粘土砖学习教程.pptx

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1、发展历史发展历史1 耐火材料 2耐火材料中的粘土砖耐火材料中的粘土砖3粘土砖的性能和指标粘土砖的性能和指标42耐火材料耐火材料第1页/共16页一一、发展历史发展历史 古代耐火材料起源于青铜器时代中期，使用经简单加工的耐古代耐火材料起源于青铜器时代中期，使用经简单加工的耐火原料。火原料。19世纪上半叶，制成粘土砖和硅砖在高炉和炼钢炉中应世纪上半叶，制成粘土砖和硅砖在高炉和炼钢炉中应用。到用。到20世纪上半叶，耐火材料的品种和质量发展对冶金工业技世纪上半叶，耐火材料的品种和质量发展对冶金工业技术的进步起了重要作用。例如，白云石耐火材料的开发，保证了术的进步起了重要作用。例如，白云石耐火材料的开发，

2、保证了空气转炉的成功；镁铝砖和镁铬砖的发明，促进了碱性平炉的发空气转炉的成功；镁铝砖和镁铬砖的发明，促进了碱性平炉的发展；展；50年代以来研制和生产出众多品种的不定形耐火材料和以耐年代以来研制和生产出众多品种的不定形耐火材料和以耐火纤维为主的一系列轻质耐火材料，适应了现代冶金工厂生产工火纤维为主的一系列轻质耐火材料，适应了现代冶金工厂生产工艺和节能的需要。新炉型步进梁式加热炉等的出现，特别是冶金艺和节能的需要。新炉型步进梁式加热炉等的出现，特别是冶金窑炉向大型化、自动化和高效化发展的趋势，也促进了耐火材料窑炉向大型化、自动化和高效化发展的趋势，也促进了耐火材料的发展。人工合成原料的应用，高压成

3、型装置的采用，也生产出的发展。人工合成原料的应用，高压成型装置的采用，也生产出了高纯度、高密度、高强度和多功能的新品种材料，如直接结合了高纯度、高密度、高强度和多功能的新品种材料，如直接结合的碱性砖、熔铸砖、刚玉砖、氮化硅结合碳化硅砖、镁碳砖和硅的碱性砖、熔铸砖、刚玉砖、氮化硅结合碳化硅砖、镁碳砖和硅线石砖等，显著提高了各种大型、重要冶金炉的炉龄线石砖等，显著提高了各种大型、重要冶金炉的炉龄。第2页/共16页二二、耐火材料耐火材料 耐火材料就是耐火度不低于耐火材料就是耐火度不低于1580的无机非金属材的无机非金属材料及其制品。它是砌筑炉窑等热工设备的结构材料，也料及其制品。它是砌筑炉窑等热工设

4、备的结构材料，也是制造某些高温容器和部件的功能材料。耐火材料在钢是制造某些高温容器和部件的功能材料。耐火材料在钢铁、有色金属、建材、石油、化工和国防等工业部门的铁、有色金属、建材、石油、化工和国防等工业部门的热工设备中得到广泛应用，其中钢铁工业耐火材料的消热工设备中得到广泛应用，其中钢铁工业耐火材料的消耗量约占耐火材料总消耗量的耗量约占耐火材料总消耗量的50%70%。耐火材料在。耐火材料在高温作用下使用，必须具有良好的化学矿物组成、组织高温作用下使用，必须具有良好的化学矿物组成、组织结构、热学性能、力学性能和使用性能，即必须具有较结构、热学性能、力学性能和使用性能，即必须具有较高的强度、耐火度

5、、荷重软化温度、体积稳定性、热震高的强度、耐火度、荷重软化温度、体积稳定性、热震稳定性和抗化学侵蚀等性能，才能承受各种物理、化学稳定性和抗化学侵蚀等性能，才能承受各种物理、化学变化和机械的耐变化和机械的耐na作用，满足热工设备及部件的使用要作用，满足热工设备及部件的使用要求。求。第3页/共16页耐火材料的主要性能指标1.耐火度是耐火材料在高温下抵抗熔化的性能。耐火度主要取决于耐火材料的化学成份和材料中的易熔杂质（如FeO、NaO等)的含量。耐火度并不代表耐火材料的实际使用湿度，因为在高温载负作用下耐火材料的软化变形温度会降低，所以耐火材料的实际允许最高使用温度比耐火度低。耐火度一般通过试验测定

