第五章 材料加热炉炉用材料及选用

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1、第五章第五章 材料加热炉炉用材料及选用材料加热炉炉用材料及选用u耐火材料u保温材料u耐热构件用金属材料u电热转化用电热材料*2：耐火材料、保温材料、耐热金属材料、耐火材料、保温材料、耐热金属材料、电热转化用电热材料电热转化用电热材料各种炉用材料的性能和用途各种炉用材料的性能和用途通过本次课的学习，在了解各种炉用材料通过本次课的学习，在了解各种炉用材料性能特点的基础上，能正确的选用。性能特点的基础上，能正确的选用。一、耐火材料一、耐火材料普通耐火材料15801770高级耐火材料17702000特级耐火材料高于2000定义：定义：凡是能够抵抗高温，并能承受高温物理和化凡是能够抵抗高温，并能承受高温

2、物理和化学负荷，耐火度大于学负荷，耐火度大于1580的材料的材料，称为耐火材料。，称为耐火材料。从材料分：从材料分：硅质、氧化铝质、镁质、硅酸铝质、铝质、橄榄硅质、氧化铝质、镁质、硅酸铝质、铝质、橄榄 石质、白云石质、箐青石质耐火材料。石质、白云石质、箐青石质耐火材料。从形态分：从形态分：耐火砖、耐火捣打料、耐火纤维、耐火混凝土。耐火砖、耐火捣打料、耐火纤维、耐火混凝土。从密度分：从密度分：重质耐火材料、轻质耐火材料。重质耐火材料、轻质耐火材料。从耐火度分：从耐火度分：*4 耐火材料的性能可以分为耐火材料的性能可以分为物理性能物理性能和和工作性能工作性能。体积密度，真比重，气孔率，吸水率，体积

3、密度，真比重，气孔率，吸水率， 透气性，耐压强度，热膨胀性热性，透气性，耐压强度，热膨胀性热性， 导电性，热容量等。导电性，热容量等。耐火度，高温结构强度，化学稳定性，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。体积稳定性，耐急冷急热性等。一、耐火材料一、耐火材料*5耐火材料的性能耐火材料的性能1 1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。材料受热后软化到一定程度时的温度。u不是耐火材料的熔点；u不代表耐火材料最高使用温度和实际使用温度；u耐火材料的使用温度要比耐火度低得多，如下表：砖的

4、名称砖的名称粘土砖粘土砖轻质粘土砖轻质粘土砖高铝砖高铝砖硅砖硅砖镁砖镁砖耐火度（耐火度（）使用温度（使用温度（）1610173013001400167017101150140017501790165016701690171016001650200016501670耐火度的耐火度的测量方法测量方法用耐火锥软倒试验方法测定6-16-1 测定耐火度耐火锥软到情况示意图(a)未软倒的原始态 (b)在一定耐火温度下的软倒情况测定时采用一定尺寸被测耐火材料的三角形椎体，在规定的加热条件下，锥顶因受温度及自身重量的影响而弯倒，测量锥顶刚接触到托盘底平面使得温度即为该材料的耐火度。1、主要取决于其主要成分和易

5、熔杂质（如：FeO和Na2O）等含量；2、耐火度是耐火材料研制时需要检测的重要技术指标。反映高温结构强度一般用荷重软化点来评定荷 重 软 化 点 是 指 在 一 定 压 力(196kPa，轻质材料为98kPa)条件下，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。前者叫荷重软化开始点，后者叫荷重变形4%或40%的变形温度。耐火材料的性能耐火材料的性能2 2高温结构强度高温结构强度一般情况下耐火材料的使用温度应低于荷重软化点。一般情况下耐火材料的使用温度应低于荷重软化点。 如：如：NZ-40粘土砖的耐火度为粘土砖的耐火度为1730，而荷重软化点，而荷重软化点只有只有

6、1350，故他的最高使用温度不超过，故他的最高使用温度不超过1350。反映抵抗温度急剧变化而不破坏的性能，一般用急冷急热次数来评定1、不同材质和结构的耐火材料测定热震性时试验条件不同，已有相关的行业标准给出详细的规定。2、测定方法是将试样加热至T维持40min后再放到流动的冷水中冷却3min(或放在空气中冷却5min)，重复加热冷却，直到试样失重20%(或破碎)的次数，即为耐急冷急热性指标。如：轻质耐火材料制品的测定，是将标准砖加热到1000，在静止的空气中冷却，反复进行，直至砖体的总的重量损失20%的加热冷却次数。3、在电炉温度变化大的部位，应选用耐急冷急热性高的耐火材料。耐火材料的性能耐火

