热处理炉03筑炉材料ppt课件

1、第三章第三章 筑炉材料筑炉材料1.1第三章 筑炉材料n n授课人：杨晓敏North University of ChinaCollege of Materials Science and Engineering2019.01.04第三章第三章 筑炉材料筑炉材料1.2教学提示教学提示教 学 要 求教 学 要 求 ：本章让学生掌握热处理炉常用的筑炉材料。：本章让学生掌握热处理炉常用的筑炉材料。 ：筑炉材料包括耐火材料和保温材料，炉壳：筑炉材料包括耐火材料和保温材料，炉壳用的金属材料钢板、角钢等），做炉底板用的金属材料钢板、角钢等），做炉底板、坩锅用的耐热金属材料等。、坩锅用的耐热金属材料等。 在设

2、计热处理在设计热处理炉时，根据炉子的工作条件合理选用筑炉材炉时，根据炉子的工作条件合理选用筑炉材料，尽量做到延长炉子寿命，降低炉子的造料，尽量做到延长炉子寿命，降低炉子的造价和燃料消耗量。价和燃料消耗量。第三章第三章 筑炉材料筑炉材料1.3 一、耐火材料 二、保温材料 三、炉用金属材料第三章第三章 筑炉材料筑炉材料1.4图图1 1 炉衬结构炉衬结构( (耐火材料耐火材料: :直接承受高温作用直接承受高温作用) )( (保温材料：保温作用，减少炉体散热。保温材料：保温作用，减少炉体散热。) )炉衬结构炉衬结构第三章第三章 筑炉材料筑炉材料1.52、耐火材料的性能、耐火材料的性能物理性能物理性能工

3、作性能工作性能体积密度、气孔率、吸水率、体积密度、气孔率、吸水率、透气性、导热性、导电性等。透气性、导热性、导电性等。耐火度耐火度耐急冷急热性耐急冷急热性体积稳定性体积稳定性化学稳定性化学稳定性高温结构强度高温结构强度1、定义：指能抵抗高温及高温下的物理、化学作用的非金、定义：指能抵抗高温及高温下的物理、化学作用的非金属筑炉材料。属筑炉材料。一、耐火材料一、耐火材料第三章第三章 筑炉材料筑炉材料1.6 耐火度耐火度（1定义：定义： 耐火度是耐火材科抵抗高温作用的性能，指耐火度是耐火材科抵抗高温作用的性能，指耐火材料受热后软化到一定程度时的温度。耐火材料受热后软化到一定程度时的温度。（2 2耐火

4、度的测定：是测耐火度的测定：是测定一定尺寸的三角形锥体，定一定尺寸的三角形锥体，在规定加热条件下，试锥在规定加热条件下，试锥顶部因受温度及本身重量顶部因受温度及本身重量影响而弯倒刚接触底平面影响而弯倒刚接触底平面时的温度。时的温度。第三章第三章 筑炉材料筑炉材料1.7（3 3耐火材料耐火材料 普遍耐火材料，耐火度为普遍耐火材料，耐火度为1580-17701580-1770高级耐火材料，耐火度为高级耐火材料，耐火度为1770-20001770-2000特级耐火材料，耐火度大于特级耐火材料，耐火度大于20002000耐火材料的耐火度和使用温度耐火材料的耐火度和使用温度砖的名称砖的名称粘土砖粘土砖轻

5、质粘土砖轻质粘土砖高铝砖高铝砖耐火度（耐火度（）161017301670171017501790使用温度（使用温度（）130014001150140016501670第三章第三章 筑炉材料筑炉材料1.8高温结构强度荷重软化点来评价高温结构强度荷重软化点来评价（1 1定义：是指耐火制品在高温下承受压力而不发生定义：是指耐火制品在高温下承受压力而不发生变形的抗力。变形的抗力。（2 2荷重软化点：是指在一定压力荷重软化点：是指在一定压力(196kPa(196kPa，轻质的，轻质的为为98kPa)98kPa)条件下以一定的升温速度加热，测出样品开始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

6、缩变形达变形的温度和压缩变形达4 4或或4040的温度。前者的温度的温度。前者的温度叫荷重软化开始点，后者的温度叫荷重软化叫荷重软化开始点，后者的温度叫荷重软化4 4或或4040的的软化点。软化点。耐火材料名称耐火材料名称粘土砖粘土砖高铝砖高铝砖硅砖硅砖荷重软化开始点荷重软化开始点125014001400153016201650耐火材料的荷重软化点耐火材料的荷重软化点第三章第三章 筑炉材料筑炉材料1.9 高温化学稳定性高温化学稳定性 定义：定义： 是指耐火材料在高温下，抵抗炉气、熔盐和是指耐火材料在高温下，抵抗炉气、熔盐和金属氧化物等的侵蚀作用的能力。包括化学侵蚀和物理金属氧化物等的侵蚀作用的

