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关于耐火材料文献检索综述
关于耐火材料文献检索综述
摘要:
本文运用统计、比较等方法对2000至2012年中外耐火材料的发展状况相关著作和论文进行了统计研究,描述了耐火材料发展的主要内容,简单地介绍了耐火材料的应用情况。
关键词:
高性能耐火材料
一、前言:
耐火度不低于1580℃的一类无机非金属材料。
耐火度是指耐火材料锥形体试样在没有荷重情况下,抵抗高温作用而不软化熔倒的摄氏温度。
耐火材料广泛用于冶金、化工、石油、机械制造、硅酸盐、动力等工业领域,在冶金工业中用量最大,占总产量的50%~60%。
二、历史发展:
古代、中世纪、文艺复兴时代的耐火材料,工业革命前后高炉、焦炉、热风炉用耐火材料,近代后期新型耐火材料及其制造工艺,现代耐火材料制造技术及主要技术进步,以及对未来耐火材料发展的展望,耐火材料与高温技术相伴出现,大致起源于青铜器时代中期。
中国东汉时期已用粘土质耐火材料做烧瓷器的窑材和匣钵。
20世纪初,耐火材料向高纯、高致密和超高温制品方向发展,同时出现了完全不需烧成、能耗小的不定形耐火材料和耐火纤维。
现代,随着原子能技术、空间技术、新能源技术的发展,具有耐高温、抗腐蚀、抗热振、耐冲刷等综合优良性能的耐火材料得到了应用。
在中国有许多工厂生产耐火材料产品。
中国有丰富的资源,也正因为这方面的原因,各大外国投资商也来到国内一展身手,展露头角。
在中国的东北部,是耐火材料供应商极其丰茂的地区,导致其他国外投资商对其的出口低价格产生了质疑,从而在2003年由欧盟提出对中国耐火材料新产品的反倾销,限制了产品对欧盟的出口。
2006年中国为保护原材料资源的大量流失,对部分行业进行了减免出品退税,以此极大地限制产品的出口。
但这并不能在很大程度上限制一些国外的品牌销售,因为它们拥有几十甚至上百年的销售生产经验,并极大地占有了市场,也创立了它们在各大洲的品牌效应。
三、现状评述:
耐火材料的物理性能包括结构性能、热学性能、力学性能、使用性能和作业性能。
耐火材料的结构性能包括气孔率、体积密度、吸水率、透气度、气孔孔径分布等。
耐火材料的热学性能包括热导率、热膨胀系数、比热、热容、导温系数、热发射率等。
耐火材料的力学性能包括耐压强度、抗拉强度、抗折强度、抗扭强度、剪切强度、冲击强度、耐磨性、蠕变性、粘结强度、弹性模量等。
耐火材料的使用性能包括耐火度、荷重软化温度、重烧线变化、抗热震性、抗渣性、抗酸性、抗碱性、抗水化性、抗CO侵蚀性、导电性、抗氧化性等。
根据制品的致密程度和外形不同,有烧结法、熔铸法和熔融喷吹法等。
烧结法是将部分原料预烧成熟料,破碎和筛分,再按一定配比与生料混合,经过成型、干燥和烧成。
原料预烧的目的是将其中的水分、有机杂质、硫酸盐类分解的气体烧除,以减少制品的烧成收缩,保证制品外形尺寸的准确性。
原料在破碎和研磨后还需要经过筛分,因为坯料由不同粒度的粉料进行级配,可以保证最紧密堆积而获得致密的坯体。
为了使各种生料和熟料的成分和颗粒均匀化,要进行混炼,同时加入结合剂,以增强坯料结合强度。
如硅酸铝质坯料加入结合粘土,镁质坯料加入亚硫酸纸浆废液,硅质坯料加入石灰乳等。
根据坯料含水量的多少,可以采用半干法成型(约含5%水分),可塑法成型(约含15%水分)和注浆法成型(约含40%水分)。
然后进行干燥和烧成。
熔铸法是将原料经过配料混匀和细磨等工序,在高温熔化,直接浇铸,经冷却结晶、退火成为制品。
如熔铸莫来石砖、刚玉砖和镁砖等。