6、。耐火度大于1580的材料方可称为耐火材料。2.高温结构强度：高温结构强度是指耐火制品在高温下承受压力而不发生变形的抗力。常以负重软化温度来评定。所谓负重软化温度是指耐火制品在0.2压力下，以一定的升温速度加热，测出样品开始变形的温度和压缩变形达4%或40%的温度。前者的温度叫负重软化开始湿度，后者叫负重软化4%或40%的软化点。3.热稳定性：热稳定性是指抵抗湿度急剧变化而不破裂或剥落的能力，有时也称之为耐急冷急热性。它的测定是将耐火制品加热到一定温度（850）然后用流动的冷水冷却，直至进行到因制品破裂而部分剥落的重量为原重量的20%时，所经受冷热交替次数即为评定热稳定性的指标。第4页/共16

7、页耐火材料的主要性能指标4.体积稳定性：体积稳定性是指耐火制品在一定温度下反复加的热、冷却的体积变化百分率。一般在多次高温作用下，耐火制品内组成相会发生再结晶和进一歩烧结，会产生残余的膨胀或收缩现象。一般允许的残余膨胀或收缩不应超过0.5-1.0%。5.高温化学稳定性：高温化学稳定性系指耐火制品在高温下，抗金属氧化物、熔盐和炉气侵蚀的能力。常用抗渣性来评定，这种性质主要取决于耐火制品本身相组成物的化学特点和物理结构，如气孔率、体积密度等。6.体积密度、气孔率、透气性：体积密度是指包括全部气孔在内的单位耐火制品的重量，其单位为g/cm3。气孔率（%）分显气孔率和真气孔率。显气孔率是耐火制品上与大

8、气相通的孔洞体积与总体积之比。真气孔率是指不与大气相通的孔洞体积与总体积之比。透气性常以透气系数评定，透气系数是在9.8Pa的压差下，1h内通过厚1m，面积1m2耐火制品的空气量。7.热导率、比热容、热膨胀性：热导率表示耐火材料的导热性能，常以符号“”表示。其物理意义为当温度差为1K时、单位时间内通过厚为1m，面积为1m2耐火制品的热量，单位为W/（m.K)比热容反映耐火材料的蓄热能力，单位为kJ/（kg*),其值随温度升高而增大。热膨胀性常用线性膨胀百分数“”来表示，即耐火材料制品在t下的长度L，与0时的长度L。之差值L。之比的百分数。第5页/共16页 耐火材料按产品形态分为定型耐火材料、不

9、定形耐火材料和耐耐火材料按产品形态分为定型耐火材料、不定形耐火材料和耐火纤维材料三大类。火纤维材料三大类。定型耐火材料用煅烧后的天然或人工合成的耐火原料，经破碎粉定型耐火材料用煅烧后的天然或人工合成的耐火原料，经破碎粉碎、混练、成型和烧成而生产的定型耐火制品。按其体积密度分碎、混练、成型和烧成而生产的定型耐火制品。按其体积密度分为重质耐火砖为重质耐火砖(简称耐火砖简称耐火砖)和隔热耐火砖和隔热耐火砖(见筑炉用绝热材料见筑炉用绝热材料)两类；两类；按化学矿物组成分为：按化学矿物组成分为：(1)硅质制品。如硅砖和熔融石英砖等。硅质制品。如硅砖和熔融石英砖等。(2)硅酸铝质制品。如硅酸铝质制品。如粘

