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耐火材料范文1
不定型耐火材料生产方法简单、设备简单、劳动强度小、免烧、节能、整体性好、导热系数小、强度大、热震好，这些技术优势使不定型耐火材料迅速发展。不定型耐火材料大体可分为混凝土、浇注料、喷涂料和可塑料，高炉建设主要使用的也是这4种不定型耐火材料。浇注料是由耐火材料厂提供原料和配料方案，现场加工，用振动棒密实，养护后须热处理。虽然受现场条件限制质量不稳定，但浇注料的整体性好于混凝土。只是在对浇注料质量至关重要的用水量和热处理两个方面不如混凝土，且原料的消耗比混凝土多5％～8％。可塑料介于混凝土和浇注料之间，由耐火材料厂先将“浇注料”做成具有可塑性的泥条，配料中有缓凝剂，由塑料袋封装，在现场进行施工和热处理。可塑料施工中的最大问题是打结接茬处易起皮脱落，缓凝剂用量不当或是塑封不良易硬化结块。
二、耐火材料采购管理中常遇到的问题
1.供货商资质考察问题
中国是耐火材料主要的生产国，生产厂家达数千家，企业实力良莠不齐，且多为民营企业，很多不具备科研实力。因此，在高炉耐材招标过程中，会有一些滥竽充数的厂家，在招标提供的一些书面资料中，夸大企业的实力，从而对采购方造成一定的误导。耐火材料供应商资质考察对于耐火材料的采购非常重要，所以要严格把握资质考察关，最终选择合格的供货商。在对企业进行实地考查时，要从以下几个方面对耐材供应商进行考察：一是要有合格的窑炉（目前，为了提高产品质量，节省能源，隧道窑已广泛使用，且不同产品的隧道窑长度是不同的）；二是要对原料进行严格的进厂检验（原料检测实验室）；三是要对最终产品进项抽检（产品检验室）；四是具有一定实力的科研团队。
2.招标中存在的问题
目前，冶金类企业耐火材料招标主要是设计方提供耐火材料种类及数量，再由采购部实际操作招标，审计监督过程的模式。此模式在一定程度上保证了参加投标单位的技术可行性，过程的公开性及透明性，确保各投标商的权益。但因耐火材料的地域性特点及其本身受原料影响较大，故价格往往波动很大，为耐材最终定标造成很大影响。在以往工程中，常存在以下问题：（1）由于设计部门无专业耐材人员，耐材指标的制定往往出现偏差。（2）不能掌握耐材市场价格波动机制，一般通过与同期或往期项目比较，采用最低价中标的原则，为耐材质量埋下隐患。（3）在审计过程中，过分看重价格因素，有时造成中标价格低于成本价格。
三、耐火材料采购管理
耐火材料采购管理是一项非常繁琐的工作，对于一项高炉工程，耐火材料现场到货非常集中，这就为耐火材料的现场管理带来一些问题。要顺利完成耐火材料的采购管理，就必须严格把握各个环节，严格按照相关要求和标准进行。
1.供应商筛选
中国是耐火材料生产大国，要在众多的厂家中选出合格的供货商，就必须对供应商的资历、诚信度等各方面进行全面的考察，获取更多的一手资料。对于已成为企业合格供应商的，应对其进行重新评估，从这些供应商以往供货的质量、合同履行情况、到货情况、售后服务等方面进行评估。最后，根据各供应商的得分进行分级，将评估合格且优秀的供应商评为优级，并可成为企业的战略合作企业；评估基本合格的供应商评为中级，需对其进行进一步的考察，留为备用供应商；将评估不合格的供应商评为差级，直接从企业供应商中去除。除对已有供应商进行评估外，还应该通过招标公告、行业刊物、互联网、专家推荐等方式寻找新的供应商，使公司耐火材料供应商的数量和质量都有所提高。增选新的供应商，必须对其进行严格的考察，主要从以下几个方面进行：一是考察企业资质，即考察供应商是否具备耐火材料生产资质。硬件方面，供应商必须具备生产耐火材料的完整生产线。
例如：严格的原料进厂检测实验室，原料混合、成型设备，烧成设备（最主要，因为不同的定型产品所需要的窑炉不同，如用隧道窑其长度也不同），成品检测实验室。企业软件方面，供应商必须有一支技术过硬的专业团队，企业管理有序，具备能长期合作的条件。二是考察行业信誉，即通过各种渠道对供应商的信誉进行考察，从供应商是否有不良的供货事迹、其产品在行业中是否有竞争力、市场占有额是否高等全方位进行考察。三是考察生产能力，即对供应商往年的生产量和销售额进行考察，看其是否具有一定的生产能力，能否满足工程所需耐火材料的供应。对于所有的供应商都要进行定期考察。现场采购人员要定期将现场供应商的供货情况、产品质量和售后服务信息传送到总部，使总部对供应商有一个定期的考察。当一项工程竣工后，采购部要对整个工程中耐火材料的供应商进行总结，总结采购过程中供货厂商存在的问题和不足，为下一个工程的采购工作总结经验，做好铺垫。
2.招标
