第二章热处理设备常用材料课二

1、1 耐火材料的性能可以分为物理性能和工作性能。耐火材料的性能可以分为物理性能和工作性能。体积密度，真比重，气孔率，吸水率，透气性，耐体积密度，真比重，气孔率，吸水率，透气性，耐压强度，热膨胀性，导电性，热容量等。压强度，热膨胀性，导电性，热容量等。耐火度，高温结构强度，化学稳定性，体积稳定性，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。耐急冷急热性等。 凡是能够抵抗高温并承受在高温下所产生的物理、化学作用凡是能够抵抗高温并承受在高温下所产生的物理、化学作用的材料，统称为耐火材料。的材料，统称为耐火材料。 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耐火度是耐火材料抵

2、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。到一定程度时的温度。2 按耐火度的不同，可将耐火材料分为：按耐火度的不同，可将耐火材料分为：(1)(2) 耐火材料的耐火度主要决定于成分，它不是熔点，也不是实际使用温度。见耐火材料的耐火度主要决定于成分，它不是熔点，也不是实际使用温度。见下表下表2-1名称粘土砖轻质粘土砖高铝砖硅砖镁砖耐火度（）使用温度（）1610-17301300-14001670-17101150-14001750-17901650-16701690-17101600-165020001650-16703是作为评定耐火材料高温结构强度的指标。荷重软化点是指在固定的压力

3、下，耐火材料开始变形及变形到一定程度时的温度。见表2-2 在这个压力下按一定的加热速度升温，测出试样开始变形的温度称为荷重软化开始点；试样压缩变形达4 、40%的温度，称为荷重软化4或40%的软化点。一般情况下耐火材料的使用温度应低于荷重软化点。4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镁砖镁砖荷重软化开始点（荷重软化开始点（） 1250-14001400-15301620-16501470-15205 它是指耐火材料在高温下抵抗熔渣、熔盐、电热体、炉内气氛它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。等的化学作用和物理作用的性能。 它是耐

4、火砖热稳定性的指标，它表示制品抵抗温度急剧变化它是耐火砖热稳定性的指标，它表示制品抵抗温度急剧变化而不损坏的性质。而不损坏的性质。 耐急冷急热性和耐火制品的物理性能、形状大小等因素有关。耐急冷急热性和耐火制品的物理性能、形状大小等因素有关。测定时将耐火制品加热到测定时将耐火制品加热到,然后放入流动的冷水中冷却，反复然后放入流动的冷水中冷却，反复进行直至破碎至其重量损失进行直至破碎至其重量损失时的次数。该次数做为耐火制品的时的次数。该次数做为耐火制品的耐急冷急热性的指标耐急冷急热性的指标。6 耐火材料耐火材料(砖砖)在高温下长期使用时，其相成分会继续变化，产在高温下长期使用时，其相成分会继续变化

5、，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。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。这种收缩这种收缩(或膨胀或膨胀)是不可逆的，称做残余收缩是不可逆的，称做残余收缩(或膨胀或膨胀)，又称重烧，又称重烧收缩收缩(或膨胀或膨胀)。若体积变化过大，会使炉体变形，砌体强度和寿命。若体积变化过大，会使炉体变形，砌体强度和寿命受到影响，严重时会造成砌体损坏。受到影响，严重时会造成砌体损坏。 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。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一般要求各种耐火制品的残余胀缩不超过。

6、粘土砖和。粘土砖和高铝砖的重烧线收缩为高铝砖的重烧线收缩为，硅砖的重烧线膨胀为，硅砖的重烧线膨胀为7 热处理炉常用耐火材料有热处理炉常用耐火材料有等。等。 粘土砖的主要成分是：粘土砖的主要成分是：，其余为各种金属氧化物等。属弱酸性，荷重软，其余为各种金属氧化物等。属弱酸性，荷重软化点为化点为1350，耐急冷急热性好，原料来源广泛，耐急冷急热性好，原料来源广泛，8是最常用的耐火材料。可用于是最常用的耐火材料。可用于砌筑炉顶、炉底、炉墙及燃砌筑炉顶、炉底、炉墙及燃烧室等烧室等。铁铬铝电热体合金。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。与粘土砖有化学反应，使用粘土砖会使铁

