，造造成成性性能能的的不不稳定性，影响施工和使用性能。稳定性，影响施工和使用性能。混合混合双螺旋锥形搅拌机双螺旋锥形搅拌机33不定形耐火材料的生产过程大致如下图所示。不定形耐火材料的生产过程大致如下图所示。原料原料检验检验破碎破碎粉碎粉碎筛分筛分细磨细磨料仓料仓料仓料仓预混合细粉料预混合细粉料混混合合包装包装检验检验入库入库颗颗粒粒料料在

22、在耐耐火火材材料料浇浇注注料料的的生生产产中中，如如果果采采用用水水泥泥或或液液体体结结合合剂剂式式，可可分分装装或或直直接接发发到到用用户户，必必须须注注明明其其技术要求和用量。技术要求和用量。34四、浇注料生产时的注意事项四、浇注料生产时的注意事项1、可以根据最紧密堆积原则进行配料。如：、可以根据最紧密堆积原则进行配料。如：34级配料，最大粒径取决于砌体的尺寸大小。级配料，最大粒径取决于砌体的尺寸大小。2、防爆裂外加剂：、防爆裂外加剂：防防爆爆裂裂外外加加剂剂的的作作用用原原理理：通通过过加加入入物物形形成成的的气气体体、融融化化后后形形成成的的裂裂纹纹或或因因膨膨胀胀系系数数不不一一致致

23、形形成成裂裂纹纹来来开开辟辟排排除除水水蒸蒸汽汽的的通通道道。常常见见的的防防爆爆裂裂外外加加剂剂有有金金属属铝铝粉粉、某某些些有有机机（聚聚乙乙烯烯和和聚聚丙丙烯烯纤维纤维）或无机物、）或无机物、乳酸铝等。乳酸铝等。35五、铝酸钙水泥耐火浇注料五、铝酸钙水泥耐火浇注料以以铝铝酸酸钙钙水水泥泥为为结结合合剂剂，与与具具有有一一定定颗颗粒粒级级配配的的耐耐火火集集料料和和外外加加剂剂配配制制成成的的可可浇浇注注成成型的混合料称为型的混合料称为铝酸钙水泥结合浇注料。铝酸钙水泥结合浇注料。361、涉及水泥浇注料的一些概念、涉及水泥浇注料的一些概念普通水泥浇注料普通水泥浇注料CCCaO2.5wt%低水

24、泥浇注料低水泥浇注料LCCCaO:12.5wt%超低水泥浇注料超低水泥浇注料ULCCCaO:0.21.0wt%无水泥浇注料无水泥浇注料NCCCaO0.2wt%37在配料方面，低水泥和超低水泥结合浇在配料方面，低水泥和超低水泥结合浇注耐火材料同普通浇注耐火材料所不同的注耐火材料同普通浇注耐火材料所不同的是在由耐火细粉和结合剂组成的基质中，是在由耐火细粉和结合剂组成的基质中，用超细粉（指粒度小于用超细粉（指粒度小于10m）来取代部分）来取代部分或大部分铝酸钙水泥，在加入少量分散剂或大部分铝酸钙水泥，在加入少量分散剂使超细粉均匀地分散于骨料颗粒之间，填使超细粉均匀地分散于骨料颗粒之间，填充在亚微米级

25、的空隙中，从而形成均匀致充在亚微米级的空隙中，从而形成均匀致密的组织结构密的组织结构。38振动型低水泥和超低水泥浇注料的配振动型低水泥和超低水泥浇注料的配料组成一般为：耐火骨料料组成一般为：耐火骨料6070%、耐火、耐火粉料粉料1822%、铝酸钙水泥、铝酸钙水泥37%（低水（低水泥型）或泥型）或12%（超低水泥型），氧化硅（超低水泥型），氧化硅微粉（或氧化铝微粉）微粉（或氧化铝微粉）36%，微量分散，微量分散剂。剂。391）由由于于其其中中CaO含含量量低低，高高温温下下基基质质中中的的低低共共熔熔液液相相数数量量少少，材材料料的的抗抗渣渣性性能能、高高温温强强度度和和荷软会得以提高。荷软会得