7、材料的性能3.3. 耐急冷急热性（耐热震性）耐急冷急热性（耐热震性）砖的种类砖的种类粘土砖粘土砖硅砖硅砖镁砖镁砖高铝砖高铝砖次数次数525142356*94.4.高温体积稳定性高温体积稳定性 耐火材料耐火材料(砖砖)在高温下长期使用时，其相成分会继续变在高温下长期使用时，其相成分会继续变化，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。这种收缩收缩或膨胀。这种收缩(或膨胀或膨胀)是不可逆的，称残余收缩是不可逆的，称残余收缩(或或膨胀膨胀)，又称重烧收缩，又称重烧收缩(或膨胀或膨胀)。若体积变化过大，会使炉体。若体积变化过大，会使

8、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。变形，砌体强度和寿命受到影响，严重时会造成砌体损坏。 耐火材料的性能耐火材料的性能 特别在砌筑拱顶时更应注意不要采用残余变形过大的耐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砖。一般要求各种耐火制品的残余胀缩不超过火砖。一般要求各种耐火制品的残余胀缩不超过。粘土砖和高铝砖的重烧性收缩为粘土砖和高铝砖的重烧性收缩为，硅砖的重，硅砖的重烧性膨胀为烧性膨胀为*10 5 5高温化学稳定性高温化学稳定性 是指耐火材料在高温下抵抗熔渣、熔盐、电热体、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。炉内气氛等的

9、化学作用和物理作用的性能。耐火材料的性能耐火材料的性能u对于冶金用耐火材料常用抗渣性来评定。u粘土砖和高铝砖对弱酸性和弱碱性溶渣具有一定抗蚀作用。u硅砖只能抗酸性熔渣，镁砖只能抗碱性熔渣的作用。u对铁铬电热体要用高铝砖作为搁丝砖。u对于特殊气氛加热炉，应考虑炉衬耐火材料与炉气的化学反应。*11 6 6致密性致密性 一般以体积密度、气孔率、真比重来表示。耐一般以体积密度、气孔率、真比重来表示。耐火材料在满足性能要求时，应尽量选用体积密度较火材料在满足性能要求时，应尽量选用体积密度较小的，以减少蓄热和增加保温效果、减少炉体质量，小的，以减少蓄热和增加保温效果、减少炉体质量，降低能耗。降低能耗。耐火

10、材料的性能耐火材料的性能*12 7 7导电性导电性 耐火材料一般在低温下是绝缘体，但到高温耐火材料一般在低温下是绝缘体，但到高温时，在耐火材料中产生液相，因为电离，使之有时，在耐火材料中产生液相，因为电离，使之有一定导电性，故不能采用高温下导电大的材料作一定导电性，故不能采用高温下导电大的材料作为炉衬和绝缘材料。为炉衬和绝缘材料。耐火材料的性能耐火材料的性能8 8其它其它如导热系数、热膨胀系数、耐压强度等。如导热系数、热膨胀系数、耐压强度等。*13热处理炉常用耐火材料有热处理炉常用耐火材料有等。等。 *14原料原料：主要是耐火粘土和高岭土：主要是耐火粘土和高岭土主要成分主要成分：30%-463

11、0%-46A1A12 2，50%65%SiO2，其余为各，其余为各 种金属氧化物等。种金属氧化物等。 特点特点：属弱酸性耐火材料。：属弱酸性耐火材料。 耐急冷急热性好；耐急冷急热性好； 荷重软化开始点在荷重软化开始点在12501300以上。软化开始以上。软化开始 和终了温度间隔大，最高温度为和终了温度间隔大，最高温度为1350。 在高碳气容中易受在高碳气容中易受CO、H2、的作用而损坏，故不、的作用而损坏，故不 能作为内衬。铁铬铝电热体合金与粘土砖有化学能作为内衬。铁铬铝电热体合金与粘土砖有化学 反应，使用粘土砖会使铁铬铝合金受腐蚀。反应，使用粘土砖会使铁铬铝合金受腐蚀。使用温度使用温度：11