耐火材料 (2)精选文档.ppt

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1、耐火材料本讲稿第一页，共九十七页2概述概述碱性耐火材料是化学性质呈碱性的耐火材料。碱性耐火材料是化学性质呈碱性的耐火材料。镁质耐火材料镁质耐火材料石灰耐火材料石灰耐火材料白云石质耐火材料白云石质耐火材料MgO-CaO-C系耐火材料系耐火材料镁橄榄石质耐火材料镁橄榄石质耐火材料本讲稿第二页，共九十七页3碱性耐火材料的发展碱性耐火材料的发展18061806年，粘土结合的氧化镁坩埚研制成功；年，粘土结合的氧化镁坩埚研制成功；18171817年，年，O.HenryO.Henry利用湿法工艺从海水中或白云石中利用湿法工艺从海水中或白云石中合成氧化镁成功合成氧化镁成功;18411841年，年，Pattio

2、nson Pattionson 获得氧化镁的合成专利；获得氧化镁的合成专利；18601860年，实验室制造了氧化镁耐火砖；年，实验室制造了氧化镁耐火砖；LeobenLeoben首先首先在氧气底吹转炉中使用镁砂；在氧气底吹转炉中使用镁砂；1877-18791877-1879年，托马斯发明氧气顶吹转炉，同时发明年，托马斯发明氧气顶吹转炉，同时发明焦油白云石砖作为转炉内衬材料；焦油白云石砖作为转炉内衬材料；18811881年，年，Karl SpaeterKarl Spaeter在奥地利的在奥地利的VeitschVeitsch州发现菱镁州发现菱镁矿的矿床，氧化镁耐火砖正式生产；矿的矿床，氧化镁耐火砖正

3、式生产；本讲稿第三页，共九十七页4第一节第一节 镁质耐火材料镁质耐火材料以氧化镁为主成分和以方镁石为主晶相的耐材统称为镁以氧化镁为主成分和以方镁石为主晶相的耐材统称为镁质耐火材料。质耐火材料。镁质耐火材料的主要品种有：普通镁砖、直接结合镁砖、镁质耐火材料的主要品种有：普通镁砖、直接结合镁砖、镁钙砖、镁硅砖、镁铝砖、镁铬砖、镁碳砖。镁钙砖、镁硅砖、镁铝砖、镁铬砖、镁碳砖。另外，另外，还有其他不经烧结的不烧镁质制品和不定形还有其他不经烧结的不烧镁质制品和不定形镁质耐火材料。镁质耐火材料。镁质耐火制品的性质主要取决于其化学和镁质耐火制品的性质主要取决于其化学和矿物组成以及显微结构，并受原料和生产工矿

4、物组成以及显微结构，并受原料和生产工艺制度与方法控制。艺制度与方法控制。本讲稿第四页，共九十七页5方镁石方镁石是方镁石是MgOMgO的唯一结晶形态。方镁石的化学活性很大，的唯一结晶形态。方镁石的化学活性很大，极易与水或大气中的水分进行水化反应。方镁石属离子晶极易与水或大气中的水分进行水化反应。方镁石属离子晶体，故熔点很高，达体，故熔点很高，达28002800。当温度达。当温度达18001800以上，以上，便可产生升华现象，而且其稳定性随温度提高而下降，便可产生升华现象，而且其稳定性随温度提高而下降，压力愈低，稳定性愈低。压力愈低，稳定性愈低。本讲稿第五页，共九十七页6一、与镁质耐火材料有关的物

5、系一、与镁质耐火材料有关的物系MgO-CMgOMgO的稳定性随温度的提高的稳定性随温度的提高而下降；而下降；COCO则随着温度的升高变得更则随着温度的升高变得更加稳定；加稳定；MgOMgO（固）（固）+C+C（固）（固）=Mg=Mg（气）（气）+CO+CO（气）（气）压力降低，压力降低，MgOMgO的稳定程度降的稳定程度降低，低，COCO的稳定程度提高，即的稳定程度提高，即MgO-CMgO-C还原反应的温度降低；还原反应的温度降低；本讲稿第六页，共九十七页7MgO-FeO系系 MgO MgO与铁氧化物在还原气氛中于与铁氧化物在还原气氛中于80080014001400 C C范围内，很容易形成此

6、种范围内，很容易形成此种固溶体，称它为镁方铁矿。由于镁和铁固溶体，称它为镁方铁矿。由于镁和铁原子量的差别，镁方铁矿的真密度随铁原子量的差别，镁方铁矿的真密度随铁固溶量而增加。随固溶量而增加。随FeOFeO固溶量增多，固溶量增多，镁方铁矿在高温下开始出现液相和完镁方铁矿在高温下开始出现液相和完全液化的温度皆有降低。由方镁石为全液化的温度皆有降低。由方镁石为主晶相构成的镁质耐火材料是一种能主晶相构成的镁质耐火材料是一种能够抵抗含铁熔渣的优质耐火材料。够抵抗含铁熔渣的优质耐火材料。本讲稿第七页，共九十七页8MgO-Fe2O3系系铁酸镁是铁酸镁是MgOMgOFeFe2 2O O3 3系统中的唯一系统中