7、铬铝合金受腐蚀。粘土砖在控制气氛中易受粘土砖在控制气氛中易受CO、 H2的侵蚀而损坏。的侵蚀而损坏。910 高铝砖中含高铝砖中含，其余主要是，其余主要是SiO2，杂，杂质很少。随质很少。随Al2O3含量的增加，颜色变浅。当含量的增加，颜色变浅。当，变为白色，叫白刚玉。其耐火度和高温结构强，变为白色，叫白刚玉。其耐火度和高温结构强度都高于粘土砖，属中性，化学稳定性好，度都高于粘土砖，属中性，化学稳定性好，多用于高多用于高温热处理炉及电阻丝或电阻带的搁砖、热电偶导管、温热处理炉及电阻丝或电阻带的搁砖、热电偶导管、马弗炉的炉芯等。马弗炉的炉芯等。（使用温度：使用温度：1500 1500 左右，也有说

8、左右，也有说 1650-16701650-1670） 11 轻质耐火砖一般是粘土砖，也有高铝砖。其成分与一般粘轻质耐火砖一般是粘土砖，也有高铝砖。其成分与一般粘土砖和高铝砖相同，但因制造方法不同，其气孔率很高，体积土砖和高铝砖相同，但因制造方法不同，其气孔率很高，体积密度很小，轻质粘土砖为密度很小，轻质粘土砖为0.4-1.3g/cm3，超轻质，超轻质粘土砖可小粘土砖可小于于0.3 g/cm3 ( () )，因此保温性好，因此保温性好.轻质砖与超轻质砖热容量小轻质砖与超轻质砖热容量小(炉子的蓄热损失小炉子的蓄热损失小)；但是，高；但是，高温强度低，高温化学稳定性差，宜用做炉墙和炉顶。在高温温强度

9、低，高温化学稳定性差，宜用做炉墙和炉顶。在高温结构强度和耐火度满足要求的情况下，应尽可能选用轻质粘结构强度和耐火度满足要求的情况下，应尽可能选用轻质粘土砖。土砖。（使用温度：（使用温度：1150-1400）12 碳化硅耐火制品主要化学成分是碳化硅耐火制品主要化学成分是SiO2，其耐火度，其耐火度高，高温结构强度高，抗磨性、耐急热性好，导热性高，高温结构强度高，抗磨性、耐急热性好，导热性及导电性好。根据其制造工艺的不同，可用作高温炉及导电性好。根据其制造工艺的不同，可用作高温炉的电热元件的电热元件、马弗炉的马弗罐、高温炉的炉底板等。马弗炉的马弗罐、高温炉的炉底板等。 ( (使用温度：使用温度：1

10、3501350左右左右).). 13 是一种新型的耐火材料。是一种新型的耐火材料。特点：耐火，保温，体积密度特点：耐火，保温，体积密度小，热导率小，比热容小，耐小，热导率小，比热容小，耐急冷急热性好。根据原料不同急冷急热性好。根据原料不同分类：硅酸铝、石英、氧化铝分类：硅酸铝、石英、氧化铝和石墨耐火纤维等。产品：纤和石墨耐火纤维等。产品：纤维毡、纤维板、纤维砖、纤维维毡、纤维板、纤维砖、纤维绳等。绳等。14 耐火混凝土是以一定粒度的矾土熟料为骨料，细粉状矾土熟耐火混凝土是以一定粒度的矾土熟料为骨料，细粉状矾土熟料为掺合料加水，按一定比例混合，用水泥胶结、成型、硬化后得料为掺合料加水，按一定比例