在设计方确定了耐材种类及数量后，就要进行耐火材料的招标工作。在进行招标前，要制定采购计划，采购计划是采购管理的第一步。对采购计划的要求主要是及时性和准确性：及时性要求留有足够的组织进货时间；准确性要求计划要反映真实情况，尽量避免临时更改。（1）进行采购分析。根据设计部门的设计，分析所需采购耐火材料的种类、数量和采购时间。（2）供应商选择。能否选择到合适的供应商，关系到是否可以为工程开一个好头，选取合适的供应商，应从以下几个方面进行：①合同谈判，和多个供货商进行“议标”，通过与初步选择的供货商进行商谈，选择质量合格、价格相对低的供货商；②加权方法，把耐火材料的各种要求指标化，然后把供货商的指标进行比较，从而初步选择比较合适的供货商；③筛选和独立估算，可以制定几个评价标准，多方面进行选择，自己编织“标底”，进行综合比对选择。（3）合同的签订。在最终选择好供应商后，要和供应商签订合同。因为耐火材料生产周期一般比较短，且最终的使用量不确定，质量存在波动，因此，要充分考虑各方面的问题，在合同中明文规定，维护公司的权益，可以对不同类型的耐火材料制作专门的合同模板和技术附件。为了保证招标过程中技术的可靠性，应邀请耐材方面的相关专家参加技术交流，保证所购耐材的理化指标和工艺的准确性。根据市场原材料价格及各种生产成本，核算出各种耐火材料的价格区间，保证最终中标价格的合理性。在耐火材料的采购过程中，在保证采购成本低的情况下，要充分考虑耐火材料的质量问题、供货问题，从各方面保证采购的顺利进行，同时也降低采购成本。
3.监制
如何才可以保证耐火材料的质量和按时供货，对供应商的监制显得尤为重要。在监制过程中，监制人员不能只是一味要求供应商及时供货，产品质量也非常重要，所以必须聘请精通耐火材料生产工艺的专业监制人员，严格监督耐火材料的每一个环节，确保耐火材料的质量。
4.催货
高炉耐火材料使用主要集中在热风炉、高炉本体、热风管道和渣铁沟部位，对耐火材料的需求相对比较集中，做好催货工作，对整个工程的进度至关重要。进行耐火材料催货，必须了解耐火材料的生产周期，了解其生产所需要的时间。此外，施工前要经常与现场施工监理人员进行经常性沟通，了解工程进度，制定详细的催交时间安排表，并按照自己的安排进行催货。在催交过程中，可能会出现以下情况：（1）发货的品种和数量有偏差。由于耐火材料的到货量大，且为连续性到货，所以在发货前必须告知厂家发货量，如果发货量不对，随后再向供应商进行核对发货就浪费了很多时间，因此，在向供应商发函要求其发货时要向其明确此次发货的品种和数量。（2）供应商发货存在欺骗性。在催货时，供应商常以各种理由说工期紧，货已发出但实际没发货来搪塞，因此，在催货时不能光以口头形式通知，要以书面形式告知供应商，并说明设备不能按时供货的严重性，并要其传真发货单以证实。如果属于工期紧张，则需派专人到供应商催货。由于耐火材料的使用量大，所以在催货过程中要作详细的催货表。虽然在施工前施工方列出的计划表中会写明所需耐火材料的数量及时间，但采购人员不能完全按照施工方的计划表来催货，必须结合现场施工进度，按照自己的计划进行催货，防止现场到货量大，难于管理，损耗量增加。
5.现场管理
耐火材料施工相对比较集中，货到达施工现场的量也很大，所以对现场耐火材料的管理必须井井有条：（1）需防雨的必须做好防雨措施，能入库的必须入库，不具备条件的必须用防雨布进行遮盖。（2）严格按照计划及现场进度安排耐火材料有序进场，避免过多进场，存放混乱而造成浪费。（3）严格监督施工单位的施工及材料管理，避免施工单位因自身保管及使用不当而造成浪费。现场情况多变，所以一切以现场为主，本着一切为工程服务的宗旨，做好耐火材料现场管理工作。
四、结束语
耐火材料范文2
关健词：耐火材料；镁碳材料；含碳量；纳米技术；分散性
1 耐火材料的工程应用
耐火材料具有一定的高温力学性能、良好的体积稳定性以及热稳定性，是各种高温设备必需的材料，其耐火温度一般在1580℃以上，包含天然矿石及各种人工制品。耐火材料按其化学成分可分为酸性、碱性和中性；按耐火度可分为普通耐火材料（1580 ～ 1770℃）、高级耐火材料（1770 ～ 2000℃）、特级耐火材料（2000℃以上）和超级耐火材料（大于3000℃）四大类；按矿物组成可分为硅酸铝质（粘土砖、高X砖、半硅砖）、硅质（硅砖、熔融石英烧制品）、镁质（镁砖、镁铝砖、镁铬砖）、碳质（碳砖、石墨砖）、白云石质、锆英石质等。随着当今高温工业的飞速进步，耐火材料正日益成为其不可或缺的支撑材料，并广泛应用于建材、电力、水泥、钢铁及军工等国民经济的各个领域。
