耐火材料基礎(chǔ)知識(shí)

1、1,無機(jī)非金屬材料,傳統(tǒng)無機(jī)非金屬材料 陶瓷 水泥 玻璃 耐火材料 陶瓷 搪瓷 Ceramics 磨料 碳材料 其他,新型無機(jī)非金屬材料 壓電材料 磁性材料 導(dǎo)體陶瓷 激光材料 光導(dǎo)纖維 超硬材料 高溫結(jié)構(gòu)陶瓷 生物陶瓷（人造骨等） 光電轉(zhuǎn)換材料,,,,2,3,4,火,甲骨文的“火”，酷似燃燒的火焰，是十分典型的

2、象形文字。 經(jīng)由金文的過度，小篆字形的“火”僅保留了火焰的抽象本意。 漢字中，凡用“火”構(gòu)建的文字，大都與火及火的使用有關(guān)。,5,光,“光”，會(huì)意字，甲骨文的“光”由上“火”下“人”構(gòu)成，就像人舉火把以照明。 金文的“光”字，把頭上的火略微簡(jiǎn)化，又增兩點(diǎn)，表示光芒。 小篆的“光”字承接金文，下部人性演變?yōu)椤皟骸?。楷書緣此寫為“光”?“光”字本意光明，光亮，后引申為“光彩、榮譽(yù)”等,6,炭,“炭”，會(huì)意字，《說文》釋為：“炭，

3、燒木余也?！奔茨静脑诓煌耆紵笊傻哪咎俊?金文的“炭”字，上部類“廠”的部分為燒炭窯的外形，內(nèi)里“少”表“木余”，其下“滅”表炭火熄滅。 小篆的“炭”字，上為“山”，中為“廠”，下為“火”，此為“煤炭”之意。 楷體的“炭”字，與小篆相比，“廠”略有變化。,7,灰,“灰”，會(huì)意字，金文的“灰”字，上為“叉”，下為“火”，表示用手從火堆中取出來的灰燼。 小篆在演變過程中，省卻了手（又）中的小點(diǎn)，《說文》釋為：“灰，死火余燼也?！?/p>

4、“又，手也，火即滅可以執(zhí)持”。 楷體發(fā)生訛變，省略“手”，寫作“灰”，意為“滅”后殘留一撇，即余燼也。,8,炙,“炙”，會(huì)意字，古文字的“炙”中，上“肉”下“火”，意為烤肉。 《說文》釋為：“炙，炮肉也，從肉在火上?！庇纱瞬⒅饾u引申為一般意義上的燒和烤，如“炙手可熱”、“膾炙人口”等。,9,炎,“炎”字，會(huì)意字，甲、金、篆、楷中的“炎”字均為兩火疊加，火焰“高沖”，表示大火燃燒時(shí)火光沖天。 “炎”字本意大火，后引申為“燃燒”、“灼

5、熱”、“發(fā)燒”等意，如《書·胤征》：“火炎昆岡，玉石俱焚》”《水滸傳》：“赤日炎炎似火燒》”還有僅代表感染后發(fā)生“炎癥”。,10,災(zāi),“災(zāi)”，會(huì)意字，以火起室中表示災(zāi)難的降臨。滅火刻不容緩，固“火速”、“十萬火急”等均用來表示事情已至非常緊迫之程度。 《正字通·火部》語：“災(zāi)，害火也。凡五行沴水害物者皆曰災(zāi)，又禍也?！薄盀?zāi)”已泛指人們?cè)馐艿淖匀坏満涂嚯y。,11,約公元前6000年，西亞地區(qū)（今伊拉克、伊朗、敘利亞

6、和土耳其周邊地區(qū)）人類發(fā)現(xiàn)被火燒烤后的泥土變的致密，水不易滲入。還發(fā)現(xiàn)像粘土這樣有較高粘度的泥巴可以做成任何大小的爐膛。然后該地域的人們學(xué)會(huì)用粘土成型各種器皿。當(dāng)時(shí)粘土做成的重要的器皿是經(jīng)燒后定形的水罐。,耐火泥土的發(fā)現(xiàn),12,公元前4500年左右，西亞周邊的一些國(guó)家開始出現(xiàn)了水罐等各種容器，這就是最初的陶瓷。露天燒制的這些器皿在希臘成為“Kreamos”，這就是今天Creamics（陶瓷）一詞的起源。,13,1914年，W.A.L.S

7、chaefer在美國(guó)芝加哥建立了名叫Pliable Fire-brick Company的公司來生產(chǎn)期新開發(fā)的耐火材料和推廣其應(yīng)用技術(shù)。該公司的最初產(chǎn)品是用來修補(bǔ)鍋爐爐壁的耐火可塑料。后來該公司更名為Plibrico（派力固）公司。隨著人們對(duì)這種可塑料優(yōu)良性能的認(rèn)識(shí)，它的應(yīng)用范圍也越來越廣，派力固公司也相應(yīng)地曾加了產(chǎn)量。后來派力固公司發(fā)展到在全球十多個(gè)國(guó)家都有其分公司的跨國(guó)企業(yè)。 1932年，水泥粉料狀的耐火澆注料產(chǎn)生。此外，氣硬性的

8、耐火可塑料也出現(xiàn)，這是現(xiàn)代不定形耐火材料的先驅(qū)。,14,什么是耐火材料？,早期科教書定義：耐火度不低于1580℃的無機(jī)非金屬材料。ASTMC71-01定義：能夠在大于1000°F（538℃）環(huán)境中滿足一定使用要求的非金屬材料?？勺鳠峁ぴO(shè)備的內(nèi)襯結(jié)構(gòu)材料，也可作某些高溫裝置的部件和功能性材料。這類材料的主要組成物為高溫氧化物、非氧化物、碳素材料和金屬材料。ISO836:2001和GB/T18930-2002定義：物理和化學(xué)性

