块状耐火材料

耐火材料可分为块状耐火材料和不定形耐火材料，下面河南耐火材料厂介绍下块状耐火材料的分类。

一、氧化硅质耐火材料

含SiO₂93%以上的耐火材料称为氧化硅质耐火材料。SiO₂系耐火材料多指以结晶石英岩为主要原料的烧成硅砖。它的典型制品是硅砖。硅砖的原料是硅石，以石灰乳、铁磷、纸浆废液等结合剂和矿化剂，在高温下烧成的酸性耐火材料。

硅砖的耐火度主要取决于SiO₂的含量和杂质的含量，一般为1690~1730℃，SiO₂含量愈高，则耐火度越高，杂质含量高，会使耐火度降低；硅砖的荷重软化温度约为1620〜1670℃，硅砖由于高温结构强度好，而常用来砌筑高温炉的炉顶；硅砖含SiO₂在93%以上的，属于强酸性耐火材料，对酸性炉渣的抵抗能力很强，而容易被碱性渣侵蚀。硅砖的抗渣性还与耐火砖的组织结构（气孔率、气孔大小及分布）和颗粒组织有关，组织结构致密及颗粒较粗的抗渣性就好；硅砖的耐急冷热性很差，只能承受水冷1〜2次；硅砖在加热时产生体积膨胀，因此，用硅砖砌筑的炉子在烘炉时温度应缓馒上升，以免因膨胀过急而造成炉体破坏，同时，在砌炉时，应留出足够的膨胀缝。目前国内外高炉热风炉拱顶、炉墙高温区格子砖均采用硅砖。焦炉的耐火材料也主要是硅砖。

二、氧化铝和硅酸铝耐火材料

1、氧化铝耐火材料

氧化铝是高熔点氧化物中被研究最成熟的一种。它的原料藏量丰富，生产的耐火砖价格低廉，并且具有多方面的优良性能。因此，氧化铝是一种使用最广泛的氧化物耐火材料。

氧化铝的莫氏硬度为9，低于金刚石和某些难熔化合物的硬度。氧化铝制品具有很高的机械强度，常温抗折强度为250MPa，在1000℃时仍有150MPa，常温耐压强度可高达2000 MPa以上，某些微晶结构的制品，其耐压强度甚至可达5000 MPa。

氧化铝制品的耐火度大于1900℃，荷重软化开始点为1850℃左右。它的极限使用温度为1950℃，常用温度为1800℃。氧化铝在20〜1000℃时的平均线膨胀系数为8.6×10^-6/℃。氧化铝的常温热导率为金属铝的一半，热导率随着温度上升而降低。氧化铝制品的抗热震稳定性取决于它的显微结构及制品的形状与大小，一般说，其抗热震稳定性属于中等。

总之，氧化铝具有耐高温、强度高、硬度大、抗氧化、电绝缘、耐腐蚀、气密性好等性能，因此，作为特种耐火材料，应用极为广泛。代表性的用途是利用其耐高温、耐腐蚀、强度高等性能，用作炼钢生产的滑动水口、浸人式水口、冶金高纯金属或生长单晶用的坩埚，以及各种高温炉的结构件（炉墙、炉管）、耐热抗氧化涂层等。

2、硅酸铝耐火材料

硅酸铝耐火材料的基本化学组成是氧化铝和二氧化硅，按Al₂O₃的含呈不同可分为三类：半硅质耐火材料，如半硅砖；高铝质耐火材料，如高铝耐火砖。

A、半硅砖

SiO₂≥65%、Al₂O₃=15%~30%的耐火材料称为半硅质耐火材料，属于半酸性耐火材料。半硅砖的特点是高温体积稳定性好，抗酸性渣的能力较好，可以砌筑焦炉、酸性化铁炉内衬等。

B、粘土砖

粘土砖的主要化学成分是SiO₂（45%~65%）和Al₂O₃（30%~46%），外表是浅棕黄色或黄色，广泛用于砌筑各种冶金炉及其他工业用炉，并用于砌筑烟道、烟囱等炉子辅助设备。

粘土砖的性能表现为耐火度一般在1580〜1750℃；荷重软化温度为1250〜1400℃；体积稳定性在1350℃，其收缩率约为0.5%〜0.7%；耐急冷急热性能好，能承受水冷10〜15次。由于粘土砖中SiO₂（45%~65%），属于弱酸性耐火材料，对酸性炉渣有一定的抵抗能力，但 容易被碱性炉渣侵蚀。此外，杂质FeO能与SiO2生成易熔化合物，因而粘土砖不宜用来砌筑轧钢加热炉的炉底，以免被熔融氧化铁膜侵蚀。粘土砖抗渣能力与熟料含量有关，熟料含量越高，则气孔率越低，砖越致密，抗渣能力越强。

C、高铝砖

凡是Al₂O₃＞48%的硅酸铝耐火材料统称为高铝质耐火材料。 目前，高铝砖广泛用于砌筑高炉、热风炉、加热炉、回转窑、混铁炉以 及铝熔炼炉等。普通高铝砖的性能比一般粘土砖优越。主要表现在：耐火度为1750〜1790℃，耐火度随着含Al₂O₃量的增加而升高，含Al₂O₃量在95%以上的刚玉质高铝砖，其耐火度可达1900〜2000℃；荷重软化温度比粘土砖高，为1400 ~1530℃，并且随着杂质的含量增加而降低；因为高铝砖的主要成分是Al₂O₃，而Al₂O₃属于两性氧化物，所以既能抗酸性渣又能抗碱性渣的侵蚀，并且随着含量的增加抗渣性愈强；一般的高铝砖只能承受水冷5〜6次。高铝砖的价格比粘土砖要高，所以在选用时应根据实际情况选用。

3、性耐火材料

碱性耐火材料一般指以氧化镁或以氧化镁和氧化钙为主要成分的耐火材料。这类耐火材料的耐火度都比较高，抵抗碱性渣的能力强。碱性耐火材料主要用于碱性炼钢炉及有色金属冶炼炉，水泥工业也常常使用该类材料。其主要产品有镁质、镁铬质、镁橄榄石质、镁铝质、白云石质和石灰石质等耐火材料。其中镁质、白云石质和石灰石质属碱性，镁质和镁铬质、镁橄榄石质和肩井石质属于弱碱性。表9-3所示为碱性耐火材料的典型应用。

4、碳质耐火材料

碳质耐火材料是指由碳或碳的化合物制成的耐火材料，常用的有炭砖、碳化硅耐火材料等。含碳耐火材料由于石墨的引人而提高了耐火材料的抗渣性能和抗热震稳定性能，因而被广泛地应用于冶金炉的内衬上。

（1）炭砖。炭砖是将质量好、含灰分低的冶金焦炭或无烟煤，经粉碎烘干后加入一定量熬好的焦油或沥青，经混合、成形，在隔绝空气下烧成含碳量在85%~90%以上的制品。其优点是耐火度高、抗渣性 极强、热稳定性好；其缺点是在氧化气氛中会产生强烈氧化，所以只能用在不和氧化性气氛接触的地方。

（2）碳化硅耐火材料。碳化硅耐火材料具有其他普通耐火材料所不具备的特性，如高热导率、低膨胀系数、很好的耐磨性以及几乎不与熔融渣反应的化学稳定性等，其应用较为广泛。

在实际应用中如需要抗热震稳定性、耐结构剥落、抗渣侵蚀及高热导率等特性时，碳化硅质耐火材料应为首选。高炉出铁沟系统、铁水预处理炉衬以及冲天炉、感应炉衬体均用碳化硅。

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