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熱處理爐常用的8種耐火材料及使用部位

     熱處理爐常用的耐火材料有耐火黏土磚、高鋁磚、抗?jié)B碳磚、耐火混凝土、碳化硅制品、各種耐火纖維及耐火涂料等。其中耐火黏土磚在熱處理爐中用得最多。

(1)耐火黏土磚。

    耐火黏土磚的原料主要是耐火黏土和高嶺土。耐火黏土磚的化學成分為Al2O3 (質(zhì)量分數(shù)為30%~40%)、 SiO2 (質(zhì) 量分數(shù)為50%~65%),其余為各種金屬氧化物。普通黏土磚屬于弱酸性，其荷重軟化點為1350℃,具有較小的膨脹系數(shù)、熱導率和比熱容，具有較好的熱振穩(wěn)定性，最高使用溫度為1300~1400℃。

     普通黏土磚在熱處理爐中使用最多， 一般用于砌筑爐頂、爐底、爐墻、燃燒室等。在熱處理爐中鐵鉻鋁合金與黏土磚之間會發(fā)生化學反應(yīng)，黏土磚會使鐵鉻鋁合金受腐蝕而損壞。黏土磚在控制氣氛中易受CO、H2 的侵蝕而被破

壞。

(2)高鋁磚。

     高鋁磚中Al2O3的質(zhì)量分數(shù)大于48%,其余主要是SiO2, 雜質(zhì)很少。普通高鋁磚按照Al2O3 的質(zhì)量分數(shù)分為三  個等級，即Al2O3 的質(zhì)量分數(shù)大于48%,Al2O3 的質(zhì)量分數(shù)大于55%,Al2O3 的質(zhì)量分數(shù)大于65%。高鋁磚具有耐火 度高、高溫結(jié)構(gòu)強度好和化學穩(wěn)定性好等優(yōu)點，但價格昂貴，多用于高溫熱處理爐及電阻絲或電阻帶的擱磚、熱電偶導管、馬弗爐的爐芯等。

(3)抗?jié)B碳磚。

在含有CO 和H2 和還原氣氛中，耐火黏土磚或耐火高鋁磚中的Fe2O3 會與氣氛發(fā)生如下反應(yīng)：

Fe2O3+3CO=2Fe+3CO2(1)

Fe2O3+3H2=2Fe+3H2O(2)

生成金屬鐵。而鐵又是下述反應(yīng)的催化劑，加速了CO 的分解，析出炭黑，沉積于磚體內(nèi)部。

2CO=CO2+C(3)

     鐵的形成及隨后鐵又形成Fe3C均使砌磚體變得疏松。同時，砌磚體內(nèi)炭黑的沉積使磚的體積膨脹。這將導致普通耐火黏土磚或耐火高鋁磚爐襯過早損壞。因此，抗?jié)B碳磚中Fe2O3 的質(zhì)量分數(shù)要求在1%以下。

(4)碳化硅耐火制品。

     碳化硅耐火制品的化學成分主要是SiC。 它具有較高的耐火度和高溫結(jié)構(gòu)強度，很好的耐磨性、熱震穩(wěn)定性、導  熱性及導電性。根據(jù)其制造工藝的不同，可用做高溫爐的電熱元件、高溫爐的爐底板等。碳化硅制品在1300℃以上時易被氧化，并易被堿性爐渣所侵蝕。

(5)輕質(zhì)耐火磚。

      耐火磚按其體積密度不同可分為重質(zhì)耐火磚、輕質(zhì)耐火磚與超輕質(zhì)耐火磚。輕質(zhì)黏土磚的主要原料與黏土磚相  同，但在其中加入了木屑、無煙煤或焦炭末，這些物質(zhì)都屬于可燃物，在耐火磚制備燒結(jié)過程中被燒掉，從而耐火磚的孔隙度增大，體積密度變小，保溫性增強。也可以在配料中加入化學發(fā)泡劑，使磚的體積密度變小。

      采用輕質(zhì)或超輕質(zhì)磚做爐襯時，可以減少爐襯的蓄熱損失，節(jié)省能源，同時可以縮短空爐升溫的時間。但輕質(zhì)磚 和超輕質(zhì)磚也存在很多不足，由于其體積密度小而使其耐壓強度降低，荷重軟化點也降低；因為其孔隙率增大使其殘余收縮(或膨脹)增大，抗化學侵蝕能力下降。

(6)耐火纖維。

      耐火纖維又稱陶瓷纖維，是一種新型的耐火材料，兼有耐火和保溫作用。根據(jù)原料不同有硅酸鋁、石英、氧化鋁 和石墨耐火纖維。耐火纖維具有質(zhì)量輕、比熱容小、耐高溫、熱震穩(wěn)定性好、化學穩(wěn)定性好等優(yōu)點，可以散狀填充，也可以制成氈、板、繩、磚等成品使用，還可用于爐墻內(nèi)側(cè)或耐火層與保溫層中間的過渡層。

(7)不定型耐火材料。

      不定型耐火材料既可以制成各種形狀的預(yù)制塊，便于機械化施工，也可在加熱爐上整體澆搗，加強爐體的整體  性，同時便于改進爐型結(jié)構(gòu)。例如，制造鹽浴爐的鹽槽坩堝，也可以制造爐頂與爐襯的預(yù)制件。不定型耐火材料按照 制作方法不同可分為澆注料、可塑料、噴涂料、搗打料、涂抹料、投射料等。常用的不定型耐火材料有耐火澆注料、耐火可塑料、耐火搗打料、耐火涂料和耐火水泥等。

      耐火混凝土是熱處理爐常用的一種不定型耐火材料，可分為硅酸鹽耐火混凝土、鋁酸鹽耐火混凝土、磷酸鹽耐火 混凝土和水玻璃耐火混凝土等種類。耐火混凝土是由膠結(jié)料、骨料和摻和料三部分組成，有時還加入促凝劑。其優(yōu)點是可以澆搗成整體爐襯，便于制造復(fù)雜構(gòu)件，修爐和砌爐的速度快，爐子壽命長，成本低；缺點是耐火度低于耐火磚。

(8)耐火泥漿。

      耐火泥漿是在采用成形磚砌筑爐體時用來填充磚縫使其相互黏結(jié)而固定的，同時使砌磚體具有一定的強度和氣密 性的一種耐火材料。耐火泥由熟料和黏結(jié)劑組成，其耐火度由原料的耐火度及其配料比決定， 一般稍低于所砌耐火磚 的耐火度。為了使耐火泥漿和磚體具有相同的工藝性能，所選用的耐火泥漿的成分及性能應(yīng)接近于所砌耐火磚的相應(yīng) 性能，即各種耐火磚應(yīng)使用其規(guī)定的耐火泥漿。例如，在砌筑黏土磚時， 一般采用質(zhì)量分數(shù)為50%~70%的黏土熟料 粉和質(zhì)量分數(shù)為30%-50%的結(jié)合黏土(生黏土)做耐火泥漿，其中生黏土起到黏結(jié)加固作用，但是量不能用得太多，因為生黏土量用多了，在燒結(jié)時體積收縮較大，容易使砌縫開裂。

      有時為了提高砌磚體的氣密性也可以采用摻有水玻璃的可塑性泥漿。另外，磷酸鹽耐火泥漿在高溫下具有較高的 黏結(jié)強度、很好的高溫體積穩(wěn)定性和化學穩(wěn)定性，所以在砌筑高溫鹽浴爐的浴槽時，可以使用磷酸鹽耐火泥漿作為填縫材料，也可以使用高鋁熟料粉做耐火泥漿。