7、的唯一二元化合物。其密度较方镁石为二元化合物。其密度较方镁石为重，为重，为4.204.204.49g/cm4.49g/cm3 3。热膨胀性。热膨胀性较高，但较方镁石低，较高，但较方镁石低，方镁石吸收大方镁石吸收大量量FeFe2 2O O3 3后仍具有较高的耐火度。后仍具有较高的耐火度。当固溶铁酸镁的方镁石由高温向当固溶铁酸镁的方镁石由高温向低温冷却时，所溶解的铁酸镁可低温冷却时，所溶解的铁酸镁可再从方镁石晶粒中以各向异性的再从方镁石晶粒中以各向异性的枝状晶体或晶粒包裹体沉析出来。枝状晶体或晶粒包裹体沉析出来。此种尖晶石沉析于晶体表面，多此种尖晶石沉析于晶体表面，多见于晶粒的解理、气孔和晶界处。

8、见于晶粒的解理、气孔和晶界处。通常，称此种由通常，称此种由晶体中沉析出来晶体中沉析出来的尖晶石为晶内尖晶石的尖晶石为晶内尖晶石。如温度。如温度再次升高，在冷却时沉析出来的晶再次升高，在冷却时沉析出来的晶内尖晶石，可能又发生可逆溶解。内尖晶石，可能又发生可逆溶解。如此温度循环，发生溶解沉析变化，如此温度循环，发生溶解沉析变化，并伴有体积效应。并伴有体积效应。本讲稿第八页，共九十七页9MgO-AlMgO-Al2 2O O3 3系系在镁质耐火材料中，人为地加入含有在镁质耐火材料中，人为地加入含有AlAl2 2O O3 3的组分。当的组分。当AlAl2 2O O3 3同方镁石在同方镁石在1500150

9、0附近共附近共存时，如在镁质耐火材料烧成过程中或在高存时，如在镁质耐火材料烧成过程中或在高温下服役时，即可经固相反应形成镁铝尖晶温下服役时，即可经固相反应形成镁铝尖晶石（石（MgO AlMgO Al2 2O O3 3 ，简写，简写MAMA）。镁铝尖晶）。镁铝尖晶石是石是MgOMgOAlAl2 2O O3 3二元系统中唯一的二元二元系统中唯一的二元化合物。常简称尖晶石。真密度同方镁石化合物。常简称尖晶石。真密度同方镁石相近，较镁铁尖晶石低，为相近，较镁铁尖晶石低，为3.55g/cm3.55g/cm3 3。热膨胀性显著低于方镁石，也较铁酸镁小。热膨胀性显著低于方镁石，也较铁酸镁小。熔点高达熔点高达

10、21052105。本讲稿第九页，共九十七页10MgO-CrMgO-Cr2 2O O3 3系系镁铬尖晶石是镁铬尖晶石是MgOMgOCrCr2 2O O3 3系统中系统中唯一的二元化合物。纯镁铬尖晶石唯一的二元化合物。纯镁铬尖晶石的晶格常数为的晶格常数为8.32A 8.32A。真密度。真密度4.404.404.43 g/cm4.43 g/cm3 3。纯者熔点约。纯者熔点约23502350。MgO-MgOCrMgO-MgOCr2 2O O3 3最低共熔温度最低共熔温度23002300。本讲稿第十页，共九十七页11MgO-R2O3系系这些尖晶石都具有较高的熔这些尖晶石都具有较高的熔点或分解温度，与点或

11、分解温度，与MgOMgO的最的最低共熔温度都较高，其中低共熔温度都较高，其中（MgOMgOCr2O3）（MgOMgOAl2O3)（MgOMgOFe2O3)。可见、。可见、由方镁石为主晶相，以这些尖由方镁石为主晶相，以这些尖晶石为结合相构成的镁质耐火晶石为结合相构成的镁质耐火材料开始出现液相的温度都很材料开始出现液相的温度都很高。其中尤以镁铬尖晶石最为高。其中尤以镁铬尖晶石最为突出。突出。本讲稿第十一页，共九十七页12三种尖晶石在高温下都可部分地溶解于方镁三种尖晶石在高温下都可部分地溶解于方镁石中，形成固溶体。而且溶解度都随温度升石中，形成固溶体。而且溶解度都随温度升降而变化，发生尖晶石的溶解沉

12、析，并对固降而变化，发生尖晶石的溶解沉析，并对固溶体的性质有一定影响。溶体的性质有一定影响。开始溶解温度、各温度下的溶解度和在开始溶解温度、各温度下的溶解度和在MgOMgOMgORMgOR2 2O O3 3共熔温度下的最高熔解共熔温度下的最高熔解量有所不同。三种量有所不同。三种R R2 2O O3 3在方镁石中的溶解在方镁石中的溶解度按下列顺序递增：度按下列顺序递增：AlAl2 2O O3 3CrCr2 2O O3 3FeFe2 2O O3 3。本讲稿第十二页，共九十七页13由于由于R R2 2O O3 3固溶于方镁石，有助于其烧结，故对促进固溶于方镁石，有助于其烧结，故对促进烧结的影响顺序可