7、能力。包括化学侵蚀和物理溶解。溶解。第三章第三章 筑炉材料筑炉材料1.10 热震稳定性热震稳定性( (耐急冷急热性耐急冷急热性) ) （1 1定义：是指耐火制品抵抗温度急剧变化而不损坏定义：是指耐火制品抵抗温度急剧变化而不损坏不破裂或剥落的性质。不破裂或剥落的性质。（2 2测定：将耐火制品加热到测定：将耐火制品加热到850850，然后再放入流，然后再放入流动的冷水中冷却，反复进行直至破碎至其总量损失动的冷水中冷却，反复进行直至破碎至其总量损失2020时的次数。时的次数。砖的种类砖的种类粘土砖粘土砖高铝砖高铝砖硅砖硅砖次数次数5255614耐火制品的耐急冷急热性次数耐火制品的耐急冷急热性次数第三

8、章第三章 筑炉材料筑炉材料1.11 高温体积稳定性高温体积稳定性 定义：定义： 是指耐火制品在高温下长期使用时是指耐火制品在高温下长期使用时, ,化学成分发生变化学成分发生变化化, ,产生再结晶或进一步烧结的现象产生再结晶或进一步烧结的现象, ,从而使耐火材料的从而使耐火材料的体积发生收缩或膨胀。一般允许的耐火材料制品的体积体积发生收缩或膨胀。一般允许的耐火材料制品的体积变化不应超过变化不应超过0.50.51.01.0。第三章第三章 筑炉材料筑炉材料1.122 2、常用耐火材料、常用耐火材料（1 1耐火粘土砖耐火粘土砖 （2 2高铝砖高铝砖 （3 3轻质砖与超轻质砖轻质砖与超轻质砖（4 4碳化

9、硅耐火制品碳化硅耐火制品（5 5耐火纤维耐火纤维（6 6耐火混凝土耐火混凝土（7 7陶瓷涂料陶瓷涂料（8 8耐火泥耐火泥第三章第三章 筑炉材料筑炉材料1.13耐火粘土砖耐火粘土砖 成分：成分：Al2O3Al2O3小于小于4848）和）和SiO2SiO2和各种金属氧化物等。和各种金属氧化物等。特点：普通粘土砖是弱酸性的耐火材料，抗急冷急热特点：普通粘土砖是弱酸性的耐火材料，抗急冷急热较好可达较好可达2020余次高于其它耐火制品，荷重软化点比余次高于其它耐火制品，荷重软化点比其它耐火材料低，最高使用温度为其它耐火材料低，最高使用温度为1300130014001400。应用：可用于砌筑炉墙、炉顶、炉

10、底、燃烧室等处。应用：可用于砌筑炉墙、炉顶、炉底、燃烧室等处。由于铁铬铝电阻合金与粘土砖有化学反应，不宜做电热由于铁铬铝电阻合金与粘土砖有化学反应，不宜做电热体搁砖；易于受炉气中体搁砖；易于受炉气中COCO、H2H2等还等还 原性气体的侵蚀，不原性气体的侵蚀，不宜做无炉罐可控气体热处理炉炉衬。宜做无炉罐可控气体热处理炉炉衬。 第三章第三章 筑炉材料筑炉材料1.14 高铝砖高铝砖 成分：成分： Al2O3含量大于含量大于48的硅酸铝质耐火砖。的硅酸铝质耐火砖。 特点：特点： 高温下呈中性，耐火度和荷重软化开始点都高温下呈中性，耐火度和荷重软化开始点都较高，最高使用温度为较高，最高使用温度为140

11、01500。高铝砖有良好的。高铝砖有良好的耐急冷急热性及化学稳定性，但成本较高。耐急冷急热性及化学稳定性，但成本较高。 应用：高温炉和盐浴炉的内衬砌砖，它与电热元件不应用：高温炉和盐浴炉的内衬砌砖，它与电热元件不发生化学作用，常用作电热元件的隔热砖和套管等。发生化学作用，常用作电热元件的隔热砖和套管等。 抗渗碳砖：含抗渗碳砖：含Fe2O3量低于量低于1%的高铝砖称为抗渗碳的高铝砖称为抗渗碳砖，专用来砌筑无马弗气体渗碳炉的内衬。砖中的铁会砖，专用来砌筑无马弗气体渗碳炉的内衬。砖中的铁会与气氛中的与气氛中的CO发生反应，导致砖体疏松、剥落而破坏。发生反应，导致砖体疏松、剥落而破坏。第三章第三章 筑