上世纪70年代初，随着钢铁铸造技术的发展，传统氧化物基耐火材料逐步显示出其落后性，研究者们开始尝试将石墨引入到传统氧化物基耐火材料中，形成了氧化物-碳复合耐火材料，镁碳耐火材料即是其中的一种，它曾经在钢铁铸造工业的发展中作出了重要贡献[1-3]。镁碳耐火材料在我国也经历了四十多年的研究和发展，并取得了显著的成绩。但随着目前洁净钢技术、炉外精炼技术、钢铁工业节能减排技术及资源循环利用等技术的不断发展，传统的镁碳耐火材料由于较高的石墨含量（12 ～ 20wt%），也逐步开始无法满足生产要求。主要原因包括：（1）碳的导热系数高，造成含碳耐火材料热损耗大，从而使炼钢能耗增加；（2）高碳含量引发的钢水增碳效应降低了钢材的理化性能；（3）石墨氧化导致材料结构疏松，其高温强度、抗侵蚀性等快速衰减，降低了耐火材料的使用寿命。
这些问题急需进一步优化其工艺，尤其是降低其含碳量来加以解决。在这种技术背景下，国内外大量学者都开展了低含碳量、高性能的镁碳耐火材料的研究，这主要包括：（1）将碳源从微米尺度向纳米尺度发展，优化基质结构；（2）改善结合剂的碳结构，提高其抗氧化性进而提高材料的强度和韧性；（3）抗氧化剂的复合使用及对碳素原料进行保护处理，提高碳的抗氧化性。这些研究都力求使镁碳耐火材料中的碳含量低于8 wt%，有的甚至低于3 wt%，从而最大限度降低对钢水的增碳，同时，还能改善炼钢能耗，提升耐火材料的使用寿命[4，5]。
2 国内外采用纳米技术改善镁碳材料的研究现状
随着镁碳耐火材料的低碳化（碳含量低于8wt%）的研究，人们发现，镁碳耐火材料降碳后，其抗热震性和抗侵蚀性也都大幅下降，这很难满足实用要求。因此，高性能低碳镁碳耐火材料的研究格外引人注目。近期，研究者们发现在镁碳耐火材料中引入纳米技术来降低碳含量是制备高性能、低碳化耐火材料的一种重要方法。
Tamura等2003年首次开展了将纳米炭黑引入到镁碳耐火材料中的研究[6]。随后九州耐火材料公司采用该技术开发了低碳镁碳耐火材料，在碳含量仅为1 ～ 3 wt%的情况下，镁碳耐火材料的抗热震性、抗侵蚀性和抗氧化性都得到提高，而且其隔热性能也有所改善[7]。同时，他们还研究了含2 wt%的单球形炭黑的镁碳耐火材料，发现其具有高的耐压强度及优良的抗热震性。两年后，他们的研究又揭示了低碳镁碳材料的抗热震性和抗侵蚀性提高的微观原因[8-9]。含纳米炭黑和杂化树脂的低碳镁碳材料经高温热处理后，内部会生成大量的柱状、纤维状或晶须状的碳化物，它们形成的相互交错的网络结构提高了低碳镁碳耐火材料的抗热震性和抗侵蚀性。Yasumitsu等人[10]也利用单球形炭黑，开发了低碳镁碳材料（碳含量为4 wt%），与传统镁碳材料相比，它具有相同的抗热震性和更优异的抗侵蚀性。黑崎公司与新日铁公司[11]也利用纳米技术制备了低碳镁碳材料（碳含量为10 wt%或8 wt%），结果表明：与传统镁碳材料相比，它的保温性能和高温服役寿命更好。针对纳米炭黑在镁碳材料中表现出诱人的性能，Tamura等人[12]进一步深入研究了纳米技术在耐火材料中的应用技术理念，并指出未来纳米技术的重点在于提升纳米颗粒在耐火材料中的分散性和形貌可控性。印度人Bag等[13-14]也制备得到了纳米石墨和炭黑为复合炭源的低碳镁碳材料，其纳米石墨和炭黑的含量分别为3 wt%和0.9 wt%，发现其性能优于石墨含量为10 wt%的传统镁碳材料。此外，还有国外研究者[15-16]将SiC、TiC等复合的纳米炭黑以及碳纳米纤维等引入镁碳耐火材料中，成功将其碳含量降至3wt%左右，且材料的抗热震性和抗侵蚀性优良，抗氧化性明显改善。这是由于在镁碳材料中添加的复合结合剂在高温还原条件下热处理后可原位生成碳纳米纤维，它们在空间相互交织成三维网络，使得低碳镁碳材料不但具有优良的热震稳定性和抗侵蚀性，还具有较高的高温强度及较低的热导率，可明显降低炉衬的热损失，提高其服役寿命。
国内诸多学者也开展了含纳米碳的低碳镁碳耐火材料的研究。朱伯铨等[17]采用纳米炭黑制备了碳含量小于6 wt%的低碳镁碳材料，发现其高温服役寿命与国外进口镁钙材料相当。李林等[18]将纳米炭黑-酚醛树脂引入镁碳砖中，发现其气孔尺寸减小，高温性能提高。孙加林等[19]研究了3 wt%低碳镁碳材料的性能，发现其力学性能、抗氧化性和抗热震性随炭黑颗粒尺寸的减小而提高，当炭黑达到纳米量级时，试样的抗热震性能比传统16 wt%高碳镁碳材料更为优异。颜正国等[20]以硼酸和炭黑为原料，采用碳热还原法合成部分石墨化B4C-C复合纳米粉体，并利用其对镁碳砖进行了低碳化改性。发现它作为碳源和抗氧化剂用于低碳镁碳砖时，不仅可以使其常规物理性能满足实际工程的需求，而且还能让耐火材料具有良好的抗氧化性及热震稳定性。华旭军等[21]以金属钛、氧化钛及炭黑为原料在真空感应炉内合成了炭黑和TiC复合纳米粉体，开发出碳含量为4 ～ 6wt%的低碳镁碳砖。谢朝晖等[22]将二茂铁引入到低碳镁碳砖中提高了材料的抗侵蚀性和抗热震性，这源于二茂铁热解产生的纳米 Fe 粒子催化基质原位反应生成大量的尖晶石晶须。