13、如下排列：烧结的影响顺序可如下排列：Fe3Cr3Al3 由于方镁石固溶由于方镁石固溶R R2 2O O3 3，使，使MgOMgO R R2 2O O3 3系统开始形成液系统开始形成液相的温度都有所提高。相的温度都有所提高。以以MgOMgO R R2 2O O3 3系统中固溶同量系统中固溶同量R R2 2O O3 3而论，由于而论，由于MgOCrMgOCr2 2O O3 3的熔点最高，同方镁石的共的熔点最高，同方镁石的共熔温度最高，溶解量也较高，溶于方镁石形成固溶体后熔温度最高，溶解量也较高，溶于方镁石形成固溶体后开始出现液相温度最高，故在镁质耐火材料中，除高纯开始出现液相温度最高，故在镁质耐火

14、材料中，除高纯方镁石材料外，含镁铬尖晶石的镁质耐火材料的高温性方镁石材料外，含镁铬尖晶石的镁质耐火材料的高温性能是最优秀的。能是最优秀的。本讲稿第十三页，共九十七页14MA-MK-C2S系系尽管尽管C C2 2S S和和MAMA都是高耐火相（都是高耐火相（21302130和和21352135），但是它们的共熔点却只有），但是它们的共熔点却只有14181418；当尖晶石中当尖晶石中AlAl2 2O O3 3被被CrCr2 2O O3 3取代后，共取代后，共熔点温度提高熔点温度提高300300度；度；CrCr2 2O O3 3增加，液相量减少；增加，液相量减少；本讲稿第十四页，共九十七页15MF-

15、MK-C2S系系C C2 2S S和和MFMF的最低共熔点的最低共熔点为为14151415FeFe2 2O O3 3被被CrCr2 2O O3 3取代后，取代后，低共熔点升至低共熔点升至17001700本讲稿第十五页，共九十七页16MA-MF-C2S系系当尖晶石中当尖晶石中FeFe2 2O O3 3被被AlAl2 2O O3 3取代取代后，低共熔点温度提高不大，后，低共熔点温度提高不大，从从1415 1415 增加到增加到14181418，故对始，故对始熔温度影响较小；熔温度影响较小；对于原料中不含对于原料中不含R R2 2O O3 3 氧化物氧化物时，没有必要添加时，没有必要添加CrCr2

16、2O O3 3本讲稿第十六页，共九十七页17MgO-CaO-SiO2系系此三元系统存在矿物相为此三元系统存在矿物相为MgOMgO，M M2 2S S，CMSCMS，C C3 3MSMS2 2，C C2 2S S；CaO/SiO2CaO/SiO2比是决定镁质耐火比是决定镁质耐火材料矿物组成和高温性能的关材料矿物组成和高温性能的关键因素。键因素。CaO/SiO21.87CaO/SiO21.87时，生成高耐时，生成高耐火的矿物，而当火的矿物，而当CaO/SiO21.87CaO/SiO21.87时，生成低耐火时，生成低耐火相的矿物，严重影响镁质制品相的矿物，严重影响镁质制品的耐火性；的耐火性；本讲稿第

17、十七页，共九十七页18MgO-CaO-AlMgO-CaO-Al2 2O O3 3-Fe-Fe2 2O O3 3-SiO-SiO2 2系系与方镁石处于平衡的矿物相有：与方镁石处于平衡的矿物相有：MFMF（17501750），），CMSCMS，MAMA，M M2 2S S，C C3 3MSMS2 2，C C2 2S S，C C4 4AFAF，CACA，C C5 5A A3 3，C C3 3A A，C C3 3S S，CaOCaO，C C2 2F F；本讲稿第十八页，共九十七页19二、镁质耐火制品的化学组成对性能的影响二、镁质耐火制品的化学组成对性能的影响CaOCaO和和SiOSiO2 2及及CaO

18、/SiOCaO/SiO2 2比的影响比的影响R R2 2O O3 3型氧化物的影响型氧化物的影响本讲稿第十九页，共九十七页20CaO和和SiO2及及CaO/SiO2比的影响比的影响提高提高C/SC/S比，材料中高比，材料中高熔点相增多，低熔点相熔点相增多，低熔点相降低，提高了制品的高降低，提高了制品的高温强度，所以镁质材料温强度，所以镁质材料的的C/SC/S比应当控制在获比应当控制在获得强度最大值的最佳范得强度最大值的最佳范围；围；C/S平衡矿物平衡矿物1.87MF,C3S,MA,C2S本讲稿第二十页，共九十七页21CaO和和SiO2及及CaO/SiO2比的影响比的影响CaOCaO在在MgOM

19、gO中的溶解会影中的溶解会影响响C/SC/S比；比；本讲稿第二十一页，共九十七页22R R2 2O O3 3型氧化物的影响型氧化物的影响硼的氧化物硼的氧化物:对于镁砂对于镁砂来说为强熔剂，显著降来说为强熔剂，显著降低其高温强度；低其高温强度；AlAl2 2O O3 3、CrCr2 2O O3 3、FeFe2 2O O3 3：降低制品的最大强度值，降低制品的最大强度值，且降低且降低C/SC/S比；比；本讲稿第二十二页，共九十七页23三、镁质耐火制品结合物及其组织结构特点三、镁质耐火制品结合物及其组织结构特点结合物结合物硅酸盐硅酸盐铁的氧化物和铁酸盐铁的氧化物和铁酸盐尖晶石尖晶石组织结构特点组织结