12、炉材料筑炉材料1.15轻质砖与超轻质砖轻质砖与超轻质砖分类：按体积密度分为重质粘土砖密度为分类：按体积密度分为重质粘土砖密度为2.1-2.2g/cm3）, 轻质粘土砖轻质粘土砖0.4-1.3g/cm3），超轻质粘土），超轻质粘土砖小于砖小于0.3g/cm3）。）。特点：体积密度小，保温性强传热损失小），热容特点：体积密度小，保温性强传热损失小），热容量小炉子的蓄热损失小），但高温强度低，抗化学侵量小炉子的蓄热损失小），但高温强度低，抗化学侵蚀能力较差。蚀能力较差。应用应用 ：轻质砖可用于炉墙和炉顶。超轻质砖多数用：轻质砖可用于炉墙和炉顶。超轻质砖多数用于砌筑保温隔热层和低温炉的炉衬。于砌筑保温

13、隔热层和低温炉的炉衬。第三章第三章 筑炉材料筑炉材料1.16碳化硅耐火制品碳化硅耐火制品主要成分：主要成分：SiCSiC。特点：耐火度高，高温结构强度高特点：耐火度高，高温结构强度高 ，抗磨性、，抗磨性、耐急冷急热性好；导热性好比一般耐火材料大耐急冷急热性好；导热性好比一般耐火材料大5 51010倍），导电性好可用做电热元件）。在倍），导电性好可用做电热元件）。在13001300以上易氧化，也易于被碱性物质侵蚀而脆化。以上易氧化，也易于被碱性物质侵蚀而脆化。应用：高温炉的电热元件，高温电阻炉的炉底板，应用：高温炉的电热元件，高温电阻炉的炉底板，马弗罩，炉底的轨道等。马弗罩，炉底的轨道等。第三章

14、第三章 筑炉材料筑炉材料1.17耐火纤维耐火纤维组成：系由各种耐火物质制成的一种纤维状耐火材料。组成：系由各种耐火物质制成的一种纤维状耐火材料。热处理炉中常用的有硅酸铝，石英，氧化铝和石墨耐火纤热处理炉中常用的有硅酸铝，石英，氧化铝和石墨耐火纤维等。维等。特点：体积密度小，耐高温，热导率低，热容量小，化特点：体积密度小，耐高温，热导率低，热容量小，化学稳定性和抗热震性好等优点，具有耐热和保温两种性能。学稳定性和抗热震性好等优点，具有耐热和保温两种性能。缺点：某些气氛对耐火纤维又腐蚀作用。缺点：某些气氛对耐火纤维又腐蚀作用。应用：一般热处理炉用硅酸铝纤维，真空炉，热压炉和应用：一般热处理炉用硅酸

15、铝纤维，真空炉，热压炉和气氛炉使用石墨纤维。气氛炉使用石墨纤维。第三章第三章 筑炉材料筑炉材料1.18方法类别档次名称w（Al2O3）分类温度长期使用温度熔融法玻璃态纤维低档中档中档中档普通硅酸铝纤维高纯硅酸铝纤维高铝纤维含铬硅酸铝纤维小于4545505560 55（1）120014001400 1000 1000 1200 1200胶体法 结晶态纤维高档高档高档莫来石纤维氧化铝纤维氧化锆纤维72748095（2）150016001700 1350 1500 1600耐火纤维分类和使用温度耐火纤维分类和使用温度（1含含wCr2O3）36（2含含wZrO2Y2O3）98第三章第三章 筑炉材料筑炉

16、材料1.19耐火混凝土耐火混凝土 是一种不定形耐火材料，由耐火骨料，掺合料，水泥和是一种不定形耐火材料，由耐火骨料，掺合料，水泥和适量的水混合均匀后，再经成形、枯燥、硬化等过程而制成适量的水混合均匀后，再经成形、枯燥、硬化等过程而制成整体炉衬，如马弗炉、盐浴炉坩锅等炉衬预制构件。耐火度整体炉衬，如马弗炉、盐浴炉坩锅等炉衬预制构件。耐火度低于耐火砖。低于耐火砖。耐火混凝土耐火混凝土（按其所用水泥的不同）（按其所用水泥的不同）铝酸盐矾土水泥作粘结剂）：捣打铝酸盐矾土水泥作粘结剂）：捣打会发热，须及时浇水养护，否则会疏会发热，须及时浇水养护，否则会疏松，剥落，又称松，剥落，又称“水硬性水硬性混凝土。