3 纳米技术在镁碳耐火材料中的应用前景
在低碳耐火材料中引入纳米物相可提高其高温强度、抗热震性和抗侵蚀性。这是因为纳米物相可改善镁碳材料的显微结构，使材料结构致密化、微细化，起到提高物理强度的作用。同时，纳米相弥散在材料中有助于缓解热应力，使裂纹偏转或裂纹被钉扎，从而耗散大量的能量，充分提高材料的韧性。纳米粒子包裹石墨可提高含碳材料的抗氧化性，以及防止钢渣的侵蚀和渗透等[23]。总之，将纳米技术应用到镁碳耐火材料中，可为开发高性能、低碳化镁碳耐火材料提供新方法。
但纳米技术在镁碳耐火材料中的应用研究尚处起步阶段，仍有很多工程问题需要解决，其中最显著的就是纳米材料的团聚问题。纳米材料，包括纳米颗粒、纳米纤维及纳米管等，由于其巨大的比表面积和表面能的存在，以及由于其纳米颗粒间的范德华力大于其自身重量的原因，导致其在实际工程中往往存在团聚现象。团聚后的颗粒尺寸将不再在纳米范围内，从而失去纳米材料的小尺寸效应带来的活性。此外，团聚现象使纳米材料在镁碳材料中分布均匀变得十分困难，极易由于团聚而在材料局部富集，这不仅不能改善镁碳材料的耐火性能，反而还会降低其理化性能。
因此，发展纳米材料在镁碳耐火材料中的均匀分散技术至关重要。这可采用超声分散、纳米表面化学修饰等方法。例如，我们可以采用超声分散来改善纳米炭黑在镁碳材料中分布的均匀性。在超声波的剧烈震荡下，处在液态环境下的纳米碳会有微泡形成和破裂的交互过程，伴随着这一交互过程，耐火材料中将激起由于能量瞬间释放而产生的高强振动波。这些短暂的高能微环境，将在材料中产生局部高温、高压或强冲击波和微射流等效应，能很好地地弱化纳米粒子间的范德华力，从而有效地制止纳米粒子间的团聚现象[24-25]。但这些分散技术目前还停留在实验室阶段，将它们应用在工业化大规模生产中还需要解决好设备及工艺参数等诸多实际问题，包括对超声功率和超声时间等重要工艺参数的反复摸索。因为纳米相在耐火材料中的超声分散时间并非越长越好，而是存在一个最佳的值。当超声时间超过某一临界值时，超声激励时产生的局部高温增加，使体系温度升高，热能和机械能都不断增加，反而会使得纳米颗粒碰撞的几率增加，导致其进一步团聚。
此外，纳米技术在实际工程应用中另一关键问题是工艺成本较高。众所周知，由于纳米纤维等纳米材料制备工艺复杂，设备要求高，导致其价格昂贵。这就使得采用纳米技术来改善镁碳材料性能时，性能改善与成本降低间存在一定的矛盾。例如，将纳米粉引入到氧化物制品中以降低其烧结温度，但降低烧结温度所节省的成本往往还不能抵消由于引入纳米材料后原料成本的上升。那么，最终使用纳米相复合后的耐火材料由于其经济效益的降低往往会阻碍它们在实际工程领域中的应用。这就需要我们深入探讨在耐火材料中引入纳米材料和微米材料的性价比问题。如果引入纳米尺度的原料与微米尺度的原料对耐火材料性能改善的差异性较小，而且，引入微米尺度的原料同样能达到耐火工程的要求，则引入纳米技术并不具有实用的性价比。
因此，在纳米原材料的选用上，除了要考虑其对耐火材料性能和显微结构的提升，对其工程性价比也要进行优化。实际使用中，后者往往还是决定耐火材料是否能在工程应用中推广的关键因素。目前，在纳米技术领域中，将纳米原材料以溶胶、凝胶的形式引入比直接引入其相应的固态纳米颗粒往往更利于其在耐火材料中的分散，并且溶胶、凝胶的价格相对低廉，对于提高耐火材料的理化性能及其服役寿命具有更现实的意义。此外，采用纳米前驱体技术，并使其在加热过程中产生原位分解形成纳米结构，也能在耐火材料中产生极佳的分散效果。而且，这种原位分解产生的纳米结构可与耐火材料基体进一步化学反应形成新的纳米物相，从而还能进一步优化材料的显微结构和理化性能。这种纳米前驱体技术不仅价格低廉，关键是它能使纳米原料分散性得到极大改善，充分发挥纳米材料的小尺寸效应和化学活性。因此可以预计，在未来的耐火材料工业中采用化学凝胶或纳米前驱体技术将展现出美好前景。
4 结 语
低碳镁碳耐火材料在洁净钢生产和炼钢节能减排技术中具有广泛的应用前景。研究表明，采用纳米技术可获得与传统高碳镁碳耐火材料性能相当的低碳镁碳材料，是制备优质高性能镁碳耐火材料的新途径，极具工程实用化前景。但目前纳米技术在镁碳耐火材料中的应用研究还处在实验室阶段，真正将其应用到耐火工程中还存在许多挑战。尤其是，解决好耐火材料纳米物相的分散性问题和性价比问题至关重要。采用化学凝胶技术或纳米前驱体技术不仅工艺可行、性价比高，更重要的是，还能利用其原位分解效应实现良好的纳米物相分散，是目前最适合工业化应用的技术手段，将在未来的耐火材料工业中展现出美好前景。