26、以提高。CaO+SiO2+Al2O3在在高高温温下下将将形形成成钙钙长长石石（CAS2）和钙铝黄长石（和钙铝黄长石（C2AS），这两个物相都是低熔相。），这两个物相都是低熔相。2）加入的水较少，只有普通浇注料的）加入的水较少，只有普通浇注料的1/21/3，材料的气孔率较低，体积密度提高。，材料的气孔率较低，体积密度提高。与传统水泥浇注料相比，低水泥和超低水与传统水泥浇注料相比，低水泥和超低水泥浇注料具有一系列优异性能：泥浇注料具有一系列优异性能：403）水水泥泥颗颗粒粒的的水水化化产产物物在在加加入入过过程程中中会会分分解解。水水泥泥加加入入量量的的减减少少将将避避免免大大量量水水合合键键破破

27、坏坏而而使使中中温温强强度度下下降降引引发发的的问问题题，有有利于材料中温强度的提高。利于材料中温强度的提高。一般混合程序：先将各种粒级的原料一般混合程序：先将各种粒级的原料干混干混23分钟，再加水湿混分钟，再加水湿混46分钟。分钟。41 名名 称称 特特 点点铝铝-50水泥耐水泥耐火浇注料火浇注料快硬高强、价廉易得、施工方便快硬高强、价廉易得、施工方便中温强度较低（加入促烧结助剂）；中温强度较低（加入促烧结助剂）；铝铝-60水泥耐水泥耐火浇注料火浇注料耐火性能优于高铝水泥，是一种较好得筑炉材耐火性能优于高铝水泥，是一种较好得筑炉材料；料；铝铝-70水泥耐水泥耐火浇注料火浇注料水化速度较慢，后

28、期强度大，耐火度高，中温水化速度较慢，后期强度大，耐火度高，中温强度下降较少，热震稳定性和耐磨性好；强度下降较少，热震稳定性和耐磨性好；烧结氧化铝水烧结氧化铝水泥耐火浇注料泥耐火浇注料荷重软化温度高，高温强度大，抗渣性能较好，荷重软化温度高，高温强度大，抗渣性能较好，成本较高；成本较高；电熔氧化铝水电熔氧化铝水泥耐火浇注料泥耐火浇注料快硬高强，高耐火度，高荷重软化温度，体积快硬高强，高耐火度，高荷重软化温度，体积稳定性好，耐磨性好，抗剥落性强。稳定性好，耐磨性好，抗剥落性强。42通常将不含水泥而依靠加入微粉通常将不含水泥而依靠加入微粉或溶胶产生凝聚结合的可浇注成型的或溶胶产生凝聚结合的可浇注成

29、型的耐火材料称为耐火材料称为无水泥耐火浇注料。无水泥耐火浇注料。43一、一、水泥用量水泥用量二、二、水用量水用量三、三、耐火粉料耐火粉料四、四、耐火骨料耐火骨料使用水泥耐火浇注料时注意事项：使用水泥耐火浇注料时注意事项：五、五、外加剂外加剂减水剂、促凝剂减水剂、促凝剂、缓凝剂、膨胀剂、烧结剂缓凝剂、膨胀剂、烧结剂六、六、养护制度养护制度442、碱性耐火浇注料、碱性耐火浇注料以以MgO为为主主要要成成分分的的耐耐火火物物料料制制成成的的粒粒状状和和粉粉状状材材料料，加加入入结结合合剂剂和和外外加加剂剂配配制制而而成的浇注料。成的浇注料。盛钢桶（钢包）内衬、盛钢桶（钢包）内衬、RH内衬、加热炉内衬

30、、加热炉底、玻璃工业炉等。底、玻璃工业炉等。452.1、镁质浇注料、镁质浇注料以以电电熔熔和和烧烧结结镁镁砂砂为为骨骨料料和和粉粉料料，结结合合剂剂采采用用MgCl2、MgSO4、水水玻玻璃璃、多多聚聚磷磷酸酸盐和微粉等。盐和微粉等。特特点点：烧烧后后线线变变化化较较小小，荷荷软软高高、强强度度高高、抗抗碱碱性性渣渣的的能能力力强强，耐耐钠钠盐盐熔熔融融物物侵侵蚀蚀能力强。能力强。缺点：抗渣渗透性较差，易剥落（渣和缺点：抗渣渗透性较差，易剥落（渣和砖的热膨胀系数不一致），易水化及干燥过砖的热膨胀系数不一致），易水化及干燥过程容易产生裂纹。程容易产生裂纹。463、某些浇注料中加入钢纤维的作用、某