20、构特点直接结合直接结合陶瓷结合陶瓷结合本讲稿第二十三页，共九十七页24硅酸盐结合硅酸盐结合系统中同方镁石共存的硅酸盐分别为硅酸三钙系统中同方镁石共存的硅酸盐分别为硅酸三钙(C(C3 3S S）、镁橄榄石）、镁橄榄石（MM2 2S)S)、钙镁橄榄石（、钙镁橄榄石（CMSCMS），镁蔷薇辉石（），镁蔷薇辉石（C C3 3MSMS2 2）和硅酸二钙）和硅酸二钙(C(C2 2S S）；）；以以C C3 3S S为结合物的镁质制品：荷重变形温度高，抗渣好，烧结差，若为结合物的镁质制品：荷重变形温度高，抗渣好，烧结差，若配料不准或混合不均，烧后得到的结果不是配料不准或混合不均，烧后得到的结果不是C C3

21、3S S，而是，而是C C2 2S S和和CaOCaO的的混合物，由于混合物，由于C C2 2S S的晶型转化和的晶型转化和CaOCaO的水化，致使制品开裂；的水化，致使制品开裂；以以C C3 3MSMS2 2、CMSCMS为结合物的制品荷重软化变形温度低，耐压强为结合物的制品荷重软化变形温度低，耐压强度小；度小；以以C C2 2S S为结合物的制品荷重软化变形温度高，耐压强度高，但为结合物的制品荷重软化变形温度高，耐压强度高，但需加入稳定剂磷灰石，抗渣性好；需加入稳定剂磷灰石，抗渣性好；以以MM2 2S S为结合物的制品荷重软化变形温度高，耐压强度高，但为结合物的制品荷重软化变形温度高，耐压

22、强度高，但是烧结性差，抗渣性好；是烧结性差，抗渣性好；本讲稿第二十四页，共九十七页25铁的氧化物和铁酸盐铁的氧化物和铁酸盐C C2 2F F降低制品的烧成温度，同时降低荷重软化温度；降低制品的烧成温度，同时降低荷重软化温度；MFMF降低制品的热震稳定性；降低制品的热震稳定性；气氛波动下使用，应当控制制品的铁含量；气氛波动下使用，应当控制制品的铁含量；本讲稿第二十五页，共九十七页26尖晶石结合物尖晶石结合物以以MAMA为结合物的制品：热震稳定性高（等轴晶系，热膨为结合物的制品：热震稳定性高（等轴晶系，热膨胀小；弹性模量小），耐火度和荷重变形温度高；胀小；弹性模量小），耐火度和荷重变形温度高；MA

23、MA能从方镁石中转移出能从方镁石中转移出MFMF，从而消除了，从而消除了MFMF因温度波动因温度波动引起的溶解及析出作用，提高了方镁石的塑性，消除引起的溶解及析出作用，提高了方镁石的塑性，消除对热震稳定性的不良影响；对热震稳定性的不良影响；本讲稿第二十六页，共九十七页27陶瓷结合和直接结合陶瓷结合和直接结合对高温下含对高温下含MgOMgO和液相的镁砖中，为了不使液相不致和液相的镁砖中，为了不使液相不致贯穿方镁石颗粒边界，使方镁石间直接结合程度提贯穿方镁石颗粒边界，使方镁石间直接结合程度提高，那么加入高，那么加入CrCr2 2O O3 3是非常有利的是非常有利的用尖晶石或用尖晶石或C C2 2S

24、 S、M M2 2S S高熔点矿物作为次要相对直接结高熔点矿物作为次要相对直接结合是非常有利的。合是非常有利的。本讲稿第二十七页，共九十七页28四、镁质原料四、镁质原料菱镁矿菱镁矿:理论化学组成理论化学组成为为MgO47.82%MgO47.82%，COCO2 252.18%52.18%，密度，密度2.96-2.96-3.21g/cm3.21g/cm3 3，烧后，烧后3.51-3.51-3.56g/cm3.56g/cm3 3海水镁砂海水镁砂:密度密度3.30-3.30-3.49g/cm3.49g/cm3 3冶金镁砂冶金镁砂本讲稿第二十八页，共九十七页29五、镁质制品的生产工艺五、镁质制品的生产工

25、艺普通镁砖与镁硅砖的生产工艺普通镁砖与镁硅砖的生产工艺原料：原料：MgO87%，CaO3.5%，SiO25.0%,密度大于密度大于3.53g/cm3颗粒组成：紧密堆积和烧结；颗粒组成：紧密堆积和烧结；配料：镁砂，废砖，结合剂，水配料：镁砂，废砖，结合剂，水混合：粗颗粒，纸浆废液，筒磨粉；混合：粗颗粒，纸浆废液，筒磨粉；成型成型:高压成型高压成型干燥：进干燥：进100-120，出，出40-60烧成：烧成：1500-1600 烧成烧成本讲稿第二十九页，共九十七页30以镁铝尖晶石为主要结合物；以镁铝尖晶石为主要结合物；Al2O3加入量增加，气孔率增大，荷软增加，加入量增加，气孔率增大，荷软增加，抗渣