11、混合，用水泥胶结、成型、硬化后得到的耐火材料。到的耐火材料。优点优点: 可以浇捣成整体炉衬，便于制造复杂构件，修炉和砌炉的速可以浇捣成整体炉衬，便于制造复杂构件，修炉和砌炉的速度快，炉子寿命长，成本低。度快，炉子寿命长，成本低。缺点缺点: 耐火度低于耐火砖。耐火度低于耐火砖。 根据所用的胶结材料根据所用的胶结材料(水泥水泥)不同，耐火混凝土可分为硅酸盐耐不同，耐火混凝土可分为硅酸盐耐火混凝土、铝酸盐耐火混凝土、磷酸盐耐火混凝土和水玻璃耐火混火混凝土、铝酸盐耐火混凝土、磷酸盐耐火混凝土和水玻璃耐火混凝土等。热处理常用铝酸盐耐火混凝土和磷酸盐耐火混凝土。凝土等。热处理常用铝酸盐耐火混凝土和磷酸盐耐

12、火混凝土。 （使使用温度：用温度：600-1100600-1100）15 它是氧化锆加水调制而成，无毒、不可燃，在室温下涂敷于它是氧化锆加水调制而成，无毒、不可燃，在室温下涂敷于耐火材料表面，在空气中干燥耐火材料表面，在空气中干燥5分钟即成。陶瓷材料的辐射能力强，分钟即成。陶瓷材料的辐射能力强，因而炉子升温速度快、炉温均匀，可降低能耗因而炉子升温速度快、炉温均匀，可降低能耗15%-30%。涂料的。涂料的气孔率低，化学稳定性好，可阻止使耐火材料损坏的各种氧化性气气孔率低，化学稳定性好，可阻止使耐火材料损坏的各种氧化性气氛扩散渗透，能成倍地提高耐火村料的使用寿命。这种涂料的应用氛扩散渗透，能成倍地

13、提高耐火村料的使用寿命。这种涂料的应用范围广，除石墨以外的其它耐火材料均可徐这种涂料。范围广，除石墨以外的其它耐火材料均可徐这种涂料。使用温度高使用温度高达达24822482。16 它是用水调制的硅酸铝涂料，无毒、不可燃，可涂敷于电热元它是用水调制的硅酸铝涂料，无毒、不可燃，可涂敷于电热元件、辐射管、换热器、料筐等表面。件、辐射管、换热器、料筐等表面。 其特点是其特点是:不影响炉内气氛不影响炉内气氛;不影响被涂金属的物理化学性质和不影响被涂金属的物理化学性质和机械性能，还可防止被涂金属氧化、脱碳或渗碳，防化学侵蚀机械性能，还可防止被涂金属氧化、脱碳或渗碳，防化学侵蚀;与与金属间的结合牢固，耐磨

14、性良好金属间的结合牢固，耐磨性良好,经固化处理之后，表面比基体更细经固化处理之后，表面比基体更细密。可大幅度地提高金属构件的使用寿命密。可大幅度地提高金属构件的使用寿命(50%以上以上)。连续使用温连续使用温度度10381038。17 耐火泥应接近于砌体成分，具有一定耐火度和化学稳定性。耐火泥应接近于砌体成分，具有一定耐火度和化学稳定性。耐火泥由耐火泥由20%-40%的耐火粘土生料和的耐火粘土生料和60%-80%的耐火粘的耐火粘土熟料粉组成土熟料粉组成用水或稀释水玻璃调和后，用于砌炉时填塞砖缝，用水或稀释水玻璃调和后，用于砌炉时填塞砖缝，保证炉子强度和气密性，生料量越多，则强度越低。保证炉子强

15、度和气密性，生料量越多，则强度越低。 18n为减少炉子热传导引起的热损失，提高炉子的为减少炉子热传导引起的热损失，提高炉子的热效率耐火层外需砌一层保温材料。保温材料热效率耐火层外需砌一层保温材料。保温材料具有体积密度小，气孔率高，热容量小，热导具有体积密度小，气孔率高，热容量小，热导率小等特点。工程上把率小等特点。工程上把值小值小0.25W/(m)的材料称为保温材料。的材料称为保温材料。n常用保温材料有常用保温材料有:石棉、矿渣棉、蛭石、硅藻石棉、矿渣棉、蛭石、硅藻土、膨胀珍珠岩、岩棉以及超轻质耐火砖等土、膨胀珍珠岩、岩棉以及超轻质耐火砖等。它们常以散料或制成制品使用，近些年来新炉它们常以散料