10、土砖粘土砖、半硅砖、高铝砖、硅线石砖和刚、半硅砖、高铝砖、硅线石砖和刚玉砖等。玉砖等。(3)镁质类制品。如镁砖、镁白云石砖、白云石砖、镁铝砖、镁铬镁质类制品。如镁砖、镁白云石砖、白云石砖、镁铝砖、镁铬砖、镁碳砖、镁尖晶石砖和铬砖等。砖、镁碳砖、镁尖晶石砖和铬砖等。(4)碳质砖。如碳砖、半石墨砖和石墨砖等。碳质砖。如碳砖、半石墨砖和石墨砖等。(5)锆质制品。如锆英石砖、锆刚玉砖等。锆质制品。如锆英石砖、锆刚玉砖等。(6)特殊耐火制品。如碳化硅砖、纯氧化物、氮化物和硼化物等制特殊耐火制品。如碳化硅砖、纯氧化物、氮化物和硼化物等制品。品。第6页/共16页定型耐火材料用处定型耐火材料用处 定型耐火材料

11、，其生产厂多，产量大，应用广，是砌筑炉窑等热工设备的主要材定型耐火材料，其生产厂多，产量大，应用广，是砌筑炉窑等热工设备的主要材料。应用时应根据热工设备的使用条件和综合经济效果选定。冶金工业炉窑常用的耐料。应用时应根据热工设备的使用条件和综合经济效果选定。冶金工业炉窑常用的耐火制品主要有：火制品主要有：1.粘土耐火砖粘土耐火砖。适用于加热炉、均热炉、热处理炉、高炉、热风炉、。适用于加热炉、均热炉、热处理炉、高炉、热风炉、焦炉、隧道窑、回转窑和烟道等有关部位。焦炉、隧道窑、回转窑和烟道等有关部位。2.高铝砖。适用于高炉、热风炉、电炉、高铝砖。适用于高炉、热风炉、电炉、炉外精炼炉、均热炉、加热炉和

12、回转窑等。炉外精炼炉、均热炉、加热炉和回转窑等。3.刚玉砖。适用于高炉、热风炉、电炉和刚玉砖。适用于高炉、热风炉、电炉和炉外精炼炉等。炉外精炼炉等。4.硅线石砖。适用于高炉、热风炉和电炉等有关部位。硅线石砖。适用于高炉、热风炉和电炉等有关部位。5.硅砖。适用硅砖。适用于焦炉、热风炉、酸性炼钢炉和均热炉等。于焦炉、热风炉、酸性炼钢炉和均热炉等。6.蜡石砖。适用于盛钢桶和连铸装置等。蜡石砖。适用于盛钢桶和连铸装置等。7.镁砖。适用于平炉、转炉、炉外精炼炉、铅熔炼炉、铅锌鼓风炉和回转窑等。镁砖。适用于平炉、转炉、炉外精炼炉、铅熔炼炉、铅锌鼓风炉和回转窑等。8.镁白镁白云石砖。适用于炼钢转炉和炉外精炼

13、炉等。云石砖。适用于炼钢转炉和炉外精炼炉等。9.镁碳砖。适用于炼钢转炉、电炉、盛钢镁碳砖。适用于炼钢转炉、电炉、盛钢桶和平炉出钢口等有关部位。桶和平炉出钢口等有关部位。10.镁铬砖。适用于平炉、炉外精炼炉、炼铜炉、炼镍炉、镁铬砖。适用于平炉、炉外精炼炉、炼铜炉、炼镍炉、闪速炉和回转窑等。闪速炉和回转窑等。11.碳化硅砖。适用于高炉和锌蒸馏炉等。碳化硅砖。适用于高炉和锌蒸馏炉等。12.碳砖碳砖(块块)。适用于。适用于高炉炉底高炉炉底.炉缸铝电槽，电炉和铁合金熔炼炉等有关部位。炉缸铝电槽，电炉和铁合金熔炼炉等有关部位。13.锆英石砖。适用于连续锆英石砖。适用于连续铸钢等热工设备。铸钢等热工设备。第

14、7页/共16页 粘土砖以粘土熟料作骨科，耐火粘土作结合剂制粘土砖以粘土熟料作骨科，耐火粘土作结合剂制成的成的Al2O3含量为含量为3048的耐火材料制品。粘土砖的耐火材料制品。粘土砖是历史最久、应用最广泛的耐火材料。是历史最久、应用最广泛的耐火材料。70年代中国粘年代中国粘土砖产量约占耐火材料总产量的土砖产量约占耐火材料总产量的65%左右，美、英、左右，美、英、日等国约占日等国约占4050%。制造粘土砖的原料是粘土质矿。制造粘土砖的原料是粘土质矿物。天然耐火粘土一般可分为硬质粘土和软质粘土。物。天然耐火粘土一般可分为硬质粘土和软质粘土。在耐火材料制造工艺中，前者大多数经煅烧后用作熟在耐火材料制

