耐火材料的生產(chǎn)過程概述(共41頁).ppt

1、2/26/2022材料科學(xué)與工程學(xué)院1第一節(jié)第一節(jié) 耐火材料的選擇與加工耐火材料的選擇與加工2/26/2022材料科學(xué)與工程學(xué)院2 b)二元化合物二元化合物 約有約有9200種二元化合物，約有種二元化合物，約有1010種化合物是耐火的。種化合物是耐火的。 氧化物中：氧化物中： 酸性氧化物熔點(diǎn)最低：如酸性氧化物熔點(diǎn)最低：如SiO21713，TiO21825； 中性氧化物次之：中性氧化物次之： 如如Al2O3 2050，Cr2O32275； 堿性氧化物熔點(diǎn)高：如堿性氧化物熔點(diǎn)高：如MgO2800，CaO2570， BeO2550，SrO2430. c)三元化合物三元化合物 約有約有148000種除

2、固熔體外，可用作耐火原料的約種除固熔體外，可用作耐火原料的約有有2780種。如莫來石種。如莫來石 3Al2O3 2SiO2熔點(diǎn)為熔點(diǎn)為1870；鎂鋁尖晶石鎂鋁尖晶石Al2O3MgO熔點(diǎn)為熔點(diǎn)為2105；鎂鉻尖晶石；鎂鉻尖晶石Cr2O3MgO熔點(diǎn)為熔點(diǎn)為2350。2/26/2022材料科學(xué)與工程學(xué)院3 除了考慮熔點(diǎn)外，還要看它在自然界中存在的除了考慮熔點(diǎn)外，還要看它在自然界中存在的數(shù)量及分布情況，即作為耐火原料還應(yīng)該具有來源數(shù)量及分布情況，即作為耐火原料還應(yīng)該具有來源廣，本錢低廉。在地球巖石層中，硅酸鹽廣，本錢低廉。在地球巖石層中，硅酸鹽+鋁酸鹽鋁酸鹽數(shù)量最大占數(shù)量最大占86.5%。金屬。金屬P

3、t的熔點(diǎn)為的熔點(diǎn)為1772，可以，可以用作耐火原料，但是太昂貴了。用作耐火原料，但是太昂貴了。2/26/2022材料科學(xué)與工程學(xué)院42/26/2022材料科學(xué)與工程學(xué)院52/26/2022材料科學(xué)與工程學(xué)院62/26/2022材料科學(xué)與工程學(xué)院7三、其它成型方法三、其它成型方法 熱壓成型熱壓成型 熱塑性、晶界蠕動熱塑性、晶界蠕動 致密金剛石、炭化硅、賽隆致密金剛石、炭化硅、賽隆 、二氧化、二氧化鋯、氧化鋁，控制晶粒生長鋯、氧化鋁，控制晶粒生長 熱壓注成型熱壓注成型埋粉排塑埋粉排塑 電熔鑄電熔鑄 等靜壓成型等靜壓成型 振動成型振動成型 3000次次/分鐘振動，使顆粒重排分鐘振動，使顆粒重排 設(shè)備

4、：振動錘、振動臺、振動器耐火混凝設(shè)備：振動錘、振動臺、振動器耐火混凝土常用土常用Sialon2/26/2022材料科學(xué)與工程學(xué)院82/26/2022材料科學(xué)與工程學(xué)院92/26/2022材料科學(xué)與工程學(xué)院10 枯燥的重要性枯燥的重要性 枯燥階段枯燥階段 枯燥速度與枯燥條件的關(guān)系枯燥速度與枯燥條件的關(guān)系 枯燥過程氣孔形成和應(yīng)力產(chǎn)生枯燥過程氣孔形成和應(yīng)力產(chǎn)生第四節(jié)第四節(jié) 耐火材料的枯燥耐火材料的枯燥2/26/2022材料科學(xué)與工程學(xué)院11 * 重要工序重要工序 使坯體獲得一定機(jī)械強(qiáng)度，有利于裝使坯體獲得一定機(jī)械強(qiáng)度，有利于裝窯和保證燒成初期能夠順利進(jìn)行窯和保證燒成初期能夠順利進(jìn)行;經(jīng)過枯燥經(jīng)過枯燥