31、些浇注料中加入钢纤维的作用1）增增强强韧韧性性，提提高高抗抗应应力力应应变变能能力力，提高抗机械冲击性能；提高抗机械冲击性能；2）提提高高抗抗热热震震稳稳定定性性能能，提提高高材材料料抗抗开开裂与剥落性；裂与剥落性；3）抑抑制制在在养养护护、干干燥燥及及热热处处理理后后的的线线收收缩；缩；47加入量：加入量：0.62.5%(体积比体积比)不锈钢纤维直径：不锈钢纤维直径：0.4mm、0.5mm和和0.6mm，长度：，长度：20mm、25mm和和30mm。钢纤维加入量不宜过多：高温物理化学钢纤维加入量不宜过多：高温物理化学性能恶化、抗侵蚀能力下降。性能恶化、抗侵蚀能力下降。48一、定义：由粒状和粉

32、状物料与可塑粘土一、定义：由粒状和粉状物料与可塑粘土等结合剂和增塑剂配合，加入少量水分，等结合剂和增塑剂配合，加入少量水分，经充分混练，所组成的一种呈硬泥膏状并经充分混练，所组成的一种呈硬泥膏状并在较长时间内保持较高可塑性的不定形耐在较长时间内保持较高可塑性的不定形耐火材料。火材料。第四节第四节 耐火可塑料耐火可塑料49二、可塑料应具备的基本性能二、可塑料应具备的基本性能1）有一定的可塑性）有一定的可塑性2）有一定的保存期）有一定的保存期3）常温养护后具有一定的强度）常温养护后具有一定的强度4）具有一定的高温体积稳定性）具有一定的高温体积稳定性50三、如何控制可塑料的可塑性三、如何控制可塑料的

33、可塑性与与粘粘土土的的特特性性、加加入入量量及及水水量量有有关关。水水量量增增加加，可可塑塑性性提提高高，但但也也不不能能过过高高，一一般般510，也可外加增塑剂。，也可外加增塑剂。增增塑塑剂剂的的种种类类：木木质质素素磺磺酸酸盐盐、木木质质素素磷酸盐、纸浆废液等；磷酸盐、纸浆废液等；结合剂有水硬性和气硬性（要采取密封结合剂有水硬性和气硬性（要采取密封措施）之分，长期储存还需要缓凝措施。措施）之分，长期储存还需要缓凝措施。51四、困料四、困料困料：磷酸盐结合的，因制成混合料后，困料：磷酸盐结合的，因制成混合料后，物料中的金属铁等杂质与酸反应，形成气物料中的金属铁等杂质与酸反应，形成气体，使混合

34、料膨胀，结构疏松，硬化强度体，使混合料膨胀，结构疏松，硬化强度下降，需要将混合料放置一段时间，使气下降，需要将混合料放置一段时间，使气体充分逸出，再加入余下的结合剂，也可体充分逸出，再加入余下的结合剂，也可以加抑制剂与金属反应成络合物，从而抑以加抑制剂与金属反应成络合物，从而抑制膨胀作用。制膨胀作用。52第五节第五节 干式振动干式振动(捣捣)料料53 一、简一、简 介介1 1、定定义义：不不加加水水和和其其它它液液体体结结合合剂剂的的耐耐火火混混合合料料，在在振振动动（捣捣）作作用用下下，可可形形成成致致密密而而均均匀匀的的整整体体，靠靠加加热热时时结结合合剂剂或或烧烧结结剂剂产产生生强强度度

35、的的一一种种不不定定形形耐耐火火材材料。料。54 二、连铸中间包碱性干式振动（捣）料二、连铸中间包碱性干式振动（捣）料 中间包中间包也称为中间罐、中间盛钢桶或钢液也称为中间罐、中间盛钢桶或钢液分配槽，是连续铸钢系统中使用耐火材料最分配槽，是连续铸钢系统中使用耐火材料最多的一个热工设备。多的一个热工设备。55 由烧结镁砂，或烧结镁钙砂，和少量的低温结合由烧结镁砂，或烧结镁钙砂，和少量的低温结合剂与中、高温烧结剂组成的。剂与中、高温烧结剂组成的。加入低温结合剂的目的加入低温结合剂的目的在于将干式振（捣）料充在于将干式振（捣）料充填于中间包永久衬与内模胎之间的间隙（工作衬）填于中间包永久衬与内模胎之

