現(xiàn)在對(duì)于耐火材料的定義,已經(jīng)不僅僅取決于耐火度是否在1580℃以上了。目前耐火材料泛指應(yīng)用于冶金、石化、水泥、陶瓷等生產(chǎn)設(shè)備內(nèi)襯的無(wú)機(jī)非金屬材料。
酸性耐火材料以氧化硅(Si02)為主要成分,常用的有硅磚和黏土磚。硅磚是含93%以上Si02硅質(zhì)品,使用的原料有硅石、廢硅磚等,硅磚抗酸性爐渣侵蝕能力強(qiáng),但易受堿性渣的侵蝕,它的荷重軟化溫度很高,接近其耐火度,重復(fù)煅燒后體積不收縮,甚至略有膨脹,但是抗熱震穩(wěn)定性差。硅磚主要用于焦?fàn)t、玻璃熔窯、酸性煉鋼爐等熱工設(shè)備,硅磚按照Si02含量及理化指標(biāo)的不同可分為幾個(gè)等級(jí),主要分玻璃窯用硅磚和焦?fàn)t用硅磚兩大類(lèi)。粘土硅磚以耐火粘土或焦寶石熟料為主要原料,含有30%-46%的氧化鋁,耐火度1580-1770℃,屬弱酸性耐火材料,抗熱振性好,對(duì)酸性爐渣有抗蝕性,應(yīng)用廣泛,粘土磚中以耐火粘土為主要原料制作的叫做普通粘土磚,以焦寶石熟料為主要原料制成,顯氣孔率在17%以下的酸性磚稱(chēng)為低氣孔粘土磚。兩種黏土磚又根據(jù)其中的理化指標(biāo)不同分為若干等級(jí),普通黏土磚與低氣孔黏土磚之間價(jià)格差異較大。
中性耐火材料以氧化鋁、氧化鉻、碳化硅或碳為主要成分。中性耐火材料中主要產(chǎn)品有:剛玉磚、高鋁磚、硅莫磚、莫來(lái)石磚、鋁鉻磚、鋁碳磚、石墨或碳磚等。高鋁質(zhì)品種的主要晶相是莫來(lái)石和剛玉,剛玉的含量隨著氧化鋁含量的增加而增高,含氧化鋁95%以上的剛玉制品時(shí)一種用途較廣的優(yōu)質(zhì)耐火材料。以氧化鉻為主要成分的鉻磚對(duì)鋼渣的耐侵蝕性好,但抗熱震性較差,荷重軟化度較低。高鋁磚的各項(xiàng)指標(biāo)均比較優(yōu)良,具有較好的性?xún)r(jià)比,所以應(yīng)用廣泛,但由于高鋁磚采用鋁礬土和碳化硅兩種材料為主要原料制成的,主要用于水泥回轉(zhuǎn)窯的過(guò)渡帶。
碳質(zhì)耐火材料有硅磚、石墨制品和碳化硅質(zhì)品。碳質(zhì)制品是另一類(lèi)中性耐火材料,根據(jù)含碳原料的成分和制品的礦物組成,分為碳磚、石墨制品和碳化硅質(zhì)品三類(lèi)。碳磚是用高品位的石油焦為原料,加焦油、瀝青作粘合劑,在1300℃隔絕空氣條件下燒成。石墨制品(除天然石墨外)用碳質(zhì)材料在電爐中經(jīng)2500-2800℃石墨化處理制得。碳化硅制品則以碳化硅為原料,加黏土、氧化硅等粘結(jié)劑在1350-1400℃燒成。也可以碳化硅加硅粉在電爐氮?dú)夥障轮瞥傻?碳化硅制品。碳質(zhì)制品的熱膨脹系數(shù)很低,導(dǎo)熱性高,耐熱震性能好,高溫強(qiáng)度高。
在高溫下長(zhǎng)期使用也不軟化,不受任何酸堿的侵蝕,有良好的抗鹽性能,也不受金屬和熔渣的潤(rùn)濕,質(zhì)輕,是優(yōu)質(zhì)的耐高溫材料。缺點(diǎn)是在高溫下易氧化,不宜在氧化氣氛中使用。碳質(zhì)制品廣泛用于高溫爐爐襯(爐底、爐缸爐身下部等)、熔煉有色金屬爐的襯里。石墨制品還可以制成熔煉銅合金和輕合金用的坩堝。碳磚和石墨制品的主要成分為碳(C),其熱膨脹系數(shù)很低,導(dǎo)熱性高,耐熱震性能好,高溫強(qiáng)度高,抗酸堿和鹽的侵蝕,尤其是弱酸堿具有較好的抵抗能力,不受金屬和熔渣的潤(rùn)濕,質(zhì)輕,一般用于鋼鐵冶煉行業(yè),也用作石油、化工行業(yè)的高壓釜內(nèi)襯。碳化硅是一種優(yōu)良的耐火材料,抗侵蝕性能較好,但在高溫(高于1400度)時(shí)易于氧化,不適用于氧化氣氛下使用。