5、的半成品得到初步定型的半成品得到初步定型,可能暴露成型過程可能暴露成型過程中造成的缺陷中造成的缺陷,提高成品率提高成品率. 舉例：舉例： 干壓成型水分多，炸窯干壓成型水分多，炸窯塑性成型水分多，沒有強(qiáng)度塑性成型水分多，沒有強(qiáng)度2/26/2022材料科學(xué)與工程學(xué)院122/26/2022材料科學(xué)與工程學(xué)院132/26/2022材料科學(xué)與工程學(xué)院142/26/2022材料科學(xué)與工程學(xué)院15其中，其中， 可塑成型三階段明顯，不能快速枯燥可塑成型三階段明顯，不能快速枯燥; 半干法成型的三階段不明顯，可以提高半干法成型的三階段不明顯，可以提高枯燥速度枯燥速度 .概念：概念： 平衡水分：平衡水分： 干球溫度

6、以上水分干球溫度以上水分:小于小于100時(shí)保存在坯體時(shí)保存在坯體中的水分中的水分.當(dāng)坯體的含水量與外界條件當(dāng)坯體的含水量與外界條件(周圍空氣周圍空氣)到達(dá)平衡時(shí)所含的水分到達(dá)平衡時(shí)所含的水分;2/26/2022材料科學(xué)與工程學(xué)院16二、枯燥速度與枯燥條件的關(guān)系二、枯燥速度與枯燥條件的關(guān)系 溫度溫度 濕度濕度 流動速度枯燥介質(zhì)流動速度枯燥介質(zhì)等速枯燥影響較為明顯外表過程等速枯燥影響較為明顯外表過程2/26/2022材料科學(xué)與工程學(xué)院172/26/2022材料科學(xué)與工程學(xué)院18三、枯燥過程氣孔形成和應(yīng)力產(chǎn)生三、枯燥過程氣孔形成和應(yīng)力產(chǎn)生2/26/2022材料科學(xué)與工程學(xué)院19JBJHGBJIFJ曲

7、線為粘土的收縮曲線；曲線為水分的排出曲線；點(diǎn)：收縮與排出水分體積相等；點(diǎn)以后：排出水分大于收縮體積，所以產(chǎn)生氣孔。2/26/2022材料科學(xué)與工程學(xué)院20 枯燥時(shí)，內(nèi)部水分不等，存在水分梯度，導(dǎo)致坯體枯燥不均勻，使得坯體內(nèi)部產(chǎn)生應(yīng)力； 等速枯燥階段：枯燥曲線平行5%以上某一點(diǎn)時(shí)，曲線急劇彎曲使外表含水量和中心處不等，外表含水了量等于零，產(chǎn)生不均勻收縮，導(dǎo)致內(nèi)部產(chǎn)生應(yīng)力 2/26/2022材料科學(xué)與工程學(xué)院212/26/2022材料科學(xué)與工程學(xué)院22 磚坯進(jìn)行枯燥時(shí)，控制條件的總和，包磚坯進(jìn)行枯燥時(shí)，控制條件的總和，包括：枯燥時(shí)間，進(jìn)入和排出枯燥劑的溫度，括：枯燥時(shí)間，進(jìn)入和排出枯燥劑的溫度，相

8、對濕度，坯體枯燥前后的水分；相對濕度，坯體枯燥前后的水分； 枯燥時(shí)間關(guān)系到正確選擇枯燥設(shè)備，?？菰飼r(shí)間關(guān)系到正確選擇枯燥設(shè)備，保證正常生產(chǎn)與經(jīng)濟(jì)性，是重要參數(shù)。證正常生產(chǎn)與經(jīng)濟(jì)性，是重要參數(shù)。2/26/2022材料科學(xué)與工程學(xué)院232/26/2022材料科學(xué)與工程學(xué)院242/26/2022材料科學(xué)與工程學(xué)院25 回轉(zhuǎn)窯：含水量低推車制度決定；回轉(zhuǎn)窯：含水量低推車制度決定； 其他窯：其他窯： 水分可以提高。水分可以提高。 粘土磚：粘土磚：23% 硅磚：硅磚：12% 鎂磚：鎂磚：0.61.0%防止水化防止水化MgO2/26/2022材料科學(xué)與工程學(xué)院26 3、具體枯燥制度2/26/2022材料科學(xué)

