全套课件:耐火材料.pptx
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绪论,耐火材料的概念耐火材料的历史耐火材料的分类耐火材料在国民经济发展中的作用耐火材料的发展现状耐火材料的一般生产过程,1,2,耐火材料的概念,什么是耐火材料?
(refractory)书中定义为“耐火材料是耐火度不低于1580的无机非金属材料”。
定义虽不错,但随着科学技术的发展仔细推敲起来是不够严格的。
Heatresistantbelow1.500CRefractorymin.1.500CHighlyrefractorymin.1.800CIncommonlanguagematerialsarecalledrefractories,iftheyareappliedattemperatures600C,3,如1非金属一词已不能全面概括现在耐火材料的实际内容,书,中金属陶瓷就是一种陶瓷与金属的复合材料,Al2O3/Fe,Al2O3/Cr,Al2O3/Ni等,还有用金属丝加强的陶瓷等都突破了非金属的范围。
美国的国家耐火材料标准定义为“用于承受高温的材料,通常为,非金属材料”。
1968年国际标准化组织的推荐标准是“一种非金属材料或制品,(包括含有少量金属的)耐火度最低为1500(前苏联为1580)定义为耐火材料”。
这个1500标准同法国标准相同。
4,耐火材料的历史,金属冶炼陶瓷的生产玻璃的生产,金属冶炼(pyrometallurgy)-Fireandtheartofmetals,古埃及金属冶炼木炭和矿石分层排布加火燃烧3-4天产量1kg/次炉衬为粘土,5,Scientist,AntoineLaurentLavoisier(1743-1794)HenryBessemer(1813-1898),6,7,耐火材料的分类,化学矿物组成耐火度:
普通耐火制品(1580-1770)高级耐火制品(1770-2000)特级耐火制品(2000以上)形状和尺寸制造工艺方法,8,耐火材料在国民经济发展中的作用,耐火材料可用作高温窑炉等热工设备的结构材料、工业用的高温容器和部件(在冶金,硅酸盐,化工,动力,石油,机械制造等工业部门中得到广泛应用)。
在我国钢铁冶金及有色金属行业占66.7%;日本钢铁工业消耗70%的耐火材料。
耐火材料是为高温技术服务的基础材料。
9,耐火材料生产行业的发展现状,世界范围内耐火材料概况欧洲引领耐火材料的发展:
奥镁公司(RHI年销售额约130亿人民币)、LWB全球白云石耐火材料技术和年产量第一、圣哥班、威苏威、雷法均为总部在欧洲的跨国公司。
美洲(北美和南美):
美国耐火材料产业受制于环境、发展前景不被看好、南美主要是巴西发展势头很好。
非洲:
耐火材料未进入真正的发展时期亚洲主要是中国和日本:
日本是一个岛国、耐火材料产业受制于资源、其基本理念是低端产品放弃、只保留高端产品。
10,世界范围内耐火材料概况,欧洲:
奥地利奥镁公司总部德国雷法公司法国圣哥班LWB威斯维公司英国摩根公司,欧洲耐火材料中心在老欧洲、不在新欧洲(东欧、,前苏联均不占优势。
),11,RHI经营业绩,销售收入:
2005年119940万欧元2006年133580万欧元(增11.4%)总利润:
2005年9730万欧元2006年15790万欧元2010年:
销售收入:
20亿欧元,12,LWB,LWB耐火材料公司已经售给RhoneCapital有限公司。
RhoneCapital是一家在伦敦、巴黎和纽约都有办事处的合资公司,同时,它还拥有Almatis特种氧化铝厂。
LWB耐火材料公司成立于2000年,它是由Lhoist集团、,Wulfrath耐火材料公司、Baker耐火材料组成。
公司年营业额4亿欧元。
LWB在欧洲的白云石生产能力为26-28万吨,其白云石原料主要来自位于比利时的Lhoist生产厂和德国的生产厂。
13,南美洲:
巴西实力最强、其碱性耐火材料尤其是镁铝尖晶石砖特点鲜明,其它国家不是很强巴西、阿根廷钢铁冶金、智利铜冶金,14,亚洲:
日本耐火材料曾经是亚洲最强大、中国宝钢建设所用耐火材料均从日本进口。
日本品川、黑崎、播磨、东京窑业、东芝陶瓷、川崎炉材印度:
ORISASCEMENT、ORINAND,15,印度,OCLIndiaLtd营业额2005年16.5亿卢比(约合人民币2.9亿元)2006年21.6亿卢比(约合人民币3.8亿元)TataRefractoriesLtd营业额2005年40亿卢比(约合人民币7.0亿元)2006年45.5亿卢比(约合人民币8.0亿元),16,日本耐火材料,钢铁公司拥有耐火材料公司的股份:
新日铁的耐火材料由黑琦、播磨提供;日本钢管由品川提供;另外有一些独立的耐火材料供应商。
耐火材料公司直接在钢厂有自己的办公室,为客户提供全套的工程服务。
17,耐火材料发展形势,欧洲引领世界耐火材料发展北美耐火材料发展呈萎缩势态非洲尚未真正进入快速发展时期南美以巴西为代表、品质与数量均未形成主流亚洲尤其是中国正在成为世界范围的耐火材料制造研发中心,18,中国的耐火材料工业现状,二十世纪八十年代以前,几乎全部是国有企业生产耐火材料;现在绝大多数为私有企业、股份制企业、中外合资及外资独资企业;其中世界上所有的大型耐火材料企业均在中国建立了合资或独资公司(如RHI、SAINTGOBAN、VESUVIUS、MINTEQ、MORGAN、LWB、日本的黑崎播磨、品川、朝鲜耐火等)。
中国正在成为一个世界的耐火材料加工厂耐火材料生产企业至少1500家以上,19,存在的差距:
1、通常用耐火材料综合消耗指标来衡量一个国家的钢铁工业与耐火材料的发展水平。
2、耐火材料生产装备落后,新技术推广慢3、原料不精,高纯原料的生产有困难。
20,我国发展耐火材料工业的优势,有丰富的耐火材料原料资源高铝矾土、菱镁石和石墨等。
有相当大的耐火材料生产能力。
有优秀的耐火材料专业的生产、科研、设计、管理和教学的科技人员。
21,今后发展的方向,原料方面:
发展优质耐火材料原料高纯(天然原料选矿,人工合成);高密度(高温煅烧)。
品种方面:
多品种化高温、超高温直接结合、再结合碱性耐火砖和高档高铝制品;连注用耐火材料;节能耐火材料。
22,材质方面:
氧化物和非氧化物复合的耐火材料,含碳耐火材料;SiC质耐火材料;含锆耐火材料;Sialon结合耐火材料。
23,耐火材料的一般生产过程,1、原料的加工提纯和均化原料煅烧粉碎和分级2、配料各种原料的配合粒度的配比极限的确定,24,3、泥料的混练,结合剂的种类混练机的选择4、成型可朔法成型注浆成型震动成型半干压成型或捣打成型等静压成型,25,5、干燥,是热湿传递过程隧道干燥器及电热干燥器不定型干燥的方法6、烧成在高温条件下发生一系列物理化学反应达到烧结固相烧结与液相烧结隧道窑的分类,26,耐火材料应用的主要领域,焦炉高炉及热风炉各种炼钢炉均热炉及加热炉模铸及连铸炉外精练,27,讲授主要内容,耐火材料的定义、分类、称呼耐火材料的原料耐火材料的制造工艺耐火材料的特性耐火材料的使用,28,概述,碱性耐火材料是化学性质呈碱性的耐火材料。
镁质耐火材料(MgO80%)石灰耐火材料(CaO95%)白云石质耐火材料MgO-CaO-C系耐火材料镁橄榄石质耐火材料,29,碱性耐火材料的发展,1806年,粘土结合的氧化镁坩埚研制成功;1817年,O.Henry利用湿法工艺从海水中或白云石中合成氧化镁成功;1841年,Pattionson获得氧化镁的合成专利;1860年,实验室制造了氧化镁耐火砖;Leoben首先在氧气底吹转炉中使用镁砂;1877-1879年,托马斯发明氧气顶吹转炉,同时发明焦油白云石砖作为转炉内衬材料;1881年,KarlSpaeter在奥地利的Veitsch州发现菱镁矿的矿床,氧化镁耐火砖正式生产;,30,第一节镁质耐火材料,以氧化镁为主成分和以方镁石为主晶相的耐材统称为镁质耐火材料。
镁质耐火材料的主要品种有:
普通镁砖、直接结合镁砖、镁钙砖、镁硅砖、镁铝砖、镁铬砖、镁碳砖。
