耐火材料一般分為兩種,即不定型耐火材料和定型耐火材料。不定型耐火材料也叫澆注料,是由多種骨料或集料和一種或多種粘和劑組成的混合粉狀顆料,使用時必須和一種或多種液體配合攪拌均勻,具有較強的流動性。耐火磚又稱定型耐火材料,簡稱“火磚”,是用耐火原料經配料、沖壓成型、焙燒而制成的一種能耐燃燒與高溫的磚,強度高,施工簡單,用途廣泛,取材容易,適用于各種工業爐窯的砌筑。
耐火磚有多種分類方法,一般按材料成分可分為粘土耐火磚、輕質粘土耐火磚、高鋁磚、硅磚、半硅磚、鎂磚等,其中以粘土耐火磚應用最為廣泛。各種耐火磚在高溫下均有足夠的強度,而且熱膨脹系數小,又能各自抵擋不同氣體和爐渣的侵蝕。
耐火磚是耐火材料中最主要的一類制品,廣泛用于軍工與民用工業部門的各種熱工設備中,作為抵抗高溫作用的結構材料和內襯材料。
性能指標
物理性能
物理性能包括體積密度、真密度、氣孔率、吸水率、透氣性、耐壓強度、熱膨脹性、導熱性、導電性和工作性能熱容量等。
工作性能
耐火度
耐火度是耐火材料抵抗高溫作用的性能,表示材料受熱后軟化到一定程度時的溫度。耐火材料的耐火度主要取決于成分。它不是熔點,也不是實際使用溫度。
高溫結構強度
高溫結構強度用荷重軟化點來評價。荷重軟化開始點是指在一定壓力(196 kPa,輕質材料為98kPa)條件下,以一定速度加熱,測出試樣開始變形(0.6%)時的溫度;當試樣變形達4%或40%的溫度,稱為荷重軟化4%或40%軟化點。耐火材料的高溫結構強度主要取決于化學成分和體積密度。耐滅材料的使用溫度必須低于其荷重軟化點。
高溫化學穩定性
耐火材料在高溫下抵抗熔渣、熔鹽、金屬氧化物及爐內氣氛等的化學作用和物理作用的性能稱為高溫化學穩定性,常用抗渣性來評定。例如,制造無罐氣體滲碳爐時,高碳氣氛對普通黏土磚有破壞作用,爐墻內襯的耐火材料需用含氧化鐵小于1%的耐火磚,即抗滲磚。
耐急冷急熱性(熱震穩定性)
耐急冷急熱性表示材料抵抗溫度急劇變化而不被破壞的性能。測定方法是將耐火制品加熱到850℃,然后放入流動的冷水中冷卻,反復進行破碎至其質量損失20%時的次數。耐急冷急熱性與制品的物理性能、形狀和大小等因素有關。
高溫體積穩定性
高溫體積穩定性是指耐火材料在高溫下長期使用時,化學成分發生變化,產生再結晶和進一步燒結現象,從而使耐火材料的體積發生收縮或膨脹。通常用膨脹系數或重燒線收縮來表示。
分類
按材料性質
可分為:酸性耐火磚、中性耐火磚(黏土質耐火磚)、堿性耐火磚
酸性耐火磚:它是以含SiO? 93%以上的材料為原料,經加工制成的耐火磚。這類耐火磚不耐堿性侵蝕,主要用于砌筑焦爐、玻璃窯、陶瓷窯等酸性侵蝕的耐火結構。
堿性耐火磚:它是以富含MgO的材料為主要原料,經加工成型后在高溫下燒制而成的耐火磚。這類耐火磚不耐酸性侵蝕,故主要用于耐堿性侵蝕結構的砌筑。
粘土質耐火磚:它是以耐火粘土或加耐火粘土熟料(煅燒和粉碎后的粘土),經成型、干燥、煅燒而成的耐火磚。粘土耐火磚的特點:原料資源廣,加工制造容易,具有較高的熱穩定性,具有耐酸性和較酸性材料制品為佳的抗堿性爐渣的性能,具有較高的耐火度(1580~1730℃),故它是耐火材料中生產和使用數量最多和最廣泛的一種,其應用于:既有堿性爐渣作用,又有酸性爐渣作用的各類窯爐及高溫砌體中,也可用于動力和民用鍋爐設備的襯里。
按材料成分
可分為:粘土磚、半硅磚、硅質磚、高鋁磚、鎂質磚、鎂硅磚、鎂鉻磚、鎂鋁磚、白云石磚
按用途
可分為:普通耐火磚、高爐耐火磚、熱風爐耐火磚、焦爐耐火磚、煅烘爐耐火磚
按密度
可分為:輕質磚、重質磚
按外形
可分為:通用型轉、異型磚、特型磚
應用領域
1、普通耐火粘土磚的物理化學指標、尺寸允許偏及外形制品斷面層裂,應符合規范規定。普通耐火粘土磚用于一般爐窯的耐火砌體。襯里材料、爐墻、爐底、煙道等使用溫度在1250℃以下。燃燒室部位,允許使用 1400℃以上。
2、高鋁磚的理化指標、制品外形尺寸、允許偏差等,應符合規范規定,高鋁磚使用于一般爐窯耐高溫、耐磨損的區域或負荷較大的砌體、燒嘴磚以及特殊要求的砌體。燃燒室的高溫區的拱頂,允許使用溫度1300~1650℃。