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耐火材料范文3
近几年，营口青花集团依靠科技创新加大科技投入，以自主研发的优质镁钙砂为主要材料，开发出具有高附加值的耐火材料产品――镁钙碳砖系列产品，填补了我国耐火材料产品种类的空白。产品从投入市场至今已经创造产值3亿多元，在宝钢、武钢等国内外十余家钢厂使用。
营口青花集团始创于1984年，地处“中国镁都”大石桥市。经过20多年的求实创新，伴随着老工业基地振兴，“青花”已经从一个名不见经传的作坊式小厂发展成为海内外闻名的集科、工、贸为一体的大型非公有制企业集团，现有员工7000多人，占地400万平方米，资产50亿元，是国内乃至亚太地区最大的碱性耐火材料生产企业。
集团下辖15个公司，拥有矿山10座，装备有轻烧镁砂反射窑86座、重烧镁砂竖窑16座、高纯镁砂燃油竖窑6座、电熔镁砂及电熔镁铬砂电炉22台；不定形生产线1条、不烧砖生产线3条、最高烧成温度达1850℃的超高温隧道窑23条；从德国、日本进口的2000～3600吨液压机12台，同时配备了德国爱立许混砂机、机器人等先进设备。青花集团以碱性耐火材料为主导产品，年生产能力200万吨，深加工能力和技术水平居国内同行业领先地位。
耐火材料市场竞争非常激烈。青花集团意识到技术是一个企业生存与发展的关键，早在2001年，“青花”就投资数千万元，建成青花耐火材料研究设计院，打造了一支由国家级科技专家领衔的近300人的全职研究队伍。研究院被确定为“辽宁省级企业技术中心”、“辽宁省工程技术研究中心”及“民营企业博士后科研基地”。青花集团还与东北大学、北京科技大学等大专院校及科研院所建立了合作关系，共同进行项目的合作研发。依托科技创新推动，青花集团正在从单纯的生产型企业向科技型企业转变，先后推出了大批国内领先的新产品。
集团研制的“烧成浸渍镁白云石砖”获国家专利，优质镁铬砖、铝碳锆滑板砖被评为国家级新产品。高级含碳砖、优质镁铬砖、浸渍镁白云石砖被科技部认定为高新技术产品，镁碳砖被定为国家免检产品。产品除满足国内钢铁、有色、建材、轻工等行业需求外，还远销日本、美国、俄罗斯、印度等40多个国家和地区。部分产品在国内市场及国际区域市场处于主导地位，被客户誉为首选产品，并与很多大型国内外企业建立了战略合作伙伴关系。
耐火材料范文4
关键词：Al2O3-C耐火材料；碳含量；抗折强度；耐压强度
1 前言
Al2O3-C耐火材料是指以刚玉材料与石墨为主体原料，加入Si粉和Al粉等作为抗氧化剂，并以树脂为结合剂，在适当烧结工艺下烧结而成的一类用途广泛的耐火材料。由于其具有高强度、高耐火度、耐腐蚀性好和抗热震性强等特点，而被广泛应用于炼钢连铸系统。它分为不烧铝碳质耐火材料和烧成铝碳质耐火材料，主要用于连铸系统中的滑板、长水口及塞棒等，是现代炼钢系统中不可或缺的一种优质耐火材料制品[1，2]。近年来，随着连铸、炉外精炼及洁净钢等炼钢新技术发展，不仅对耐火材料的使用性能提出了更高的要求，而且还要求耐火材料的含碳量进一步降低，以避免钢液增碳，影响钢的质量[3，4]。因此，在保证含碳耐火材料高性能的基础上，低碳化成为其发展趋势[5，6]。
本文以刚玉为主体原料，以Si粉和SiC粉为抗氧化剂，热固性5405树脂为结合剂，并加入乌洛托品作为固化剂，同时加入10%、15%、20%、25%的石墨，采用埋碳环境烧结Al2O3-C耐火材料，来研究不同含碳量对样品力学性能的影响。
2 实验内容
2.1 实验原料
本实验采用刚玉原料和石墨原料为主体原料，加入研磨后的SiC和Si粉作为抗氧化剂，利用5405树脂作为结合剂，并添加乌托作为树脂固化剂，同时设计了四种不同含碳量（10%、15%、20%、25%）的原料，来研究不同含碳量对样品力学性能的影响。其具体的配方如表1 所示。
2.2 实验步骤
首先，将称量好的原料在混料机中进行混料，将混合好的原料进行干燥并控制挥发分在1%左右；然后将干燥好的原料装入模具中进行等静压成型制成样块；其次，将样块再次进行干燥后，在埋碳气氛下的马弗炉中进行烧结得到样品。烧结温度为900 ℃，保温时间为3 h。由于需要完成4种不同配方试样的抗折强度、耐压强度、体积密度和显气孔率的测试，需制备条形试样（规格为：25 mm×25 mm×125 mm）四块和方形试样（规格为：25 mm×25 mm×25 mm）四块（受成型条件所限，方形试样为条形试样利用切割机切割并打磨而成），并取平均值。
2.3 实验表征
本实验采用阿基米德排水法测量试样的致密度；采用三点弯曲法在InCstron5585型材料万能试验机测量抗弯强度；在YAW-300D型全自动压力机测试耐压强度。
3 结果分析与讨论
图1为试样密度与含碳量的关系。