另外,还有其他不经烧结的不烧镁质制品和不定形镁质耐火材料。
镁质耐火制品的性质主要取决于其化学和矿物组成以及显微结构,并受原料和生产工艺制度与方法控制。
方镁石,方镁石是MgO的唯一结晶形态。
方镁石的化学活性很大,极易与水或大气中的水分进行水化反应。
方镁石属离子晶体,故熔点很高,达2800。
当温度达1800以上,便可产生升华现象,而且其稳定性随温度提高而下降,压力愈低,稳定性愈低。
31,一、与镁质耐火材料有关的物系MgO-C,MgO的稳定性随温度的提高而下降;CO则随着温度的升高变得更加稳定;MgO(固)+C(固)=Mg(气)+CO(气)压力降低,MgO的稳定程度降低,CO的稳定程度提高,即MgO-C还原反应的温度降低;,32,MgO-FeO系,MgO与铁氧化物在还原气氛中于8001400C范围内,很容易形成此种固溶体,称它为镁方铁矿。
由于镁和铁原子量的差别,镁方铁矿的真密度随铁固溶量而增加。
随FeO固溶量增多,镁方铁矿在高温下开始出现液相和完全液化的温度皆有降低。
由方镁石为主晶相构成的镁质耐火材料是一种能够抵抗含铁熔渣的优质耐火材料。
33,MgO-Fe2O3系,铁酸镁是MgOFe2O3系统中的唯一二元化合物。
其密度较方镁石为重。
热膨胀性较高,但较方镁石低,方镁石吸收大量Fe2O3后仍具有较高的耐火度。
当固溶铁酸镁的方镁石由高温向低温冷却时,所溶解的铁酸镁可再从方镁石晶粒中以各向异性的枝状晶体或晶粒包裹体沉析出来。
此种尖晶石沉析于晶体表面,多见于晶粒的解理、气孔和晶界处。
通常,称此种由晶体中沉析出来的尖晶石为晶内尖晶石。
如温度再次升高,在冷却时沉析出来的晶内尖晶石,可能又发生可逆溶解。
如此温度循环,发生溶解沉析变化,并伴有体积效应。
34,MgO-Al2O3系,在镁质耐火材料中,人为地加入含有Al2O3的组分。
当Al2O3同方镁石在1500附近共存时,如在镁质耐火材料烧成过程中或在高温下服役时,即可经固相反应形成镁铝尖晶石(MgOAl2O3,简写MA)。
镁铝尖晶石是MgOAl2O3二元系统中唯一的二元化合物。
常简称尖晶石。
真密度同方镁石相近,较镁铁尖晶石低,为3.55g/cm3。
热膨胀性显著低于方镁石,也较铁酸镁小。
熔点高达2105。
35,MgO-Cr2O3系,镁铬尖晶石是MgOCr2O3系统中唯一的二元化合物。
纯镁铬尖晶石的晶格常数为8.32A。
真密度4.404.43g/cm3。
纯者熔点约2350。
MgO-MgOCr2O3最低共熔温度2300。
36,MgO-R2O3系,这些尖晶石都具有较高的熔点或分解温度,与MgO的最低共熔温度都较高,其中(MgOMgOCr2O3)(MgOMgOAl2O3)(MgOMgOFe2O3)。
可见,由方镁石为主晶相,以这些尖晶石为结合相构成的镁质耐火材料开始出现液相的温度都很高。
其中尤以镁铬尖晶石最为突出。
37,38,三种尖晶石在高温下都可部分地溶解于方镁石中,形成固溶体。
而且溶解度都随温度升降而变化,发生尖晶石的溶解沉析,并对固溶体的性质有一定影响。
开始溶解温度、各温度下的溶解度和在MgOMgOR2O3共熔温度下的最高熔解量有所不同。
三种R2O3在方镁石中的溶解度按下列顺序递增:
Al2O3Cr2O3Fe2O3。
39,由于R2O3固溶于方镁石,有助于其烧结,故对促进烧结的影响顺序可如下排列:
Fe3Cr3Al3由于方镁石固溶R2O3,使MgOR2O3系统开始形成液相的温度都有所提高。
以MgOR2O3系统中固溶同量R2O3而论,由于MgOCr2O3的熔点最高,同方镁石的共熔温度最高,溶解量也较高,溶于方镁石形成固溶体后开始出现液相温度最高,故在镁质耐火材料中,除高纯方镁石材料外,含镁铬尖晶石的镁质耐火材料的高温性能是最优秀的。
MA-MK-C2S系,尽管C2S和MA都是高耐火相(2130和2135),但
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