26、性提高，当抗渣性提高，当Al2O3含量小于含量小于10%时，砖时，砖较致密；较致密；Al2O3加入量为加入量为5-10%；矾土、镁砂共磨；矾土、镁砂共磨；应该严格控制应该严格控制CaO和和SiO2的含量；的含量；临界粒度较普通镁砖大些；临界粒度较普通镁砖大些；镁铝砖的生产工艺镁铝砖的生产工艺本讲稿第三十页，共九十七页31镁钙砖的生产工艺镁钙砖的生产工艺以硅酸三钙和硅酸二钙为结合物；以硅酸三钙和硅酸二钙为结合物；热震稳定性差；热震稳定性差；稳定剂：磷灰石稳定剂：磷灰石(0.3%)和铁磷和铁磷(0.5-0.7%)；制品中制品中Al2O3 含量和含量和C/S的大小，对矿物组的大小，对矿物组成及荷重软

27、化有很大影响，成及荷重软化有很大影响，C/S应为应为2.2-3,Al2O335%,CaO35-45%,SiO2及及R2O3杂质总量不大于杂质总量不大于4%；颗粒组成：骨料为白云石，细粉为镁砂；颗粒组成：骨料为白云石，细粉为镁砂；坯料制备坯料制备:烘砂，结合剂烘砂，结合剂(作用）及其制备，作用）及其制备，成型成型热处理和浸渍热处理和浸渍:致密化；致密化；砖的强度提高；砖的强度提高；抗冲刷和渣蚀的能力提高；抗冲刷和渣蚀的能力提高；抗剥落性提高；抗剥落性提高；抗水化性能提高；抗水化性能提高；本讲稿第四十三页，共九十七页44五、焦油白云石砖的水化及反水化措施五、焦油白云石砖的水化及反水化措施水化的危害

28、水化的危害:体积膨胀，结构破坏；体积膨胀，结构破坏；降低炉衬的碳含量；降低炉衬的碳含量；阻碍碳素的石墨化；阻碍碳素的石墨化；水化措施：水化措施：制品表面涂焦油或沥青，或聚乙烯薄膜包裹以制品表面涂焦油或沥青，或聚乙烯薄膜包裹以隔绝大气；隔绝大气；在白云石熟料煅烧时加入矿化剂；在白云石熟料煅烧时加入矿化剂；热处理浸油；热处理浸油；本讲稿第四十四页，共九十七页45六、烧成和烧成浸油白云石砖六、烧成和烧成浸油白云石砖属于半稳定性质的白云石耐火材料；属于半稳定性质的白云石耐火材料；合成镁质白云石；合成镁质白云石；骨料为白云石，细粉为高纯镁砂，石蜡为结骨料为白云石，细粉为高纯镁砂，石蜡为结合剂；合剂；16

29、001600度烧成；度烧成；真空浸油；真空浸油；本讲稿第四十五页，共九十七页46第三节第三节 MgO-CaO-CMgO-CaO-C镁碳砖的生产工艺；镁碳砖的生产工艺；结合剂；结合剂；抗氧化剂；抗氧化剂；镁碳砖的硬化处理；镁碳砖的硬化处理；镁碳砖的性能；镁碳砖的性能；优良的抗热震和耐剥落性；优良的抗热震和耐剥落性；优良的抗渣性；优良的抗渣性；本讲稿第四十六页，共九十七页47第四节第四节 镁橄榄石质耐火材料镁橄榄石质耐火材料M M2 2S S为主晶相；为主晶相；理论化学组成为理论化学组成为MgO57.3%,SiOMgO57.3%,SiO2 242.7%,MgO/SiO42.7%,MgO/SiO2

30、2=1.34;=1.34;熔点熔点18901890，荷软，荷软1650-1650-17001700；本讲稿第四十七页，共九十七页48原料原料橄榄岩橄榄岩:主要矿物组成主要矿物组成2(MgFe)O.SiO2，蛇纹岩：主要矿物组成蛇纹岩：主要矿物组成3MgO.2SiO2.2H2O钝橄榄岩钝橄榄岩滑石滑石:主要矿物组成主要矿物组成3MgO.4SiO2.2H2O本讲稿第四十八页，共九十七页49镁橄榄石加热的物理化学变化镁橄榄石加热的物理化学变化橄榄石加热：橄榄石加热：700-750700-750，铁橄榄石破坏，其中的，铁橄榄石破坏，其中的FeOFeO氧化成氧化成Fe2O3Fe2O3；1150-1480

31、1150-1480，在镁橄榄石颗粒周围形成高铁玻璃相，同，在镁橄榄石颗粒周围形成高铁玻璃相，同时镁橄榄石开始进行强烈的重结晶和再结晶；时镁橄榄石开始进行强烈的重结晶和再结晶；蛇纹石加热：蛇纹石加热：600-700600-700，脱水；，脱水；滑石：滑石：10001000，脱水；，脱水；12001200，反应生成斜顽辉石和方石英；，反应生成斜顽辉石和方石英；本讲稿第四十九页，共九十七页50镁橄榄石制品的生产镁橄榄石制品的生产原料的煅烧；原料的煅烧；镁砂的加入量和加入方法；镁砂的加入量和加入方法；颗粒组成；颗粒组成；结合剂的选择；结合剂的选择；成型；成型；烧成；烧成；本讲稿第五十页，共九十七页51