17、混凝土。磷酸盐混凝土用磷酸作粘结剂）：磷酸盐混凝土用磷酸作粘结剂）：高温烧结，忌用水养护，故亦称高温烧结，忌用水养护，故亦称“火硬性火硬性混凝土。混凝土。使用温度可使用温度可达达1300水玻璃混凝土水玻璃作粘结剂）：水玻璃混凝土水玻璃作粘结剂）：自然干燥，亦称自然干燥，亦称“气硬性气硬性混凝土混凝土可用作低于可用作低于1100炉砌炉砌体或构件体或构件第三章第三章 筑炉材料筑炉材料1.20陶瓷涂料陶瓷涂料耐火材料用陶瓷涂料：是氧化锆加水调制而成，耐火材料用陶瓷涂料：是氧化锆加水调制而成，在室温下涂敷于耐火材料表面，枯燥。陶瓷材料在室温下涂敷于耐火材料表面，枯燥。陶瓷材料的辐射能力强，炉子升温速度

18、快，炉温均匀。涂的辐射能力强，炉子升温速度快，炉温均匀。涂料的化学稳定性好等。料的化学稳定性好等。金属构件用陶瓷涂料：它是用水调制的硅酸铝金属构件用陶瓷涂料：它是用水调制的硅酸铝涂料，可涂敷于电热元件、辐射管、料筐等表面。涂料，可涂敷于电热元件、辐射管、料筐等表面。可防止被涂金属氧化、脱碳或渗碳，防化学侵蚀。可防止被涂金属氧化、脱碳或渗碳，防化学侵蚀。第三章第三章 筑炉材料筑炉材料1.21耐火泥耐火泥组成：由组成：由20204040的耐火黏土生料和的耐火黏土生料和60608080的耐火黏土熟料粉组成。的耐火黏土熟料粉组成。应用：用于砌炉时填塞砖缝使其相互粘结，应用：用于砌炉时填塞砖缝使其相互粘

19、结，保证炉子强度合气密性。保证炉子强度合气密性。第三章第三章 筑炉材料筑炉材料1.221 1、保温层的作用：减少炉墙散热，节省热能。、保温层的作用：减少炉墙散热，节省热能。2 2、主要性能特点、主要性能特点 热导率小小于热导率小小于0.25W/(m. )0.25W/(m. )）、体积密度小、）、体积密度小、体积比热容小等。体积比热容小等。3 3、常用的保温材料、常用的保温材料 硅藻土硅藻土 蛭石蛭石 矿渣棉矿渣棉 石棉石棉 膨胀珍珠岩膨胀珍珠岩 它们常以散料或成型制品使用。它们常以散料或成型制品使用。二、保温材料二、保温材料第三章第三章 筑炉材料筑炉材料1.23 硅藻土：主要成分硅藻土：主要成

20、分SiO2和少量的粘土杂质组成。使用温和少量的粘土杂质组成。使用温度低于度低于900。可以制成硅藻土砖或粉料使用。可以制成硅藻土砖或粉料使用。 蛭石：又称黑云母，成分为蛭石：又称黑云母，成分为wSiO2）3840 ，wFe2O3）423 wAl2O3）1418 wMgO）1121，内含有，内含有510的水分，受热后水分蒸发而形的水分，受热后水分蒸发而形成膨胀蛭石。保温性能好，蛭石的熔点为成膨胀蛭石。保温性能好，蛭石的熔点为1370，最高使，最高使用温度可达用温度可达1000。 矿渣棉：是一种将煤渣，高炉渣和某些矿石在矿渣棉：是一种将煤渣，高炉渣和某些矿石在12501350 熔化后，用压缩空气或

21、蒸汽将其熔液吹成丝状，然后压熔化后，用压缩空气或蒸汽将其熔液吹成丝状，然后压制成制品。最高使用温度为制成制品。最高使用温度为750。容易被压碎而降低保温。容易被压碎而降低保温性能。性能。 第三章第三章 筑炉材料筑炉材料1.24 石棉：是一种纤维状的矿物，主要成分为蛇纹石，熔点石棉：是一种纤维状的矿物，主要成分为蛇纹石，熔点为为1500，500 失去结晶水，使用温度不超过失去结晶水，使用温度不超过500。可。可以散料使用，也可以加工成石棉绳和石棉板等制品使用。以散料使用，也可以加工成石棉绳和石棉板等制品使用。 膨胀珍珠岩：是一种由酸性的火山玻璃质珍珠岩结构的膨胀珍珠岩：是一种由酸性的火山玻璃质珍珠岩结构的熔岩，主要成分熔岩，主要成分SiO2。有良好的保温能力，最高使用温度。有良好的保温能力，最高使用温度为为800。膨胀珍珠岩散料可与水玻璃、水泥、磷酸铝等结。膨胀珍珠岩散料可与水玻璃、水泥、磷酸铝等结合剂制成各种成形保温材料。合剂制成各种成形保温材料。第三章第三章 筑炉材料筑炉材料1.25三、炉用金属材料三、炉用金属材料炉外用金属材料炉外用金属材料（普通金属材料）（普通金属材料）炉内用耐热钢炉内用耐热钢炉用金属材料炉用金属材料外壳外壳构件构件热