从图1中可以看出，试样密度随着碳含量的增加而降低。当碳含量为10%、15%、20%和25%时，样品的密度为2.68 g/cm3、2.63 g/cm3、2.59 g/cm3和2.56 g/cm3。造成此结果的原因主要在于原料中刚玉的密度大于石墨密度[8]。石墨量的不断升高，导致刚玉量不断降低，致使密度成下降趋势。
图2为试样抗折强度与含碳量的关系。
从图2中可以看出，试样抗折强度同样随着碳含量的增加而降低。当碳含量为10%、15%、20%和25%时，样品的抗折强度为7.74 MPa、7.36 MPa、6.49 MPa和6.04 MPa。由上述数据，可以做出以下分析，铝碳耐火材料的常温抗折强度与其原料中含碳量有很大的关系。这是由于本实验所选用的石墨为鳞片石墨（石墨-895和石墨-195），在混料，压制和烧成过程中，石墨与刚玉材料之间的堆积无法按照层状堆积的方式进行堆积，导致压制过程中，孔隙的出现使材料的空间架构并不十分稳固，造成抗折强度在石墨含量较高时逐渐变低。从另一方面解释，铝碳耐火材料具有高强度的原因，也是由于氧化铝自身性质的因素，由于碳含量的增高，相应氧化铝含量会逐渐下降，强度也随之下降。
图3为试样耐压强度与含碳量的关系。
从图3中可以看出，试样耐压强度同样随着碳含量的增加而降低。当碳含量为10%、15%、20%和25%时，样品的耐压强度分别为38.46 MPa、36.92 MPa、33.85 MPa和32.69 MPa。这与其抗折强度降低的原因大致相同。
4 结论
用埋碳的方法，在刚玉中加入含量为10%、15%、20%和25%的石墨，以Si粉为抗氧化剂，热固性5405树脂为结合剂，并加入乌洛托品作为固化剂，烧结得到了Al2O3-C 耐火材料。实验研究表明：随着含碳量增加，力学性能会随之降低。当含碳量为10%、15%、20%和25%时，样品的密度分别为2.68 g/cm3、2.63 g/cm3、2.59 g/cm3和2.56 g/cm3；样品的抗折强度分别为7.74 MPa、7.36 MPa、6.49 MPa和6.04 MPa；样品的耐压强度分别为38.46 MPa、36.92 MPa、33.85 MPa和32.69 MPa。
参考文献
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耐火材料范文5
关键词 不定形耐火材料；结合剂；流变特性
中图分类号：TQ175 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）09-0043-01
结合剂对不定形耐火材料的粒料有着分散性、性和硬化方面的作用。结合剂对不定形耐火材料的成型体密度和性能有着直接的影响，这主要是因为不定形耐火材料的填充成型是通过低压力或自重、振动等流动来完成的。而且对不定形耐火材料的混炼与成型、干燥等过程都需要现场来进行，因此结合剂对于各种不定形耐火材料生产中的窑炉、气候和容量等都要适应。因此，不定形耐火材料的性能很大程度上取决于结合剂使用技术。对于不同结合剂对不定形耐火材料流变特性影响的研究已经成为了当前研究的重点课题。
1 结合剂概述
在不定形耐火材料的生产过程中将各种配料粘结在一起，使其产生一定强度的物质就是结合剂，也可成为粘结剂、胶结剂。结合剂的种类非常多，一般情况下按照结合剂的化学性质将其分为无机结合剂与有机结合剂，其中无机结合剂包括硅酸盐类、铝酸盐类、磷酸盐类、硫酸盐类、氯化物类和溶胶类等，有机结合剂包括天然有机物与合成有机物。
2 同结合剂对不定形耐火材料流变特性的影响
流变学、胶体化学、粉体工学和热力学这四大理论是不定形耐火材料的基础理论，其中与不定形耐火材料作业性相关的是流变学与胶体化学两种基础理论[1]。不定形耐火材料的流变特性和作业性的变化机理通过胶体特性来解释，其中不定形耐火材料作业性的决定因素是流变特性。
不定形耐火材料的流变性主要从流体模型（一般为宾汉姆流体）、流变特性（与时间有关）、流变参数（屈服应力、塑性粘度、平均表现粘度）三个方面来进行评价。
1）凝集类结合剂对不定形耐火材料流变特性的影响。由于凝集而使本来处于分散状态的粘土、氧化物悬浮体等产生的硬化反应就是凝集结合[2]。凝集结合能够在遇到水后实现很好的分散或者凝集，也能够在分散剂与凝聚剂的作用下实现凝集硬化。粘土就是非常具有代表性的凝集类结合剂，苏州土与阳泉青土等由于含铁量较低、耐火度较高、分散性较好等自身的特性为成为了良好的结合剂，对于陶瓷行业而言具有这些特性的粘土属于较好的悬浮剂。主导粘土胶体系统稳定性的因素是粘土带负电的胶体与溶液扩散层形成的ε电位，而且粘土表面吸附的阳离子是能够进行替换的。对于不同的粘土而言，三聚磷酸钠都是较好的分散剂，且当其用来为2%左右时，粘土能够保持最好的流动性。而粘土的促凝剂一般选用能够降低粘土ε电位的碱土金属离子。粘土之后在分散性、可塑性以及化学组成都满足条件之后才能够被用为结合剂，而且当粘土用于浇注时，分散剂与促凝剂的选择也非常重要。在浇注料中，粘土与分散剂。促凝剂需要同时加入，比例大概为粘土15%，促凝剂1%，分散剂1.5%（具体的比例要结合粘土的性质确定）。除了粘土结合剂之外，凝集型结合剂中还包括超微粉SiO2、AL2O3、TiO2、Gr2O3等[3]。