32、强度和荷重软化温度：由强度和荷重软化温度：由MM2 2S S为结合相的镁质制品，如为结合相的镁质制品，如镁硅砖，其镁硅砖，其MM2 2S S的熔点（的熔点（18901890）和）和 MgOMgO MM2 2S S最低最低共熔点共熔点(1860(1860 C C）都很高，虽然制品常温强度不高，）都很高，虽然制品常温强度不高，但却具有较高的高温热态强度。但却具有较高的高温热态强度。硅酸盐结合的镁质耐火制品硅酸盐结合的镁质耐火制品本讲稿第五十一页，共九十七页52C C2 2S S结合的镁砖（如镁钙砖），由于结合的镁砖（如镁钙砖），由于C C2 2S S具有很高熔点具有很高熔点(21352135），）

33、，MgOMgO C C2 2S S共熔点共熔点18001800，所以开始产生液相，所以开始产生液相的温度很高。在相当高的温度下（如炼钢温度），晶相间的温度很高。在相当高的温度下（如炼钢温度），晶相间无液相形成。无液相形成。它同方镁石之间的结合为固相间的直接结合。而且，它同方镁石之间的结合为固相间的直接结合。而且，C C2 2S S的晶格能较高，在高温下的塑性变形较小，结晶体又的晶格能较高，在高温下的塑性变形较小，结晶体又呈针状和棱角状，故由呈针状和棱角状，故由C C2 2S S结合的镁砖具有很高的高温结合的镁砖具有很高的高温强度。无易熔物的致密制品荷重软化温度可达强度。无易熔物的致密制品荷重软

34、化温度可达17001700。本讲稿第五十二页，共九十七页53可认为以硅酸盐结合的镁质耐火材料的高温性能受其化可认为以硅酸盐结合的镁质耐火材料的高温性能受其化学组成中学组成中CaO/SiOCaO/SiO2 2比的控制。当比的控制。当CaO/SiOCaO/SiO2 2比不同时，比不同时，MM2 2S S C C2 2S S系统中硅酸盐的耐火度的变化和荷重软化系统中硅酸盐的耐火度的变化和荷重软化温度的变化都明显地依赖于温度的变化都明显地依赖于CaO/SiOCaO/SiO2 2比。比。本讲稿第五十三页，共九十七页54镁质耐火制品的耐热震性都较低，这主要是由于方镁石镁质耐火制品的耐热震性都较低，这主要是

35、由于方镁石的热膨胀性较高所致。由的热膨胀性较高所致。由MM2 2S S结合的镁砖中结合的镁砖中MM2 2S S的热膨的热膨胀性较高，胀性较高，202015001500平均热膨胀系数为平均热膨胀系数为11 1011 10-6 6/，故制品的耐热震性仍然较低。，故制品的耐热震性仍然较低。由由CMSCMS结合的制品，因结合的制品，因CMSCMS各向异性，热膨胀性在各向异性，热膨胀性在X X轴向较高，轴向较高，为为13.613.6 1010-6 -6 /，故耐热震性低，普通镁，故耐热震性低，普通镁砖经砖经11001100水冷循环仅水冷循环仅2 23 3次。次。耐热震性耐热震性本讲稿第五十四页，共九十七

36、页55当以当以MM2 2S S结合的镁质制品中含铁量较高时，特别是在还原气氛下同结合的镁质制品中含铁量较高时，特别是在还原气氛下同FeFe直接接触时，除直接接触时，除MgOMgO可与可与FeOFeO形成固溶体以外，形成固溶体以外，MM2 2S S也可发生也可发生镁铁置换形成铁橄榄石（镁铁置换形成铁橄榄石（2FeOSiO2FeOSiO2 2）简写）简写F F2 2S S，并共同形成无，并共同形成无限固溶体。限固溶体。虽然虽然MM2 2S S因镁铁置换及因镁铁置换及F F2 2S S的形成与高温下镁蒸气的逸出而使的形成与高温下镁蒸气的逸出而使结构破坏，并因结构破坏，并因F F2 2S S的溶入而可

37、能降低出现液相的温度，耐火度的溶入而可能降低出现液相的温度，耐火度也有所降低，但不甚严重。也有所降低，但不甚严重。CMS和C3MS2结合的镁质耐火制品：在服役过程中极易形成液在服役过程中极易形成液相。故由此类易熔硅酸盐结合的镁质制品，抗渣蚀能力较差。相。故由此类易熔硅酸盐结合的镁质制品，抗渣蚀能力较差。抗渣性抗渣性本讲稿第五十五页，共九十七页56C C2 2S S结合的镁质制品：由于结合的镁质制品：由于C C2 2S S的形成及同方镁石的的形成及同方镁石的直接结合，使液相润湿方镁石晶粒的能力大为下降，直接结合，使液相润湿方镁石晶粒的能力大为下降，既可使制品内（因杂质带入）可能形成的少量液相既可

38、使制品内（因杂质带入）可能形成的少量液相从方镁石晶粒表面排挤到晶粒的间隙中（呈孤立状）从方镁石晶粒表面排挤到晶粒的间隙中（呈孤立状），又可使外来液相不易渗人制品内部，从而大大提，又可使外来液相不易渗人制品内部，从而大大提高这种制品的抗渣能力。高这种制品的抗渣能力。本讲稿第五十六页，共九十七页57 2、尖晶石结合的镁质耐火制品 尖晶石结合的镁质耐火制品是指主要由镁尖晶石结合的镁质耐火制品是指主要由镁铝尖晶石或镁铬尖晶石或复合尖晶石为结合铝尖晶石或镁铬尖晶石或复合尖晶石为结合相的制品。相的制品。本讲稿第五十七页，共九十七页58 （1）强度和荷重软化温度 尖晶石结合镁质耐火制品的高温强度尖晶石结合镁