15、造工艺中，前者大多数经煅烧后用作熟料；后者加水后，塑性好，容易烧结，多用作结合剂。料；后者加水后，塑性好，容易烧结，多用作结合剂。中国山东等地焦宝石中国山东等地焦宝石(硬质硬质)和苏州粘土和苏州粘土(软质软质)都是中外都是中外闻名的优质耐火粘土。粘土矿物主要有高岭石闻名的优质耐火粘土。粘土矿物主要有高岭石(Al2O32SiO22H2O)、地开石、地开石(成分与高岭石相同，成分与高岭石相同，但晶格常数不同但晶格常数不同)、蒙脱石、蒙脱石(Al2O34SiO26H2O)和云和云母类矿物。母类矿物。四四.粘土砖的性能和指标粘土砖的性能和指标第8页/共16页中国的粘土砖中国的粘土砖Al2O3含量一般多

16、在含量一般多在40以上，以上，Fe2O3含量小于含量小于2.02.5。配料中熟料为。配料中熟料为6585，结合粘土为，结合粘土为3515。将粉碎的结合粘土和磨。将粉碎的结合粘土和磨细的熟料混磨，再与颗粒熟料一起配制成半干泥料，细的熟料混磨，再与颗粒熟料一起配制成半干泥料，高压成型，在约高压成型，在约1400下烧成，性能较好。粘土砖下烧成，性能较好。粘土砖在高温下呈弱酸性，抗碱性熔渣侵蚀的能力稍差，在高温下呈弱酸性，抗碱性熔渣侵蚀的能力稍差，但随但随Al2O3含量提高而增强。热稳定性较硅砖、镁含量提高而增强。热稳定性较硅砖、镁砖（见镁质砖）等为好。砖（见镁质砖）等为好。粘土质耐火材料原料丰富，加

17、工简便，价格低粘土质耐火材料原料丰富，加工简便，价格低廉，因此比其他任何耐火材料使用得更为广泛：用廉，因此比其他任何耐火材料使用得更为广泛：用于高炉、热风炉、化铁炉、盛钢桶及浇钢系统和均于高炉、热风炉、化铁炉、盛钢桶及浇钢系统和均热炉，加热炉，有色金属熔炼炉，硅酸盐工业和化热炉，加热炉，有色金属熔炼炉，硅酸盐工业和化学工业用窑炉以及所有热工设备的烟囱和烟道等。学工业用窑炉以及所有热工设备的烟囱和烟道等。第9页/共16页 1.1.粘土砖是指粘土砖是指Al2O3Al2O3含量为含量为30%40%30%40%硅酸铝材料的粘硅酸铝材料的粘土质制品。粘土砖是用土质制品。粘土砖是用50%50%的软质粘土和

18、的软质粘土和50%50%硬质粘土硬质粘土熟料，按一定的粒度要求进行配料，经成型、干燥后，熟料，按一定的粒度要求进行配料，经成型、干燥后，在在1300140013001400的高温下烧成。粘土砖的矿物组成主的高温下烧成。粘土砖的矿物组成主要是高岭石（要是高岭石（Al2O32SiO22H2OAl2O32SiO22H2O）和）和6%7%6%7%的杂质的杂质（钾、钠、钙、钛、铁的氧化物）。粘土砖的烧成过（钾、钠、钙、钛、铁的氧化物）。粘土砖的烧成过程，主要是高岭石不断失水分解生成莫来石程，主要是高岭石不断失水分解生成莫来石（3Al2O32SiO23Al2O32SiO2）结晶的过程。粘土砖中的）结晶的过