2）硅微粉对超低水泥浇注料流动性的影响。硅微粉能够通过与水的水化反应来大幅度降低基质泥浆的体系粘度，增大基质泥浆的流动性。分散剂的工作原理基本上为：一方面通过在胶体粒子表面双电层重叠而产生的静电斥力来降低界面能，使粒子之间的吸附和絮凝降低；另一方面胶体粒子通过对分散剂的吸附而形成溶煤层。
硅微粉的用量增加之后能够通过自身的减水机理来降低浇注料中的加水量。耐火骨料与分类在浇注料中是分级搭配的，表观上的密致并不是最紧密的堆积，这是因为水填满了胚体中的大量空隙。当硅微粉加入到浇注料之后，硅微粉会代替水对这些空隙进行填充，原来空隙中的水就会被置换出来，从而达到减少浇注料需水量的目的。当硅微粉的量增加时，就会有更多的空隙被其填充，空隙中的水就会更加减少，从而大大地降低了浇注料的需水量，增强其振动流动性。而且由于硅微粉的粒子呈现球形的特性，使硅微粉能够进入到微小的空隙中而提高了减水效果[4]。
3）水玻璃结合剂对不定形耐火材料流变特性的影响。多种那硅酸盐的混合物就是水玻璃，化学式中的模数影响着水玻璃的粘度。当在不定形耐火材料中使用时，模数大于2的非晶质结构的熔点和比重都不固定，这都是因为模数变化的原因，因此在不定形耐火材料的使用中要尽量选择同一个批次的水玻璃，减少模数的变化。水玻璃中含有的一定质量的钾或钠会对耐火材料的耐高温性能产生影响，但这并不影响水玻璃结合剂在不定形耐火材料中的使用，水玻璃由于其粘结度高、成本低、无毒、使用简单等特性而在不定形耐火材料得到了广泛的使用。水玻璃主要是在可塑料、复合耐火泥中作为结合剂使用，在喷补料、浇灌料中也有使用[5]。
4）水泥的含量对泥浆流变特性的影响。将加水量定位20%，水泥的含量从1%增加到10%，在水泥含量从1%增加到8%的过程中可以看到，泥浆的表观粘度和剪切应力都会随着水泥含量的增加而增加的幅度并不明显，当水泥含量增加大9%与10%之后，泥浆的表观粘度和剪切应力增加幅度加大。出现这种情况的原因主要是当水泥含量处于低水泥和超低水泥范围内的时候，水泥与水之间的反应较弱，因此不能够对泥浆的粘度产生太大的影响。泥浆的流变曲线表明了其流动类型接近宾汉姆流体。
3 总结与展望
本文简要介绍了不同类型的结合剂对于不定形耐火材料流变特性的影响。由于结合剂的种类繁多，研究结合剂对于不定形耐火材料流动特性的影响还有待进一步的验证，从而掌握全面、正确的理论对实践进行指导，避免使用不当带来的一系列人力、物力等方面的浪费，使结合剂使用能够的达到预期的效果。国内外为了能够提高不定形耐火材料的性能而致力于新的结合剂的开发，这就促进了结合剂的发展。结合剂的发展方向主要有：结合剂带入的杂质降低甚至消失；结合剂产生的水分降低甚至消失。结合剂的发展促进了不定形耐火材料的发展，虽然新的不定形耐火材料有着环境适应性强、使用范围广的特点，但是传统的不定形耐火材料也有着不能被替代的特点，例如原料丰富、成本较低等，因此传统的不定形耐火材料也有着自己独特的用武之地，不能够将其完全淘汰。
参考文献
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耐火材料范文6
关键词：锅炉炉墙；耐火；保温
锅炉耐火材料经历了耐火砖、耐火混凝土、耐火浇注料、可塑料、涂抹料以及喷涂料等不同阶段，同时保温材料也从主要的硅藻土发展到蛭石制品、硅酸钙制品以及珍珠岩制品等。我国近十年间从国外整套引进了不少大型的发电设备以及与锅炉配套的耐火保温材料，这些材料的使用极大地促进了国内耐火保温材料的发展。
1 随机组引进的保温耐火材料
1.1 随机组引进的耐火材料
1.1.1 从日本引进的13t、13h、13s耐火浇注料，主要分别使用于包墙过热器、炉顶、后围挡，相应的使用温度分别达到1400、1400及1550度。此外还有使用于炉顶棚、炉底墙体以及折焰角处的pc-130、s-135以及c-140。
1.1.2 美国ce公司生产的气硬性3000号耐火胶泥，其耐火温度达到1649度、氧化铝含量达到48%，主要适用于炉顶穿墙管以及炉顶管管?a href="baidu.com" target="_blank" class="keylink">陈酱α?
