纳米制造技术论文

　　现定义为凡物理化学性质允许其在高温环境下使用的材料称为耐火材料。下面小编给大家分享一些耐火材料新技术论文，大家快来跟小编一起欣赏吧。

　　耐火材料新技术论文篇一

　　粘土质耐火材料

　　摘要 粘土质耐火材料是指Al2O3的质量分数为30%～46%的耐火材料。粘土质耐火材料为弱酸性制品，因其资源丰富，生产工艺简单，成本低，故应用广泛。本文从粘土质耐火材料的化学组成、分类、生产加工等方面来阐述粘土质耐火材料，以便于在生产中推广应用。

　　关键词 粘土质;耐火材料

　　中图分类号O6 文献标识码A 文章编号 1674-6708(2012)77-0182-02

　　1粘土耐火材料化学组成及其相平衡

　　粘土制品的高温性能主要取决于制品的化学矿物组成。所以利用Al2O3-SiO2二元相图，从理论上可以了解粘土制品的理论相组成及其随化学组成和温度的变化规律，对指导粘土质耐火制品的生产和使用有着十分重要的意义。

　　从Al2O3-SiO2二元相图可以看出，粘土质耐火材料常温下平衡相为方石英和莫来石(3Al2O3-2SiO2)，莫来石的理论组成为71，8% Al2O3和28，2% SiO2，熔点为1 850℃。温度升高1 595℃时有低熔点共晶成分的熔融物生成。其共晶成分为5，5% Al2O3和94，5% SiO2。

　　粘土质耐火材料中常含有Fe2O3，TiO2，CaO，MgO，K2O，Na2O等5～6种杂质。随着这些杂质的质量分数的增加，制品内形成液相的温度降低，冷却到1595℃以下也不能完全转变为结晶相。有一部分则转变成非晶质的玻璃相，使制品的耐火性能降低。

　　2粘土耐火制品的分类

　　粘土耐火制品主要有粘土砖和不定形耐火材料。粘土耐火制品因其生产简便，价格便宜，广泛应用于高炉、热风炉、均热炉、退火炉、锅炉、铸钢系统以及其他热工设备，是消耗量较大的耐火制品之一。

　　2.1 粘土砖分为普通粘土砖、多熟料粘土砖、全生料粘土砖和高硅质粘土砖等品种

　　1)普通粘土砖指Al2O3的质量分数为36%～42%的品种，产量高，用途广。普通粘土砖由可塑性强、分散性大的软质粘土与一部分粘土熟料配制而成，概括地分为粘土一熟料砖和高岭土一熟料砖。按耐火度的高低，将粘土质耐火制品划分为四个等级：特级品，高于1 750℃;一级品，1 730℃～1 750℃;二级品，1 670℃～1 730℃;三级品，1 580℃～1 670℃;

　　2)多熟料粘土砖是指含熟料的质量分数80%以上，结合粘土的质量分数20%以下的制品，多熟料粘土砖由于坯料大都处于瘠化状态，在制造过程中不易变形，可以保证砖坯的外形尺寸，使烧成的制品具有较理想的体积密度、力学强度、坑热展性和较高的耐火度;

　　3)全生料粘土砖也称无熟料粘土砖，是用可塑性低、分散性弱、收缩很小的硬质粘土或叶蜡石制成的。由于这种原料固有结合水分少，粉碎后虽然吸收了一定的外加水分，仍可保持原有的颗粒组成，因此可以不另加熟料，而且烧成品并不会因没有熟料而产生收缩现象;

　　4)高硅质粘土砖的主要原料有瘠化粘土(锻烧过的硬质粘土、高岭土或叶蜡石)和天然石英砂。根据原料类别，高硅质砖可分为石英一高岭石质高硅砖和石英一粘土质高硅砖两种。前者SiO2的质量分数最高可达75%～80%，耐火度大于1 710℃，显气孔率一般均大于25 %;后者是用含有石英岩的粘土或在烧结的粘土中加入石英砂配制。制品的耐火度较低.一般在1 610℃～1 700℃之间。

　　3 粘土质耐火材科的原科

　　粘土质耐火材料的原料为耐火粘土。耐火粘土的矿物组成主要是高岭石，井伴有少量的石英、硫铁矿、金红石、蜡石及有机物等杂质。耐火愁土的性能主要取决于高岭石，但杂质的危害极大。其中危害最大的是Fe2O3和TiO2，它们使砖坯在烧成时产生鼓泡、熔洞及黑斑等缺陷，会降低烧成率和制品耐火性能。因此，上述杂质的质量分数应严格控制在：Ca0+ Mg0小于0.6%～1.5%， Na2O+K2O小于1.5%。杂质总的质量分数必须小于6%。

　　高岭石：

　　高岭石的组成为3Al2O3 .2SiO2.2H20，其理论成分的质量分数为Al2O3 39.48%，SiO246.60%， H2013.92%。经锻烧后成分为Al2O3 45.87%， Si02 54.12%，硬度较低，一般为1～3，真密度为2.6g/cm3～2.68g/cm3。实际上，由于含有少量的杂质。