36、间的间隙（工作衬）后，经内模胎上的附着振动器振实后，带模烘烤至后，经内模胎上的附着振动器振实后，带模烘烤至200-300200-300后即可脱膜，后即可脱膜，靠低温结合剂的热固性特性靠低温结合剂的热固性特性产生结合强度。产生结合强度。2.1连铸中间包用碱性干式振动（捣）料简介连铸中间包用碱性干式振动（捣）料简介低温结合剂是用固态粉状酚醛树脂等。低温结合剂是用固态粉状酚醛树脂等。56镁钙铁砂镁钙铁砂软质粘土软质粘土硼酸硼酸(H2BO3)或硼酐或硼酐(B2O3)等等中高温烧结剂包括中高温烧结剂包括57 使用后残衬更易于拆除，永久层寿命提高；使用后残衬更易于拆除，永久层寿命提高；同中间包用碱性涂抹料

37、和喷涂料相比较，同中间包用碱性涂抹料和喷涂料相比较，用碱性干式振（捣）料具有如下优点：用碱性干式振（捣）料具有如下优点：施工简便，烘烤周期短；施工简便，烘烤周期短；有利钢液的净化；有利钢液的净化；可多炉连铸，吨钢成本降低；可多炉连铸，吨钢成本降低；58 含氧化钙的碱性中间包工作衬有利于含氧化钙的碱性中间包工作衬有利于钢水的净化，因此中间包用碱性干式振动钢水的净化，因此中间包用碱性干式振动料可根据使用要求，由烧结镁砂和烧结料可根据使用要求，由烧结镁砂和烧结(或电熔或电熔)镁钙砂按不同比例配制成不同氧镁钙砂按不同比例配制成不同氧化钙含量的干式振动料。化钙含量的干式振动料。59材材 质质镁镁 质质镁

38、钙质镁钙质主要化学成分主要化学成分MgO8560CaO-35耐压强度耐压强度MPa2503h102081815503h15251223抗折强度抗折强度MPa2503h344515503h5667体积密度，体积密度，g/cm3250处理后处理后2.32.42.22.4线变化率，线变化率，250处理后处理后0-0.30-0.5表表1 1 中间包干式振动料理化性能指标中间包干式振动料理化性能指标601)合理级配合理级配中中间间包包碱碱性性干干式式振振动动料料的的粒粒度度级级配配不不要要求求达达到到最最紧紧密密堆堆积积，但但骨骨料料与与粉粉料料之之比比也也要要适适当当。粒粒 度度 范范 围围 为为 0

39、5mm，一一 般般 骨骨 料料(100m)与与 粉粉 料料(100m)质质 量量 比比 控控 制制 在在(6065)(3540)。2.2生产和施工生产和施工612)结合剂的选择结合剂的选择环环保保、无无异异味味，能能够够带带来来一一定定的的强强度度。分分为有机和无机结合剂，如：树脂、硅酸钠等为有机和无机结合剂，如：树脂、硅酸钠等。3)施工施工中间包干式振捣料施工时必须注意防止发生中间包干式振捣料施工时必须注意防止发生偏析而造成衬体组织结构不均匀，偏析而造成衬体组织结构不均匀，加料要均匀，加料要均匀，振动时间要适当，振动时间要适当，不可长时间振动。衬体带模不可长时间振动。衬体带模烘烤温度控制在烘

40、烤温度控制在200300，烘烤时间可根据衬，烘烤时间可根据衬体厚度而定，以达到衬体完全固化为止。体厚度而定，以达到衬体完全固化为止。62三、电炉底用镁钙铁质干式振动（捣）料三、电炉底用镁钙铁质干式振动（捣）料电弧炉是以电极端部和炉料之间发生的电弧为电弧炉是以电极端部和炉料之间发生的电弧为热源进行炼钢的设备。热源进行炼钢的设备。633.1镁钙铁镁钙铁(MgO-CaO-Fe2O3)质干式振（捣）料质干式振（捣）料镁钙铁镁钙铁(MgO-CaO-Fe2O3)质干式振捣料质干式振捣料主要用于构筑或修补电弧炉炉底，它是由主要用于构筑或修补电弧炉炉底，它是由预合成镁钙铁砂和烧结或电熔镁砂按一定预合成镁钙铁砂