9、與工程學(xué)院27定義：對坯體進(jìn)行加熱處理，使其到達(dá)燒定義：對坯體進(jìn)行加熱處理，使其到達(dá)燒 結(jié)的過程。結(jié)的過程。 目的：耐火制品陶瓷制品的一種熱處理目的：耐火制品陶瓷制品的一種熱處理 過程，伴隨著一系列物理化學(xué)變化，使過程，伴隨著一系列物理化學(xué)變化，使 坯體氣孔率降低多孔制品例外，體坯體氣孔率降低多孔制品例外，體 積密度增大，變?yōu)橐环N具有一定尺寸、積密度增大，變?yōu)橐环N具有一定尺寸、 形狀和結(jié)構(gòu)強(qiáng)度制品，它是耐火材料制形狀和結(jié)構(gòu)強(qiáng)度制品，它是耐火材料制 品生產(chǎn)中最后一道工序。品生產(chǎn)中最后一道工序。第五節(jié)第五節(jié) 耐火材料的燒成耐火材料的燒成2/26/2022材料科學(xué)與工程學(xué)院282/26/2022材料

10、科學(xué)與工程學(xué)院29 排出結(jié)晶水，分解，有機(jī)物氧化； 同時(shí)有少量晶型轉(zhuǎn)變和低熔液相產(chǎn)生粘土制品中的玻璃相；氣體體積增大，一般為氧化氣氛。特征：該階段坯體減輕，氣孔率增大，強(qiáng)度有所下 降原因：氫鍵消失；由于晶型轉(zhuǎn)變，密堆 結(jié)構(gòu)被改變。2324,COSO22COOCCOOC2222/26/2022材料科學(xué)與工程學(xué)院302/26/2022材料科學(xué)與工程學(xué)院31CaOSCSC222ZrO2/26/2022材料科學(xué)與工程學(xué)院322/26/2022材料科學(xué)與工程學(xué)院3311221211)()(fffCBBBCZ21,BB21, ff21,CC式中，為燒結(jié)前后的氣孔率；燒結(jié)前后的強(qiáng)度；系數(shù)（多孔材料例外） 灼

11、減、相對密度、體積密度、吸水率、晶體粒徑、灼減、相對密度、體積密度、吸水率、晶體粒徑、水化強(qiáng)度堿土金屬氧化物制備耐火材料易水化，致水化強(qiáng)度堿土金屬氧化物制備耐火材料易水化，致密時(shí)，水化程度減小。密時(shí)，水化程度減小。2/26/2022材料科學(xué)與工程學(xué)院34 熱態(tài)接觸：質(zhì)點(diǎn)間接觸增加，邊界保存；熱態(tài)接觸：質(zhì)點(diǎn)間接觸增加，邊界保存； 開始階段：質(zhì)點(diǎn)間邊界消失，新氣孔尚未開始階段：質(zhì)點(diǎn)間邊界消失，新氣孔尚未形成；形成； 形成封閉氣孔階段；形成封閉氣孔階段； 燒結(jié)過程中物理性能變化制品尺寸、燒結(jié)過程中物理性能變化制品尺寸、體積密度、氣孔率體積密度、氣孔率 2/26/2022材料科學(xué)與工程學(xué)院35MgOO

12、Al,3232OAlMgO2/26/2022材料科學(xué)與工程學(xué)院36 2、物料分散度粉碎、物料分散度粉碎粉體的外表積越大，質(zhì)點(diǎn)的可動性越強(qiáng)，粉體的外表積越大，質(zhì)點(diǎn)的可動性越強(qiáng)，燒結(jié)活性越高燒結(jié)活性越高舉例：舉例：CmCmOAloo1400,1%,9590,1700,10:32就可到達(dá) ，鋁礬土亦同樣 2/26/2022材料科學(xué)與工程學(xué)院37neck2/26/2022材料科學(xué)與工程學(xué)院382/26/2022材料科學(xué)與工程學(xué)院392/26/2022材料科學(xué)與工程學(xué)院402/26/2022材料科學(xué)與工程學(xué)院41 升溫速度、燒成最高溫度、保溫時(shí)間、冷卻速度和燒升溫速度、燒成最高溫度、保溫時(shí)間、冷卻速度和燒成氣氛。成氣氛。升穩(wěn)速度和冷卻速度；升穩(wěn)速度和冷卻速度； 取決于燒成或冷卻時(shí)所受的應(yīng)力作用溫度剃度和熱脹冷取決于燒成或冷卻時(shí)所受的應(yīng)力作用溫度剃度和熱脹冷縮造成的縮造成的“熱應(yīng)力；制品內(nèi)部物理化學(xué)變化、晶型轉(zhuǎn)變、熱應(yīng)力；制品內(nèi)部物理化學(xué)變化、晶型轉(zhuǎn)變、重結(jié)晶和晶粒長大等因素造成的重結(jié)晶和晶粒長