19、程。粘土砖中的SiO2SiO2和和Al2O3Al2O3在烧成过程中与杂质形成共晶低熔点的硅酸盐，在烧成过程中与杂质形成共晶低熔点的硅酸盐，包围在莫来石结晶周围。包围在莫来石结晶周围。2.2.粘土砖属于弱酸性耐火制粘土砖属于弱酸性耐火制品，能抵抗酸性熔渣和酸性气体的侵蚀，对碱性物质品，能抵抗酸性熔渣和酸性气体的侵蚀，对碱性物质的抵抗能力稍差。粘土砖的热性能好，耐急冷急热的抵抗能力稍差。粘土砖的热性能好，耐急冷急热.3.3.粘土砖的耐火度与硅砖不相上下，高达粘土砖的耐火度与硅砖不相上下，高达1690173016901730，但荷重软化温度却比硅砖低，但荷重软化温度却比硅砖低200200以以上。因为

20、粘土砖中除含有高耐火度的莫来石结晶外，上。因为粘土砖中除含有高耐火度的莫来石结晶外，还含有接近一半的低熔点非晶质玻璃相。还含有接近一半的低熔点非晶质玻璃相。第10页/共16页 4.4.在在0100001000的温度范围内，粘土砖的体积随着的温度范围内，粘土砖的体积随着温度升高而均匀膨胀，线膨胀曲线近似于一条直线，温度升高而均匀膨胀，线膨胀曲线近似于一条直线，线膨胀率为线膨胀率为0.6%0.7%0.6%0.7%，只有硅砖的一半左右。当，只有硅砖的一半左右。当温度达温度达12001200后再继续升温时，其体积将由膨胀最后再继续升温时，其体积将由膨胀最大值开始收缩。粘土砖的残余收缩导致砌体灰缝的大值

21、开始收缩。粘土砖的残余收缩导致砌体灰缝的松裂，这是粘土砖的一大缺点。当温度超过松裂，这是粘土砖的一大缺点。当温度超过12001200后，粘土砖中的低熔点物逐渐熔化，因颗粒受表面后，粘土砖中的低熔点物逐渐熔化，因颗粒受表面张力作用而互相靠得很紧，从而产生体积收缩。张力作用而互相靠得很紧，从而产生体积收缩。5.5.由于粘土砖的荷重软化温度低，在高温下产生收由于粘土砖的荷重软化温度低，在高温下产生收缩，导热性能比硅砖小缩，导热性能比硅砖小15%20%15%20%，机械强度也比硅砖，机械强度也比硅砖差，所以，粘土砖只能用于焦炉的次要部位，如蓄差，所以，粘土砖只能用于焦炉的次要部位，如蓄热室封墙，小烟道

22、衬砖及蓄热室格子砖、炉门衬砖、热室封墙，小烟道衬砖及蓄热室格子砖、炉门衬砖、炉顶以及上升管衬砖等。炉顶以及上升管衬砖等。第11页/共16页第12页/共16页粘土砖与黏土砖粘土砖与黏土砖 普通黏土砖：性质：具有规整形状的黏土耐火材料的总称。主要化学成分为氧化铝和二氧化硅，还含有起熔剂作用的三氧化二铁、氧化钙、氧化钾、氧化钠、二氧化钛等。分为普通黏土砖、多熟料黏土砖、全生料黏土砖、高硅质黏土砖等。具有高温性能好、耐热震性较好等特性，以硬质黏土熟料（全生料黏土砖为生料）为原料、加入适量可塑性黏土，经可塑成型或半干法成型，再经烧结而成。黏土砖常用作高炉、热风炉、玻璃窑、陶瓷窑、回转窑、石灰窑等的耐火材料。高级黏土砖：耐火度不低于1699的黏土质耐火砖。有普通的、耐崩裂的、耐渣蚀的三种。我国前期建筑中黏土砖使用广泛，直至目前仍为墙体砌筑的的主要材料，标准黏土砖的规格为：24011553第13页/共16页实物对照实物对照粘土砖黏土砖讨论:黏土砖与粘土砖都作为耐火材料的不同之处.第14页/共16页谢谢观赏三组制作三组制作第15页/共16页感谢您的观看！第16页/共16页