41、和烧结或电熔镁砂按一定颗粒级配组成的混合料，一般不须另加助颗粒级配组成的混合料，一般不须另加助烧结剂。烧结剂。64合成的镁钙铁砂的化学成分：合成的镁钙铁砂的化学成分：8085%MgO79%CaO6%7%Fe2O3物相组成主要为物相组成主要为方镁石、铁酸二钙和少量的方镁石、铁酸二钙和少量的含含Al2O3和和SiO2杂质相（玻态相）。杂质相（玻态相）。铁酸二钙的熔点为铁酸二钙的熔点为1449，加上，加上Al2O3、SiO2等杂质的影响，此类材料约在等杂质的影响，此类材料约在11001200温度温度下就有液相出现。因此镁钙铁砂是一类在较低温下就有液相出现。因此镁钙铁砂是一类在较低温度下即具有烧结性的

42、材料。度下即具有烧结性的材料。65一是一是会出现烧结层过厚；会出现烧结层过厚；3.2问题及解决方法问题及解决方法单独采用镁钙铁砂制备电弧炉炉底干式振捣单独采用镁钙铁砂制备电弧炉炉底干式振捣料时，虽然较易烧结，但存在两个问题：料时，虽然较易烧结，但存在两个问题：二是二是高温下衬体工作层有大量液相存在，会降高温下衬体工作层有大量液相存在，会降低使用性能（荷重软化点低、抗冲刷、抗侵蚀性低使用性能（荷重软化点低、抗冲刷、抗侵蚀性下降）。下降）。有何良策？有何良策？66解决办法解决办法一般镁钙铁砂要与高档镁砂配合使用，借一般镁钙铁砂要与高档镁砂配合使用，借助于高温下原位反应，使助于高温下原位反应，使Mg

43、O吸收大量的吸收大量的Fe2O3，形成固溶体，使镁钙铁砂中的液相量，形成固溶体，使镁钙铁砂中的液相量逐渐减少以致消失，从而提高电炉底的使用寿逐渐减少以致消失，从而提高电炉底的使用寿命。命。67对对配制干式振捣料的镁钙铁砂，配制干式振捣料的镁钙铁砂，一般一般要求限制要求限制Al2O3和和SiO2含量，因为含量，因为Al2O3和和SiO2含量过高，不但使干振料液相出现温含量过高，不但使干振料液相出现温度大大降低，使烧结层过厚，而且使高温度大大降低，使烧结层过厚，而且使高温使用性能变差。因此使用性能变差。因此一般要求一般要求Al2O30.5%，SiO21.2%。68用用MgO-CaO-Fe2O3质干

44、式振（捣质干式振（捣)料构筑料构筑电弧炉炉底时，构筑总厚度一般不小于电弧炉炉底时，构筑总厚度一般不小于450mm。施工时要。施工时要分层振捣分层振捣，每层振捣厚度，每层振捣厚度约为约为100150mm。振捣时采用平底振捣机，。振捣时采用平底振捣机，从围边到中心返复捣实，直到规定厚度。从围边到中心返复捣实，直到规定厚度。施工好炉底衬上面要施工好炉底衬上面要覆盖废钢板或废钢覆盖废钢板或废钢料料，以防加废钢时破坏炉底的平整性。，以防加废钢时破坏炉底的平整性。3.3施工和使用时注意事项施工和使用时注意事项69破碎颚式破碎机（粗碎）破碎颚式破碎机（粗碎）粉碎圆锥破碎机，辊式破碎机（对辊）粉碎圆锥破碎机，

45、辊式破碎机（对辊）细细磨磨耐耐火火粉粉料料的的制制作作。球球磨磨机机、管管磨磨机机（筒磨机）、振动磨机等。（筒磨机）、振动磨机等。筛筛分分按按尺尺寸寸大大小小分分成成不不同同粒粒径径的的颗颗粒粒料料。有有固固定定筛筛和和电电磁磁振振动动筛筛之之分分，其其中中，后后者者的的筛筛分分效率较高。效率较高。四、干式振动（捣）料的生产工艺和耐火浇四、干式振动（捣）料的生产工艺和耐火浇注料的生产工艺完全相同：注料的生产工艺完全相同：主主要要工工序序有有：耐耐火火原原料料的的破破碎碎、粉粉碎碎、筛筛分、配料、混合、分装和检验等分、配料、混合、分装和检验等。70预预混混合合指指外外加加剂剂、结结合合剂剂和和细