3、輕質耐火材料粘的物理化學指、制品尺允許偏差及外形制品的斷面要求,應符合規范規定,輕質耐火粘土磚,作為不受高溫熔渣和侵蝕性氣體侵蝕作用的爐窯內襯、根據容量不同,使用溫度在1150~1400℃之間。
4、輕質高鋁磚的理化指標,外形尺寸允許偏差應符合規范規定。用于工作溫度低于1350℃的耐熱襯里,也可用于無高溫熔融物侵蝕及沖刷作用的砌體,可直接與火焰接觸。
5、一般剛玉磚適用于工作力 3MPa 以下的重油氣化爐向火面襯里、含鹽廢水焚燒爐襯里的重要部分、在高溫下工作的輻射式燒嘴磚。一般剛玉磚的使用溫度在1600~1670℃以下。
6、低硅電熔剛玉磚適用于強還原性氣氛、氫分高壓、有高溫水汽存在的場合。如大型合成氨裝置,一段轉化爐的集氣管襯里和二段轉化爐襯磚、高溫爐襯。低硅電熔剛玉磚的物理化學指標、尺寸允許偏差應符合規范規定。低硅電熔剛玉使用溫度在1600℃~1670℃以下。
7、輕質氧化鋁制品用于高溫爐窯的耐熱、隔熱的襯里,高溫、高壓水蒸汽侵蝕的襯里,一般作用在非向火面襯里。氧化鋁制品使用溫度為1400℃以下。
8、碳化硅耐火制品具有良好的導熱性,熱穩定性好,能抵抗還原性氣氛,而且強度高,耐磨性和耐腐蝕性好,高溫強度大,熱導率高,線膨脹系數小,抗熱震性好,常作為耐熱、耐磨襯里。碳化硅耐火制品使用溫度在1400~1600℃以下。
標準規范
1、GB/T 34188-2017《粘土質耐火磚》,發布日期2017-09-07,實施日期2018-04-01,本標準規定了粘土質耐火磚的術語和定義、分類、形狀和尺寸、技術要求、試驗方法、質量評定程序、包裝、標志、運輸、儲存及質量證明書。
2、GB/T 3995-2014《高鋁質隔熱耐火磚》,發布日期2014-07-24,實施日期2015-02-01,本標準規定了高鋁質隔熱耐火磚的分類及形狀尺寸、技術要求、試驗方法、質量評定程序、包裝、標志、運輸、儲存及質量證明書。適用于熱工窯爐隔熱層或直接接觸高溫熔融物料工作層的高鋁質隔熱耐火磚。
3、YB/T 4855-2020《耐火磚用砌塊形狀尺寸》,發布日期2020-12-09,實施日期2021-04-01,本標準規定了耐火材料砌塊的術語和定義、尺寸磚號表示方法、尺寸規格表示方法和尺寸、尺寸規格和尺寸特征、楔形砌塊(環形砌塊)用量計算方法。 本標準適用于冶金工業用高爐、焦爐、回轉窯,其它工業窯爐用耐火磚砌塊可參照使用。
4、YB/T 386-2020《硅質隔熱耐火磚》發布日期2020-12-09,實施日期2021-04-01,本標準規定了硅質隔熱耐火磚的術語和定義、牌號、形狀和尺寸、技術要求、試驗方法、質量評定程序、包裝、標志、運輸、儲存和質量證明書。 本標準適用于硅質隔熱耐火磚。
發展前景
國內耐火材料發展趨勢
中國是世界耐火材料最大消費國,由于“十一五”期間,冶金、建材等行業將保持穩步發展,耐火材料需求總量仍然很大,并將繼續保持快速增長的趨勢。優化與節約原料、能源,開發不定型與定型耐火材料的全新、高效、緊湊、低排放、清潔的生產新工藝流程,拓展耐火材料行業的生產與發展空間。
國際耐火材料發展趨勢
近幾年,全球耐火材料工業正朝向產量降低、質量提高、品種增加的趨勢發展。具體表現為:一方面全球鋼鐵產量總體呈增長趨勢。雖然日本、美國、歐洲等發達國家和地區的鋼鐵產量停滯不前,但在以中國、印度為代表的發展中國家的鋼鐵產量卻以很快的速度增加。另一方面噸鋼耐火材料的消耗在降低,但噸鋼耐火材料的成本在增加。
一方面耐火材料的主要用戶如鋼鐵、水泥、玻璃、有色金屬等行業的技術發展對耐火材料提出了更高的質量和品種要求,另一方面,這些行業在激烈的質量和價格競爭中,向耐火材料提出了嚴峻的降低噸產品耐火材料成本的要求,致使耐火材料企業要以更大的投入加快新的優質產品的開發與研究,以適應和滿足這些行業的要求。
參考資料 >
全國標準信息公共服務平臺.全國標準信息公共服務平臺.2023-12-06
全國標準信息公共服務平臺.全國標準信息公共服務平臺.2023-12-06
全國標準信息公共服務平臺.全國標準信息公共服務平臺.2023-12-06
全國標準信息公共服務平臺.全國標準信息公共服務平臺.2023-12-06