16、或制成制品使用，近些年来新炉型不提倡使用散料。型不提倡使用散料。19 矿渣棉是用高炉炉渣经加工处理而成纤维状材料。矿渣棉是用高炉炉渣经加工处理而成纤维状材料。最高最高使用温度为使用温度为750750。其缺点是易被压碎而降低保温能。其缺点是易被压碎而降低保温能。 石棉是天然纤维矿物，主要成石棉是天然纤维矿物，主要成3MgO2SiO22H20。使用温度不超过使用温度不超过500500，因为，因为500以上会脱水而粉化。以上会脱水而粉化。常加工成石棉绳、石棉板、石棉布等形状使用。常加工成石棉绳、石棉板、石棉布等形状使用。20 硅藻土是有机藻类腐败形成的天然疏松多孔物质。主要成分硅藻土是有机藻类腐败形

17、成的天然疏松多孔物质。主要成分是是SiO2。使用温度低于使用温度低于900900。大多数制成硅藻土砖使用，也可散。大多数制成硅藻土砖使用，也可散状使用。状使用。 蛭石又称为黑云母，主要成分是蛭石又称为黑云母，主要成分是SiO2，Al2O3，Fe2O3，MgO和和5%一一10%的化合水。受热时，其中的水分急剧蒸发，体积膨胀而的化合水。受热时，其中的水分急剧蒸发，体积膨胀而成膨胀蛭石，体积密度减小，因而保温性能良好。使用时可以是散成膨胀蛭石，体积密度减小，因而保温性能良好。使用时可以是散状，也可胶结成各种形状的保温制品。状，也可胶结成各种形状的保温制品。最高使用温度可达最高使用温度可达100010

18、00。3 321 岩棉是以玄武岩为主要原料，经高温、熔融制成岩棉是以玄武岩为主要原料，经高温、熔融制成4-7人造无人造无机纤维，加工成板、管、毡等，是一种新型轻质保温材料，具有良机纤维，加工成板、管、毡等，是一种新型轻质保温材料，具有良好的化学稳定性、耐热性，好的化学稳定性、耐热性，工作温度为工作温度为120-600120-600。岩棉制品热导。岩棉制品热导率随密度和温度的不同而变化，率随密度和温度的不同而变化，= 80kg/m3的岩棉毡室温下热导率的岩棉毡室温下热导率为为0.0250W/(m)，平均温度，平均温度400时，热导率时，热导率0.125W(m)。 膨胀珍珠岩是以含膨胀珍珠岩是以含

19、70 %SiO2的天然珍珠岩为主要原料烧的天然珍珠岩为主要原料烧制而成的良好保温材料。其体积密度小，热导率小，制而成的良好保温材料。其体积密度小，热导率小，使用温度使用温度可达可达10001000，既可散料使用，又可制成不同形状的砖使用。，既可散料使用，又可制成不同形状的砖使用。22n炉用金属材料分为炉外用金属材料和炉内用耐热钢。炉用金属材料分为炉外用金属材料和炉内用耐热钢。因炉内构件是在高温下工作，承受一定载荷，并受因炉内构件是在高温下工作，承受一定载荷，并受高温介质的化学腐蚀，要求具有良好的抗高温氧化高温介质的化学腐蚀，要求具有良好的抗高温氧化性和高温强度。所以要用耐热钢来制造。性和高温强度。所以要用耐热钢来制造。 普通金属材料用作炉子的外壳和构架。如普通金属材料用作炉子的外壳和构架。如Q235A钢板，钢板，角钢，槽钢，工字钢角钢，槽钢，工字钢等。等。23 炉用耐热钢用作炉底板、炉罐、坩埚、辐射管、导轨、料炉用耐热钢用作炉底板、炉罐、坩埚、辐射管、导轨、料筐、炉辊、传送带、夹具、紧固件、电热元件及其引出捧等。筐、炉辊、传送带、夹具、紧固件、电热元件及其引出捧等。 早期我国多用早期我国多用3Cr18Ni25Si2 ,1Cr25Ni20Si2等。由于这类钢等。由于这类钢含镍高，含镍高，50年代后期