46、细粉粉等等全全部部粉粉料料的的预预先先混混合合。在在高高档档不不定定形形耐耐火火材材料料的的生生产产中中，必必须须用用预预混混合合粉粉，否否则则，微微量量的的外外加加剂剂、超超微微粉粉等等外外加加物物难难以以混混合合均均匀匀，造造成成性性能能的的不不稳稳定定性性，影影响响施施工工和和使使用性能。用性能。混合双螺旋锥形搅拌机等。混合双螺旋锥形搅拌机等。71生产过程大致如下图所示。生产过程大致如下图所示。原料原料检验检验破碎破碎粉碎粉碎筛分筛分细磨细磨料仓料仓料仓料仓预混合细粉料预混合细粉料混混合合包装包装检验检验入库入库颗颗粒粒料料72五、干式料使用情况五、干式料使用情况一般分为反应层一般分为反

47、应层烧结层烧结层原质层原质层热热面面原质层原质层烧烧结结层层73六、碱性干式料的损坏因素分析六、碱性干式料的损坏因素分析钢水对材料的侵蚀：以钢水对材料的侵蚀：以C为例为例CMgO(s)Mg(g)CO(g)化学侵蚀；化学侵蚀；熔渣对材料的侵蚀：熔渣对材料的侵蚀：Fe2+对方镁石点阵结构的破坏；对方镁石点阵结构的破坏；相同之处：低熔点物相的形成降低了颗粒料间的相同之处：低熔点物相的形成降低了颗粒料间的结合力；结合力；74七、提高碱性干式料使用寿命的措施七、提高碱性干式料使用寿命的措施1、合理选材，、合理选材，减少使用过程中低熔相的减少使用过程中低熔相的形成数量形成数量，提高材料抗钢水和熔渣侵蚀的能

48、，提高材料抗钢水和熔渣侵蚀的能力；力；2、优化基质组成和颗粒级配，提高材、优化基质组成和颗粒级配，提高材料抵抗熔渣和熔钢的渗透能力；料抵抗熔渣和熔钢的渗透能力；75采用捣固法施工的半湿状态的耐火混合采用捣固法施工的半湿状态的耐火混合料称为料称为耐火捣打料耐火捣打料。与耐火可塑料不同，此。与耐火可塑料不同，此类耐火混合料是一种类耐火混合料是一种低塑性低塑性或或无塑性无塑性捣固材捣固材料，是依靠强制捣固而形成致密体，再经加料，是依靠强制捣固而形成致密体，再经加热烘烤或焙烧发生硬化而获得一定的结构强热烘烤或焙烧发生硬化而获得一定的结构强度。度。第六节第六节 耐火捣打料耐火捣打料76一、高铝一、高铝-

49、碳化硅碳化硅-碳质捣打料碳质捣打料由高铝熟料、碳化硅、碳素材料、结由高铝熟料、碳化硅、碳素材料、结合剂和外加剂组成的用捣打法施工的混合合剂和外加剂组成的用捣打法施工的混合料称为高铝碳化硅碳质捣打料。此类料称为高铝碳化硅碳质捣打料。此类捣打料主要用于作中、小高炉出铁沟和渣捣打料主要用于作中、小高炉出铁沟和渣沟内衬。沟内衬。77 配制此类捣打料的高铝矾土熟料要求配制此类捣打料的高铝矾土熟料要求杂杂质质(Fe2O3，R2O)含量越低越好含量越低越好，吸水率，吸水率4.5，其粒度组成为粗颗粒，其粒度组成为粗颗粒(82mm)4060%，中颗粒，中颗粒(20.074mm)1020%，细，细颗粒颗粒(0.0

50、74mm)3040%。碳化硅粒度为。碳化硅粒度为100目。目。用于改善高铝碳化硅碳质捣打料性用于改善高铝碳化硅碳质捣打料性能的添加剂包括有防氧化剂、增塑剂、浸能的添加剂包括有防氧化剂、增塑剂、浸润剂、防缩剂等。润剂、防缩剂等。78高炉出铁沟用高炉出铁沟用Al2O3SiCC质免烘烤捣打料理化性能质免烘烤捣打料理化性能项项目目规格值规格值化学组成化学组成%Al2O3不小于不小于65.0SiC+C不小于不小于12.0体积密度体积密度gcm-322016h14503h不小于不小于不小于不小于2.42.2线变化率线变化率%22016h14503h0.30.8抗折强度抗折强度MPa22016h14503h