39、质耐火制品的高温强度和荷重软化温度，一般都较普通镁砖为高。和荷重软化温度，一般都较普通镁砖为高。本讲稿第五十八页，共九十七页59 以镁铝尖晶石结合的镁质耐火制品，以镁铝尖晶石结合的镁质耐火制品，由于由于MAMA的熔点和的熔点和MgOMgOMAMA共熔温度都较共熔温度都较高，分别为高，分别为21052105和和19951995，故单纯由方，故单纯由方镁石与此种尖晶石构成的镁质耐火制品在镁石与此种尖晶石构成的镁质耐火制品在19951995以下不会出现液相。以下不会出现液相。本讲稿第五十九页，共九十七页60 常称此种尖晶石为第二固相或次晶相。常称此种尖晶石为第二固相或次晶相。此种尖晶石晶体之间与方镁

40、石晶粒间多呈此种尖晶石晶体之间与方镁石晶粒间多呈直接结合。具有较高的高温强度。荷重软直接结合。具有较高的高温强度。荷重软化温度可达化温度可达17501750以上。以上。本讲稿第六十页，共九十七页61 由镁铬尖晶石结合制品，由镁铬尖晶石结合制品，MKMK熔点熔点23502350，MgOMgOMKMK共熔点达共熔点达23002300以上。以上。在镁铬砖中，这种铬尖晶石在高温下除部在镁铬砖中，这种铬尖晶石在高温下除部分熔于方镁石以外，也存在于方镁石晶粒分熔于方镁石以外，也存在于方镁石晶粒之间，作为第二固相在方镁石晶粒间搭桥，之间，作为第二固相在方镁石晶粒间搭桥，使尖晶石晶体间与方镁石晶粒间实现直接使

41、尖晶石晶体间与方镁石晶粒间实现直接结合。结合。本讲稿第六十一页，共九十七页62 （2）耐热震性 尖晶石结合的镁质制品的耐热震性，尖晶石结合的镁质制品的耐热震性，一般都较普通镁砖好。耐热震性良好的原一般都较普通镁砖好。耐热震性良好的原因是因是MAMA属正型尖晶石，具有较低的热膨属正型尖晶石，具有较低的热膨胀性，而胀性，而MFMF属反型尖晶石，热膨胀性高。属反型尖晶石，热膨胀性高。本讲稿第六十二页，共九十七页63 由于由于MAMA溶解溶解MFMF的能力较的能力较MFMF在方镁石中在方镁石中的溶解度大得多，的溶解度大得多，MAMA能从方镁石中将能从方镁石中将MFMF转转移出来，形成、消除了因温度波动

42、而引起的移出来，形成、消除了因温度波动而引起的MFMF溶解和沉析的变化，提高了方镁石的塑溶解和沉析的变化，提高了方镁石的塑性，而性，而MA MA 的此种溶解和沉析变化影响又较的此种溶解和沉析变化影响又较小，从而提高了制品的耐热震性。小，从而提高了制品的耐热震性。11001100加加热和水冷循环达热和水冷循环达2020次左右。次左右。本讲稿第六十三页，共九十七页64 以镁铬尖晶石结合的镁铬砖，由于镁铬以镁铬尖晶石结合的镁铬砖，由于镁铬尖晶石的热膨胀性也较低，尖晶石的热膨胀性也较低，MFMF可固溶于可固溶于MKMK中形成，且溶解度很大，溶解的温度范围很中形成，且溶解度很大，溶解的温度范围很宽，减缓

43、了因宽，减缓了因MFMF溶入方镁石和其中沉析的影溶入方镁石和其中沉析的影响，而且响，而且CMSCMS含量也较少，故镁铬砖的耐含量也较少，故镁铬砖的耐热震性也较好。热震性也较好。11001100加热和水冷循环达加热和水冷循环达2525次。次。本讲稿第六十四页，共九十七页65抗渣性 尖晶石结合的镁质耐火制品的抗渣性，尖晶石结合的镁质耐火制品的抗渣性，一般也优于普通镁砖。一般也优于普通镁砖。MAMA结合的镁铝砖抵抗熔融钢液和含铁溶结合的镁铝砖抵抗熔融钢液和含铁溶渣侵蚀的能力较强。渣侵蚀的能力较强。本讲稿第六十五页，共九十七页66三、各种镁质耐火材料的性质 由不同结合相与主晶相方镁石构成的由不同结合相

44、与主晶相方镁石构成的各种镁质耐火材料的耐火度，一般皆高于各种镁质耐火材料的耐火度，一般皆高于19201920 C C，抗碱性渣侵蚀的能力也强，但依结，抗碱性渣侵蚀的能力也强，但依结合相的种类、性质、数量和分布的不同，制合相的种类、性质、数量和分布的不同，制品的性质也有一定差别。品的性质也有一定差别。本讲稿第六十六页，共九十七页67 虽然虽然MAMA与与FeOFeO反应可形成铁尖晶石反应可形成铁尖晶石（FAFA），即发生），即发生MAFeO MgOFeOAl2O3反应，反应，而而FeOAlFeOAl2 2O O3 3分解溶融温度仅分解溶融温度仅1750 1750，较，较MAMA的熔点低的熔点低3

