高溫耐火材料

是指耐火度不低于1580℃的無機非金屬材料，是用作高溫窯爐等熱工設備的結構材料，以及用作工業高溫容器和部件的材料，并能承受相應的物理化學變化及機械作用。

耐火材料是以鋁礬土、硅石、菱鎂礦、白云石等天然礦石為原料經加工后制造的耐高溫結構材料。除天然原料外，現在，采用某些工業原料和人工合成莫來石、尖晶石、碳化硅等原料制造的耐火材料也日益增多。用于純金屬或特殊合金的熔煉以及高溫技術方面制造氧化物和難熔化合物的耐火材料，也得到了很大的發展。這些耐火材料構成了品種繁多而龐雜的耐火材料體系。不同的耐火材料有不同的組成、制備工藝、結構特征和使用性能;同樣組成的耐火材料也可以有不同的制備工藝和外觀形狀。因此，為便于研究和合理使用，有必要對耐火材料進行科學的分類。根據不同的觀點，有多種分類方法。

①按組成分

可分為硅質制品、硅酸鋁質制品、鎂質制品、白云石(質)制品、鉻質制品、碳質制品、鋯質制品、純氧化物制品及非純氧化物制品等。這種分類方法能表征各種材料的基本組成和特性，在生產、使用和科學研究上均有實際意義。

②按工藝方法分

可分為泥漿澆注制品、可塑成形制品、半干壓成形制品、由粉狀非可塑料搗固成形制品、由熔融料澆注的制品、經噴吹或拉絲成形的制品及由巖石鋸成的天然制品等。這種分類方法直觀地表明了耐火材料制品的工藝特征。

③按耐火度分

可分為普通耐火材料制品，其耐火度為1580?1770℃;.耐火材料制品，其耐火度為1770?2000℃;耐火材料制品，其耐火度在2000℃以上。這種分類方法表明了耐火材料的高溫使用性能。

④按耐火材料的外形分

可分為定形耐火材料制品，如燒成磚、電熔磚(熔鑄磚)、耐火隔熱磚以及實驗和工業用坩堝、器皿等特殊制品;不定形耐火材料制品，簡稱散裝料，在使用地點才制成所需要的形狀并進行熱處理，如澆注料、搗打料、投射料、噴射料、耐火泥等;耐火纖維，如鋁纖維、硅酸鋁纖維等使用時一般經過二次加工成毯、氈、板、繩、組合件和纖維塊制品。這種分類方法直觀地反映了耐火材料的外形。

1、硅質耐火材料

硅質耐火材料是指以SiO2為主要成分的耐火材料。主要制品有硅磚、不定形硅質耐火材料及石英玻璃制品。

硅質耐火材料為典型的酸性耐火材料。其礦物組成：主晶相為鱗石英和方石英，基質為石英玻璃相。硅質耐火材料對酸性爐渣抵抗能力強，但受華性渣強烈侵蝕;荷重軟化溫度高;殘余膨脹保證了砌筑體具有良好的氣密性和結構強度;耐磨、導熱性好;熱穩定性低，耐火度不高，因此限制了其廣泛的應用。硅磚主要用于焦爐、玻璃熔窯、酸性煉鋼爐及其熱工設備。

2、鎂質耐火材料

鎂質耐火材料是指以菱鎂礦、海水鎂砂和白云石等作為原料，以方鎂石為主晶相，MgO含量在80%?85%以上的耐火材料。鎂質耐火材料屬堿性耐火材料，抵抗堿性物質的侵蝕能力較好，耐火度很高，是煉鋼堿性轉爐、電爐、化鐵爐、許多有色金屬火法冶煉中使用最廣泛且重要的一類耐火材料，也是玻璃蓄熱室、水泥窯和陶瓷窯爐高溫帶常用的耐火材料。

鎂質耐火材料產品可分為冶金鎂砂和鎂質制品兩大類。按化學組成及用途可分為冶金鎂砂、鎂磚、鎂硅磚、鎂鋁磚、鎂鈣磚、鎂碳磚及其他品種等。其性能受CaO/SiO2比和雜質的影響很大。高純鎂磚的荷重軟化點和耐熱震性都遠較一般鎂磚為好。耐火度高，對堿性渣和鐵渣有很好的抵抗性，是一種重要的耐火材料。鎂質制品多用燒結法生產，燒成溫度一般在1500?1800℃之間，另外，也可以加化學結合劑，制成不燒磚和不定形耐火材料。

3、熔鑄耐火材料

熔鑄耐火材料指原料及配合料經高溫熔化后澆鑄成一定形狀的制品。配合料的熔融方法有電熔法和鋁熱法兩種。電熔法即在電弧爐或電阻爐中熔化配合料。鋁熱法是利用鋁熱反應(2Al+Fe2O3→2Fe+Al2O3+Q)放出的熱量將配合料熔化。電熔法是目前生產熔鑄耐火材料的主要方法。