它们的坯体致密,机械强度高、高温结构强度大,抗渣性好,使用范围不断在扩大。
熔融喷吹法是将配料熔化后,以高压空气或过热蒸汽进行喷吹,使之分散成纤维或空心球的方法。
制品主要用作轻质耐火、隔热材料。
此外,还可制成粉状或粒状不定形耐火材料,临用时以焦油、沥青、水泥、磷酸盐、硫酸盐或氯化盐等结合剂胶结,不经成型和烧结而直接使用。
分别使用65%的伊朗黏土(试样A)和65%的中国矾土(试样B)与15%的含SiC的再生料(破碎的匣钵)、10%的焦炭细粉制成骨料(总量为90%)。
利用90%的骨料与10%的甲阶酚醛树脂结合剂制备两个系列的含碳不定形耐火材料。
将不同的添加剂(如硅和硅铁金属)添加到混合料中。
测量经200℃、2h干燥后和1100℃、2h及1400℃、2h烧后试样的体积密度、显气孔率以及常温耐压强度。
在200℃的低温下,Si和硅铁合金导致在丙阶酚醛树脂结构中形成较强的交联作用,从而使常温耐压强度值高达65MPa。
在1400℃时,由于Si和FeSi2的存在,形成纳米尺寸的SiC晶须,添加6%硅铁合金的试样的常温耐压强度值提高到原来的3~4倍。
MgO-CaO、MgO-Al2O3和Al2O3-MgO耐火材料对82B钢中磷的影响。
利用化学分析、扫描电镜和能谱分析等检测手段测定了82B钢水在中频炉中经1450℃冶炼80min后耐火材料内衬成分变化及钢中磷的变化,还探讨了MgO-CaO材料的脱磷机理。
结果表明,MgO-CaO材料中的游离CaO能吸附钢中P,达到脱磷效果其中CaO含量30%的材料脱磷效果最佳达到61%。
四、发展趋势:
1、不同类型耐火绝缘层材料的组成、材料选择、性能特点及研究概况.分析认为以云母带和氧化镁为耐火绝层缘材料制备耐火电缆在生产、安装施工、成本等方面存在明显不足,而快速陶瓷化耐火绝缘层材料在生产、安装施工、成本等方面优点突出.进一步指出,应在材料选择、新产品开发等方面加强对快速陶瓷化耐火绝缘层的研究.
2、研制新型耐火三元乙丙橡胶(EPDM),并在电线电缆中进行了应用。
耐火EPDM以过氧化物DCP/共硫化剂TAIC体系作硫化体系,以滑石粉/超细碳酸钙/煅烧陶土体系作填料,在常态下具备EPDM的基本特性;经400℃以上的火焰烧灼,形成类似陶瓷状的坚硬保护层,从而起到隔绝火焰、防火的作用。
用其制作的防火电缆在火灾的情况下可安全使用。
五、市场用途:
经常使用的特殊材料有AZS砖、刚玉砖、直接结合镁铬砖、碳化硅砖、氮化硅结合碳化硅砖、氮化物、硅化物、硫化物、硼化物、碳化物等非氧化物耐火材料;氧化钙、氧化铬、氧化铝、氧化镁、氧化铍等耐火材料。
经常使用的隔热耐火材料磨具。
耐火材料有硅藻土制品、石棉制品、绝热板等。
经常使用的不定形耐火材料有补炉料、耐火捣打料、耐火浇注料、耐火可塑料、耐火泥、耐火喷补料、耐火投射料、耐火涂料、轻质耐火浇注料、炮泥等。
四、参考文献:
陆彩云.利用纳米ZrO_2添加剂合成MgO-CaO-CaZrO_3耐火材料的研究.[D].东北大学钢铁冶金2007
陶绍平.钢包内衬用MgO基和Al_2O_3基耐火材料对钢质量的影响研究.[D].郑州大学材料加工工程2007
邵海彬.张其土.魏方明.王庭慰.耐火电缆耐火绝缘层材料的研究进展[J].材料导报2010,(3)
曹中海.新型三元乙丙耐火橡胶的开发与应用研究[C].//“东海橡胶杯”第五届全国橡胶制品技术研讨会论文集.2009:
361-36
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