堿性耐火材料以氧化鎂、氧化鈣為主要成分,主要產(chǎn)品有鎂磚、鎂鉻磚、鎂鋯磚、鎂鋁磚、鎂鋁尖晶石磚、鎂鈣磚、白云石磚以及最新研制的鎂鐵尖晶石磚等等。含氧化鎂(Mg0)80%以上的耐火磚叫鎂磚,根據(jù)指標(biāo)可分為許多等級(jí)牌號(hào),鎂磚對(duì)堿性渣和鐵渣有很好的抵抗性,耐火度比黏土磚和硅磚高,主要用于平爐、吹氧轉(zhuǎn)爐、電爐
有色金屬冶煉設(shè)備和玻璃行業(yè)以及一些高溫設(shè)備上,鎂鉻磚對(duì)堿性渣的抵抗性更強(qiáng),并且抗熱震溫度性也要比鎂磚要高很多,所以應(yīng)用更加廣泛,鎂鉻磚在鋼鐵冶煉和有色金屬冶煉行業(yè)已經(jīng)幾乎替代鎂磚,由于其中含有的氧化鉻(Cr203)可以不斷擴(kuò)散,使鎂鉻磚可以易于粘掛窯皮,所以在最近30年中,一直是水泥窯燒成帶用耐火材料的首選,鎂鉻磚中的Cr203遇水后將發(fā)生反應(yīng),三價(jià)鉻變成可以致癌的六價(jià)格,會(huì)對(duì)水造成污染,正面臨逐漸退出水泥行業(yè)市場(chǎng)的趨勢(shì)。鎂鋁磚采用鎂砂和氧化鋁為原料,較鎂磚相比,其熱震穩(wěn)定性和高溫蠕變性能較好,使用部位和鎂磚幾乎一樣。
白云石磚和鎂鈣磚性能幾乎一致,白云石磚以白云石為原料,鎂鈣磚以合成鎂鈣砂為原料制成,氧化鈣含量一般在15-30%,其余成分主要為氧化鎂,具有凈化鋼水的作用,一般僅有于特種鋼的冶煉,鎂鈣磚的生產(chǎn)工藝較為復(fù)雜,遇水和蒸汽易于水化分解,不易保存運(yùn)輸,使用過(guò)程中必須做好防范工作。鎂鐵尖晶石磚是一種新產(chǎn)品,主要用于水泥回轉(zhuǎn)窯燒成帶和過(guò)渡帶,將是水泥行業(yè)替代鎂鉻磚的主要產(chǎn)品。
在特殊場(chǎng)合應(yīng)用的耐火材料還有高溫氧化物材料,如氧化鋁、氧化鑭、氧化鈹、氧化鈣、氧化鋯等,難熔化合物材料,如碳化物、氮化物、硼化物、硅化物和硫化物等熔點(diǎn)在2050-3050℃以上的特質(zhì)耐火材料;難熔化合物材料如碳化物(碳化硅、碳化鈦、碳化鉭等)、氮化物(氮化硼、氮化硅等)、硼化物(硼化鋯、硼化鈦、硼化鉿)、硅化物(二硅化鋁)和硫化物(硫化釷、硫化鈰等)。它們的熔點(diǎn)為2000-3887℃,其中最難熔的碳化物,高溫復(fù)合材料如金屬陶瓷、高溫?zé)o機(jī)涂層和纖維增強(qiáng)陶瓷等。
經(jīng)常使用的特殊材料由AZS(即鋯剛玉磚)、剛玉磚、直接結(jié)合鎂鉻磚、碳化硅磚、氮化硅結(jié)合碳化硅磚、氮化物、硅化物、硫化物、硼化物、碳化物等非氧化物耐火材料;氧化鈣、氧化鉻、氧化鋁、氧化鎂、氧化鈹?shù)饶突鸩牧?。?jīng)常使用的隔熱耐火材料有硅藻土制品、石棉制品、絕熱板等。經(jīng)常使用的不定型耐火材料有耐火澆注料、耐火泥、耐火搗打料、耐火可塑料、補(bǔ)爐料、耐火噴補(bǔ)料、耐火投射料、耐火涂料、輕質(zhì)耐火澆注料、炮泥等。