熔鑄耐火制品的種類很多，目前應用為廣泛的是熔鑄鋯剛玉磚。其他熔鑄制品有熔鑄莫來石磚、熔鑄鋯莫來石磚;熔鑄剛玉磚、鎂質、尖晶石及橄欖石質等熔鑄制品。熔鑄制品與燒結法制品相比，有以下特點：制品很致密，氣孔少，密度大;機械強度高;高溫結構強度大;導熱性高，抗渣性好。

4、含碳耐火材料

含碳耐火材料是指以碳化物為主要組成的耐火材料，屬中性耐火材料，分為碳質制品、石墨黏土制品和碳化桂制品二類。

含碳耐火材料的耐火度高(純碳的熔融溫度為3500℃，實際上在3000℃即開始升華。碳化硅在2200℃以上分解)，導熱性和導電性均好，荷重變形溫度和高溫強度優異，抗渣性和抗熱震性都比其他耐火材料好。但這一類制品都有易氧化的缺點。

碳質制品是以碳為主要成分，用焦炭、石墨或熱處理無煙煤為原料，以含碳的有機材料為結合劑制得的制品。這類制品有以焦炭或無煙煤為主要成分的碳磚和經石墨化的人造石墨質和半石墨質碳磚。碳質制品具有良好的耐熱性、抗侵蝕性、高溫強度和高溫導熱性，目前主要用于高爐。

石墨黏土制品是以天然石墨為原料，以黏土作結合劑制得的耐火材料。它具有良好的導熱性，耐高溫，不與金屬熔體作用，熱膨脹小。這類制品有石墨黏土坩堝、蒸餾罐、鑄鋼用塞頭磚、水口磚及盛鋼桶襯磚等。其中生產最多、應用最廣的是煉鋼和熔煉有色金屬的石墨黏土坩堝。

碳化硅制品是以碳化硅(SiC)為原料生產的耐火材料。其耐磨性和耐蝕性好，高溫強度大，熱導率高，熱膨脹系數小，抗熱震性好，近年來其應用領域不斷擴大。碳化硅質制品目前鋼鐵冶煉中可用于盛鋼桶內襯、水口、塞頭、高爐爐底和爐腹、出鐵槽、轉爐和電爐出鋼口、加熱爐無水冷滑軌等方面。在有色金屬(鋅、銅、鋁)冶煉中，大量用于蒸餾器、精餾塔托盤、電解槽側墻、熔融金屬管道、吸送泵和熔煉金屬坩堝等。

5、輕質耐火材料

輕質耐火材料是指氣孔率高、體積密度低、熱導率低的耐火材料。輕質耐火材料的特點是具有多孔結構(氣孔率一般為40%?85%)和高的隔熱性。在工業窯爐和其他熱工設備上用作隔熱材料。與一般耐火磚比較，抗渣蝕性、力學強度、耐磨損性較差，高溫下體積收縮較大。

按體積密度分，輕質耐火材料可分為輕質磚、超輕質磚兩類。體積密度在0.3?1.3g/cm3的為輕質磚;低于0.3g/cm3的為超輕質磚。

按使用溫度，輕質耐火材料可分為低溫、中溫、高溫三類。使用溫度600?900℃為低溫隔熱材料;900?1200℃為中溫隔熱材料;超過1200℃的為高溫隔熱材料。

按制品形狀分，輕質耐火材料可分為定形和不定形兩類。定形的輕質耐火磚包括黏土質、高鋁質、硅質以及某些純氧化物輕質磚等;不定形輕質耐火材料，如輕質耐火混凝土等。

6、不定形耐火材料

不定形耐火材料是由合理級配的粒狀和粉狀料與結合劑共同組成的不經成型和燒成而直接使用的耐火材料。通常，把構成此種材料的粒狀材料稱為骨料，把粉狀料稱為摻合料，把結合劑稱為膠結劑。這類材料無固定外形，可制成漿狀、泥膏狀和松散狀，因而也統稱為散狀耐火材料。用此種耐火材料可構成無接縫的整體構筑物，故也稱為整體耐火材料。

不定形耐火材料種類很多，分類方法也很多，一般按照化學成分性質可以分為堿性耐火材料、酸性耐火材料和中性耐火材料;按照化學成分可以分為硅質、硅酸鋁、鋁質、鎂質、碳化硅質、鋁碳等;按照結合方式可以分為水泥結合、化學結合、凝聚結合等;按照安裝方式可以分為澆注料、可塑料、搗打料、噴涂料、預制件等。

鋼鐵行業所用耐火材料占耐火材料總量的70%左右。耐火材料的主要作用是承受高溫、磨損、腐蝕等作用，保護熱工設備鋼結構完好，提供較好的工作條件。