第三章筑炉材料

耐火层保温层第三章筑炉材料学习本章要达到的教学目的：掌握筑炉材料的种类、性能和会选用筑炉材料，学会查阅附表3，表7，表12。重点介绍耐火材料，保温材料，炉用耐火钢材，炉壳用金属材料。3-1耐火材料定义：凡是能够抵抗高温并在高温下所产生的物理、化学作用的材料统称耐火材料。一般热处理炉衬结构：由耐火层（耐火材料）、保温层（多为保温材料）组成。如右图3-1。耐火层主要作用：直接承受炉内高温，并应具有一定的机械强度，能抵抗炉内介质或溶质的破坏作用，以保持炉膛形状、尺寸。保温层主要作用：是降低炉壳温度，减少炉子热损失。一、关于耐火材料的性能1.耐火度：抵抗高温作用的性能，受热后软化到一定程度时的温度。（它并不代表耐火材料实际使用温度）按耐火度分：耐火度大于1580℃的材料，才称为耐火材料按耐火度分：耐火度大于1580℃的材料，才称为耐火材料。①普通耐火材料：耐火度1580-1770℃硅质②高的耐火材料：耐火度1770-2000℃铅质（刚玉）、镁质③特的耐火材料：耐火度2000℃以上图3-2耐火锥软倒情况（a）软倒情况在耐火度温度下软倒情况2.高温结构强度（荷重软化点）：测开始变形0.6%时的温度；3.高温化学稳定性（常用抗渣性评定）；4.耐急冷急热性5.高温体积稳定性(体积变化≤0.5%-1.0%)二、常用耐火材料：常制成重质、轻质和超轻质制品1.耐火粘土砖主要成分：30-40%Al2O3，50-60%SiO2原料：耐火粘土、高岭土实用温度1000℃使用部位：炉顶、底、墙等对Fe-Cr-Al电热元件有腐蚀作用，不应制成搁砖在高C气氛中易受CO，H2作用而损坏，不应用于渗C炉内衬。2.高铝砖成分：Al2O348%实用温度1000℃，耐火度高，高温结构强度较好，致密度高，化学稳定性好。使用部位：高温炉内衬、搁砖、导管、炉芯。3.轻质与超轻质砖主要成分与粘土砖、高铝砖相同，只是制造使其气孔率高。优点：保温性好，蓄热损失小缺点：强度低使用部位：炉墙、顶4.碳化硅耐火制品主要成分：SiC耐火度高，高温结构强度高，导热导电性好，耐急冷急热性好常用作：高温炉的炉底板、马弗罐、电热元件等用砖。5.耐火纤维新型耐火和保温材料，化学成分：Al2O343%-54%,SiO247-53%,普通硅酸铝纤维，最高使用温度，1000℃高纯硅酸铝纤维，最高使用温度~1100℃含Cr硅酸铝纤维，最高使用温度~1200℃多晶氧化铝硅酸铝纤维（95%Al2O3），使用温度~1400℃6.耐火混凝土矾土熟料为首料+细粉状矾土+水，调成捣固（浇捣）料，制成整体炉衬7.陶瓷涂料——新材料①氧化锆+水：涂敷于耐火材料表面，提高辐射能力，降耗15-30%，使用温度可达2480℃硅酸铝+水：调成糊状——涂于电热元件上，提高使用寿命50%8.耐火泥（20~40%耐火粘土生料+60~80%耐火粘土熟料）+水或水玻璃调和，用于砌炉、填塞砖缝。9.抗渗碳砖：Fe2O3含量1%以下的粘土砖或高铝砖3-2保温材料(λ≤0.25w/m℃)主要有：①石棉（3MgO·2SiO2·2H2O）SiO2500℃，易脱水粉化②矿渣棉，由高炉炉渣制成≤750℃③蛭石（黑云母）主要成分：SiO2·Al2O3·Fe2O3·MgO+5~10%化合水使用温度≈1000℃④硅藻土：SiO2,T900℃⑤珍珠岩粉：70%SiO2可散用也可制成砖,≈1000℃⑥岩棉：玄武岩原料，T:-120~600℃⑦硅酸铝纤维粘p41图3-1给出了各种耐火、保温材料的最高使用温度三、关于炉衬材料的选择热处理炉分为周期式炉（间歇式）和连续式两大类，从节能考虑要求如下：1.周期炉：炉膛升温快，蓄热量少，采用全耐火纤维炉衬最佳（0.6g/cm3的轻质砖+保温材料，次之）。我国热处理炉95%是周期式，如箱式电阻炉、台车炉、井式炉等。全耐火纤维或耐火纤维加保温材料炉衬的优点：①蓄热少②耐高温[1000,1100,1200.1400,（多晶氧化铝纤维95%Al2O3）]，热导率小，只是一般轻质砖的1/1.5~1/5；③体积密度小，约为轻质砖的1/5~1/10，在升温过程中吸热少，所以升温速度快；④具有良好的急热急冷（热震稳定性）性，不会因温度急变而剥蚀；⑤抗震性能好，柔软，有弹性，但在高温下，纤维从玻璃态析出晶体，达60%就失去使用价值2.连续式炉主要耗能不是蓄热，而是空炉损耗功率，炉外壳的表面散热损失，所以追求炉衬结构是保温性能要好。方法：①采用全纤结构和材料、②轻质砖+保温材料、③耐火纤维+轻质砖3.对于非辐射管式加热元件的热处理炉：采用全纤作炉衬，存在一个困难，即电热元件安装技术，另外纤维也贵些。4.重质高铝砖和粘土砖：由于强度高、耐火度高、热震性稳定、抗溶盐、抗炉渣侵蚀能力高，常用来砌各种盐浴炉、炉底板、撑砖、电热元件搁砖、炉门口砖等3炉用金属材料（P40）分为炉外用金属和炉内用耐热钢1.炉外用金属材料：炉外壳铁皮，构架，选用Q235热轧钢板、角钢、槽钢、工字钢等2.炉内用钢：炉底板、马弗罐、导轨、料筐、料筐座、井式气体渗碳炉盖上的保温箱、炉辊、辐射管、电热元件、电极引出棒等,CSiMnCrNPSNi使用温度℃Cr-Mn-N0.26/0.361.7/2.511/1317/200.22/0.32≤0.06≤0.035900-950Cr-Mn-N-Ni0.2/0.32/39/1119/210.2/0.30≤0.06≤0.0352.5/4900-950Cr18Ni25Si20.3/0.42/31.517/200.03523/26900-950Ci18Ni9Ti≤0.12≤0.8≤217/208/11≤6000Cr25Al5（铁铬铝）：制一般电热元件使用温度1050℃-1200℃Cr20Ni80高级电热元件使用温度1000℃-1050℃,寿命长0Cr27Al2Mo2：高级电热元件使用温度1200℃-1300℃