　　高岭石在燃烧时发生脱水分解、化合、结晶、晶体长大等一系列物理化学变化，并伴有较大的体积变化，一般不能直接用来制造砖坯。必须在高沮窑内加热胶烧成熟料方可使用。

　　高岭石在加热缎烧过程中的物理化学变化过程如下：

　　1)脱水分解。在450℃～550℃下高岭石发生分解，排除结构水，成偏高岭石。此过程为吸热反应反应;

　　2)偏高岭石分解和莫来石化。当加热温度继续升高时，偏高岭石分解为无定形Al2O3 ～SiO2，加热至900℃～1200℃时便形成莫来石和方石英。

　　4 粘土耐火制品的生产

　　4.1 生产流程

　　粘土耐火制品生产流程的选择。主要取决于原料的性质或成品的质量要求。其工艺流程大致有3种：

　　流程(Ⅰ)是制造一般粘土制品，如粘土砖、浇铸用砖等采取的工艺流程，而流程(Ⅱ)、(Ⅲ)是制造优质粘土制品的工艺。这两种工艺的不同在于后者是将部分软质粘土以泥浆形式加入泥料中。多熟料粘土质制品采用这一工艺流程生产，可以显著地改善泥料的成型性能及制品的物理和高温性质。

　　4.2 原料准备

　　主要是粘土熟料的制备和结合粘土的制备。其中，熟料的制备是将耐火粘土原料经高温缎烧制成各级颗粒料和细粉，结合粘土的制备是将粘土粗碎、干操、细磨成粉及调浆。

　　4.3 配料、混练与成型

　　以短烧的耐火粘土熟料为瘠料，配以一定比例的结合粘土，制成混合料。混合料中熟料所占比例多，称为多熟料制品。此种制品体积稳定性高，其他性质也较好，但需要强力成型。多熟料砖是目前生产与应用最广泛的粘土制品。

　　4.4 干燥 　　粘土砖砖坯含水量依成型方法而不同，半干压成型坯含水量低，水分蒸发时几乎不发生收缩，可快速干操，或直接装车入窑。含水较多的砖坯。可预先采用适当的自然风干或热气加热干燥。然后送入隧道窑。干燥过程控制的关健因素为干燥速度，应以保证砖坯不变形、不开裂和具有一定强度为原则。控制最终进入烧成窑内的砖坯含水量在2% 以下。

　　4.5 烧成

　　烧成的目的是使砖坯烧结，使其具有一定强度的外形尺寸、致密性与气孔率，力学强度要高，体积稳定性较好，耐火性能好。

　　5粘土质耐火材料的性质

　　粘土质耐火制品的性质在较大范围内波动。各等级耐火粘土的理化指标：

　　1)耐火度

　　粘土质耐火制品的耐火度较低，为1 580℃～1 770℃，主要与制品的化学组成有关。一般情况下，耐火度随Al2O3的质量分数的增加而提高，随杂质的质量分数。尤其是Fe203和碱金属的质量分数的增加而显著降低。

　　2)高温耐压强度

　　粘土砖高温耐压强度随Al2O3的质量分数的增加而增大。同时受低熔点物质高温下出现液相温度、液相的数量及其粘度影响。一般在800℃以上可出现塑性变形。塑性变形的出现可以消除制品内应力的影响，使强度提高。

　　3)荷重软化温度

　　粘土质耐火制品的荷重软化温度主要取决于制品中Al2O3的质量分数和杂质的种类及数量。与其他制品相比，虽然在粘土质耐火制品中有熔点很高的莫来石晶相，但在较低的温度下(1 250℃～1 400℃)就开始软化。

　　4)高温体积稳定性。

　　粘土质耐火制品长期在高温条件下使用，会产生残余收缩。这是由于在生产过程中加入一定数量的结合剂(如结合粘土)，在烧成时矿化作用不彻底造成的。

　　5)抗热震性

　　粘土质耐火制品的抗热震性好，普通粘土砖在1 000℃下水冷循环达10次以上，多熟料粘土砖可达50～100次或更高。

　　6)抗渣性

　　粘土质耐火制品属酸性耐火材料，抵抗弱酸性炉渣侵蚀的能力强，对酸性和碱性炉渣的抵抗能力较差。提高制品的致密度，降低气孔率，能提高制品的抗渣性能。增大Al2O3的质量分数，抗碱性渣侵蚀能力提高。随SiO2的质量分数的增加，抗酸性渣的能力增强。

　　6结论

　　耐火材料工业的迅速发展，耐火材料采用优质原料、高温烧成，因此质量也随之提高、品种增加，高级耐火材料使用极为普遍，生产技术和自动化水平均得到提高。耐火材料生产技术的发展是以提高质量、增加品种和降低消耗为中心进行的。

　　参考文献

　　[1]张光辉.浅谈我国耐火材料工业的发展[J].中国建材，2007(2).

　　[2]陆晓波.隧道窑用耐火材料的发展[J].陶瓷科学与艺术，2006(3).

　　[3]李楠.耐火材料与钢铁的反应及对钢质量的影响.北京：冶金工业出版社，2005.

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