45、80380以上，但以上，但MAMA与与FAFA可形可形成连续固溶体。而且，在镁质耐大材料中，成连续固溶体。而且，在镁质耐大材料中，总有大量方镁石存在，同总有大量方镁石存在，同FeOFeO形成镁方铁形成镁方铁矿。故由矿。故由MAMA结合的镁铝砖能吸收相当数量结合的镁铝砖能吸收相当数量的的FeOFeO，而不致严重降低其出现液相的温，而不致严重降低其出现液相的温度。度。本讲稿第六十七页，共九十七页68 当熔渣中含有较高当熔渣中含有较高CaOCaO时，时，MAMA与与C C2 2S S的共熔点仅的共熔点仅14181418 C C，远低于它们的熔点，远低于它们的熔点，故故MAMA受此种熔渣侵蚀时，其高温

46、性质有所受此种熔渣侵蚀时，其高温性质有所降低。降低。本讲稿第六十八页，共九十七页69 由于由于MA MA 与方镁石直接结合，两者间的与方镁石直接结合，两者间的界面张力远低于界面张力远低于MAMA或或MgOMgO的表面张力，从的表面张力，从而使熔渣渗入这些界面的速度和深度都小而使熔渣渗入这些界面的速度和深度都小于普通镁砖，故抗渣性还优于普通镁砖。于普通镁砖，故抗渣性还优于普通镁砖。本讲稿第六十九页，共九十七页70 以以MAMA结合的镁砖，由于结合的镁砖，由于MA MA 在氧化或还在氧化或还原气氛下较稳定，故在气氛变化条件下使用，原气氛下较稳定，故在气氛变化条件下使用，同含同含MFMF较多的镁砖相

47、比，耐久性较高。较多的镁砖相比，耐久性较高。本讲稿第七十页，共九十七页71镁铬砖的耐蚀性有以下特点：MFMF和和MAMA都可固溶于都可固溶于MKMK中形成和中形成和 连连续固溶体。续固溶体。MFMF和和MAMA固溶于固溶于MKMK后液相面边后液相面边界温度增加，即随界温度增加，即随CrCr2 2O O3 3量的相对提高，出量的相对提高，出现液相温度提高，在一定温度下液相量降现液相温度提高，在一定温度下液相量降低。低。本讲稿第七十一页，共九十七页72 当系统中有硅酸盐相共存时，随当系统中有硅酸盐相共存时，随CrCr2 2O O3 3/Al/Al2 2O O3 3和和CrCr2 2O O3 3/F

48、e/Fe2 2O O3 3比的增加，尖比的增加，尖 晶晶石相在硅酸盐中的溶解度也逐渐降低。以石相在硅酸盐中的溶解度也逐渐降低。以镁铬尖晶石镁铬尖晶石MKMK为结合相，代替为结合相，代替MFMF和和MAMA，对提高制品的高温强度和耐蚀等性能都是对提高制品的高温强度和耐蚀等性能都是有利的。有利的。本讲稿第七十二页，共九十七页73 在自然界中，铬尖晶石大多数取自铬在自然界中，铬尖晶石大多数取自铬矿石，并非单纯由矿石，并非单纯由MKMK构成，而多为不同尖构成，而多为不同尖晶石的固溶体复合尖晶石晶石的固溶体复合尖晶石:(Mg,Fe+2)(Cr,Al,Fe+3)2O4其中对尖晶石构成的制品体积稳定性影响大

49、其中对尖晶石构成的制品体积稳定性影响大的主要成分为铬铁矿（的主要成分为铬铁矿（FeO.CrFeO.Cr2 2O O3 3，简写，简写FKFK）。）。本讲稿第七十三页，共九十七页74 由这些含由这些含FeOFeO的铬铁矿结合的镁质耐的铬铁矿结合的镁质耐火制品，因铬铁矿对于氧化和还原气氛很火制品，因铬铁矿对于氧化和还原气氛很敏感，氧化产生收缩，还原产生膨胀。含敏感，氧化产生收缩，还原产生膨胀。含铁高的尖晶石，在氧化气氛下，从铁高的尖晶石，在氧化气氛下，从350350开开始到始到10001000显著氧化，其中的显著氧化，其中的FeOFeO氧化为氧化为FeFe2 2O O3 3。本讲稿第七十四页，共九

50、十七页75 氧化终了，氧化终了，FeFe2 2O O3 3与与CrCr2 2O O3 3形成固溶体，因形成固溶体，因晶格常数由大变小，体积收缩。若随后发生晶格常数由大变小，体积收缩。若随后发生还原作用，则在还原作用，则在450450开始，约到开始，约到10501050结束，结束，又使又使FeOFeO转化为转化为FeFe2 2O O3 3 ，形成尖晶石，因晶，形成尖晶石，因晶格松弛，产生膨胀。虽然理论计算膨胀不超格松弛，产生膨胀。虽然理论计算膨胀不超过过3 3，但实际上可达，但实际上可达3030，线膨胀率达，线膨胀率达1010。本讲稿第七十五页，共九十七页76 这种计算值与实测值的差别是由于同这