1.1.3 从德国引进的sab以及ab耐火可塑料，其使用温度分别达到1400-1500度，烘干强度与焙烧强度分别达到981-1471.5n/cm2以及1765-1962 n/cm2。
1.1.4 由美国fw公司生产的铬矿砂浇注料以及超强耐火浇注料，使用温度为1320度，其中氧化铝的含量达到40%以上，主要用于炉顶、喷燃器以及折焰角。此外这一公司还提供使用温度为1650度的磷酸盐捣打料，其中氧化铝的含量高达85%，主要用于燃烧器喷口。
1.1.5 源自德国的磷酸盐结合剂的碳化硅涂抹料，其最高的使用温度为1750度，其中碳化硅的含量高达89%，主要用于旋风炉以及液态排渣炉。
1.2 随机组引进的保温材料
应用于锅炉炉墙的保温材料主要有玻璃棉轻质板、硅酸钙制品、专用抹面材料、矿棉硬质板面金属网夹、矿棉毡以及矿棉半硬质板，其中矿棉板、硬纸板以及半软板的容重分别为80-100kg/m3，100-130kg/m3，80-90kg/m3或者160-200kg/m3，而使用温度也一般为 650度。以上材料在使用中表现出极大地方便性、适用性，具有很好的保温效果。
1.3 国内耐火保温材料的发展及应用
目前国内的耐火保温材料正在朝着以下几方面发展：矿渣棉、岩棉在锅炉炉墙上的推广使用、改进硅酸盐制品以及与之配套的抹面材料的研发与推广、泡沫棉在大型锅炉炉墙上的应用、研发与推广高温膨胀耐火可塑料、硅酸铝耐火纤维制品的炉墙高温部位的应用、耐火浇注料以及高铝磷酸盐耐火可塑料的研发、不需要热处理的碳化硅土料在卫燃带的应用、快硬锅炉密封耐火材料的研发以及粘土超强浇注料在喷燃器以及炉顶部位的使用等。
2 耐火保温材料应用问题及改进
2.1 硅酸盖制品
这种材质的保温制品一般用于锅炉的顶罩以及锅炉本体管道并且曾经在国内大型锅炉中得到广泛的应用。但是由于这种硅酸钙制品在振动以及局部温度过高的环境下会发生破裂、炉墙产生松动，为此不宜使用于炉墙墙体部位。鉴于以上问题，硅酸盐制品的制品还有待进一步的提升，将其中的增强纤维升级为耐高温的纤维材料，同时在施工中严格控制压缝、错缝、并缝以及勾缝等施工过程。目前国内在湿砌及干砌中分别使用了负荷硅酸盐保温填料与矿纤维填塞，显示了很好地改善效果。
2.2 硅酸铝纤维制品
硅酸铝制品可以分为干法与湿法两种制品。其中湿法制品具有较大的容重，一般在150-200kg/m3，而耐热温度仅为150度，同时具有一定的吸湿性、易折断性，为此保温效果有限；干法制品中含有不高于2%的树脂以及不含树脂的针刺毡，由干法热固性树脂制备的硬质制品以及长纤维半硬质制品具有很好耐火保温效果。为此这里建议在炉顶以及炉墙内侧使用硬质、半硬质及针刺毡的干法制品。
2.3 锅炉卫燃带耐火材料
锅炉卫燃带耐火材料所应该具备的主要性质包括抗渣性、高强度、耐磨、热稳性、热导率高等性能。传统的卫燃带耐火材料主要使用铬质捣打料，
是由于国内高品质铬资源匮乏，为此目前主要使用碳化硅捣打料、碳化硅高铝质涂抹料、高铝磷酸盐可塑料、高温膨胀可塑料。其中前两种材料的价格较高，但是寿命长、性能好，而后两种材料的价格虽低，但是性能一般，并且寿命短。为此在旋风炉以及液态排渣炉中不宜使用高磷酸盐耐火可塑料或者捣打料，避免在使用中发生剥落或者裂缝的产生，从而提升材料的抗渣性以及降低修补频次。
2.4 高温微膨胀耐火可塑料
这种耐火材料从1986年开始推广使用，与引进的超级3000号耐火水胶泥性能相当，在应用于穿墙管以及锅炉炉顶中表现出一定的优势。但是这种材料自身的凝固时间较长，易于出现干缩裂缝，从而为施工及维护带来很大的麻烦。同时供货质量存在一定波动性，有时的耐火度以及常温强度低于1580度及 981n/cm2。
而近年来研发的快硬锅炉密封耐火材料很好地克服了以上问题，在使用中表现出强度高、凝固时间短、干缩性小、微膨胀、不裂缝等优势，为此建议将高温微膨胀耐火可塑料改为快硬锅炉密封耐火材料。
2.5 泡沫石棉保温材料
这种材料具有施工手感好、导热系数小以及容重轻的优势，为此被广泛的应用于烟风道、除尘器以及锅炉炉墙上。但是依然存在两个问题需要尽快解决，即弹性差、防水处理后发脆。根据相关的国家标准，泡沫石棉的最佳容重为25-30kg/m3，此时其蓄热性、气密性均很好。在实际使用中考虑到炉墙的保温性要合理的控制容重，并将使用温度控制在400度以下。
3 结束语
综上所述，要有效地提升锅炉炉墙及保温质量需要从以下几点入手：首先要选择使用效果显著、性能优异、价格合理的材料，例如快硬锅炉密封耐火材料、高铝磷酸盐可塑料、碳化硅质浇注料等。建议在炉墙及保温材料中选用干法硅酸铝纤维制品，例如矿棉、泡沫石棉、硅酸钙制品等，以进一步的提升耐火保温性能；其次要建立健全相关的标准，从而保证火电厂耐火、保温材料有章可循；最后也是最为关键的是要强化耐火保温研究工作，不断地研发高性能的材料、提高工程质量。
参考文献
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