9、質(zhì)適宜于高溫環(huán)境下使用的非金屬材料，但不排除某些產(chǎn)品可含有一定量的金屬材料。,15,Refractory = 耐火材料 → 高溫材料,Refractory詞義： 難控制的，不聽管教的，任性的 如：a very refractory child 難駕馭的人（物） （指疾病等）難治的 難熔的，耐熱的 高溫材料 = 耐火材料 ≠ 防火材料High temp.material=Refr

10、actory ≠ Fire proof，fire resistant,16,耐火材料與其他材料的主要不同點(diǎn)在于耐材要在高溫下承受熱、化學(xué)和機(jī)械因素的破壞作用。耐材因而必須具備特定的使用性能能保證耐用性、安全性和功能性，盡可能減少熱損失和熱物流損失。,溫度高達(dá)1750℃,17,高爐出鐵,鐵水溫度： 1400 - 1500℃,18,耐火材料 — 滿足采用工藝制造其他材料用的結(jié)構(gòu)和功能材料,鋼鐵 水泥 有色金屬 玻璃 陶瓷

11、 石油化工產(chǎn) 品 ……,19,耐火材料的用途,做結(jié)構(gòu)材料 → 各種工業(yè)爐、熱工設(shè)備的襯體（磚砌襯、整體襯） 作功能材料 → 透氣元件、滑板、連鑄“三大件”、 鈣質(zhì)鋼水過濾器、導(dǎo)電料等 作高溫部件 → 高溫陶瓷閥門，耐磨件，錨固件，缸套，保護(hù)套管，換熱元件等 作修補(bǔ)材料 → 噴補(bǔ)料，涂抹料，熱態(tài)自流修補(bǔ) 料，接縫料，壓入料等 作保溫材料 → 耐火纖維氈、毯等，輕質(zhì)磚，輕 質(zhì)澆注料、噴涂料

12、等,20,鞍鋼260噸鐵水包(工作襯整體澆鑄),酒鋼150噸磚砌鋼包,21,22,23,連鑄用功能耐火材料,外裝侵入式水口,內(nèi)裝侵入式水口,24,25,轉(zhuǎn)爐熱噴補(bǔ),噴補(bǔ)料：聚磷酸鹽結(jié)合的鎂質(zhì)、鎂鈣質(zhì)干式噴補(bǔ)料,26,,,全纖維爐襯,27,耐火材料在各工業(yè)的消耗比例,28,耐火材料與日常生活的相關(guān)性,耐火材料被譽(yù)為高溫工業(yè)的“支撐工業(yè)和先行工業(yè)”。耐火材料與人類的生活息息相關(guān)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在歐盟國(guó)家，平均來說，一輛小汽車約消耗10kg耐火材

13、料，一架飛機(jī)約消耗1.1噸耐火材料。在我國(guó)，按噸鋼耗耐火材料計(jì)，一輛小汽車要消耗15-20kg耐火材料?？梢?，天上飛的，地上立的和跑的無不與耐火材料相關(guān)。,29,中國(guó)耐火材料產(chǎn)業(yè)的優(yōu)勢(shì),原料優(yōu)勢(shì) （鋁礬土礦、菱鎂礦得天獨(dú)厚，合成原料齊全）產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢(shì) （廠家多、分布廣，品種全，勞力廉）市場(chǎng)優(yōu)勢(shì) （用戶工業(yè)多，消耗多）人才優(yōu)勢(shì) （每年畢業(yè)本科生600名左右，研究生100人左右）,30,中國(guó)耐火材料工業(yè)蓬勃發(fā)展,主要是我國(guó)的資源優(yōu)勢(shì)、勞

14、動(dòng)力優(yōu)勢(shì)和經(jīng)濟(jì)建設(shè)強(qiáng)勁內(nèi)需拉動(dòng)所致。如： ●西部開發(fā) ●振興東北老工業(yè)基地 ●西氣東輸 ●中部崛起 ●南水北調(diào) ●汽車工業(yè) ●高速公路、鐵路、房地產(chǎn)等,31,耐火材料工業(yè)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的重要性,耐材是高溫工業(yè)的基礎(chǔ)材料，與高溫工業(yè)有著相互依存、互為促進(jìn)、共同發(fā)展的關(guān)系。除滿足用戶工業(yè)正常消耗外，還為實(shí)現(xiàn)用戶工業(yè)的節(jié)能環(huán)保、低碳化等技術(shù)進(jìn)步發(fā)揮重要作用。無論是傳統(tǒng)的冶金、建材、石化、火電等行業(yè)，還是

15、新興的環(huán)保、新能源、航空航天、電子等行業(yè)、都離不開耐材。其技術(shù)進(jìn)步直接關(guān)系到這些領(lǐng)域的技術(shù)進(jìn)步和行業(yè)發(fā)展。 1）作為基礎(chǔ)材料，為高溫工業(yè)的正常運(yùn)行提供保障 2）為高溫工業(yè)的技術(shù)進(jìn)步提供支撐，為低碳經(jīng)濟(jì)的發(fā)展提供保障 3）對(duì)全球的高溫工業(yè)和低碳經(jīng)濟(jì)有重要影響,32,中國(guó)鋼產(chǎn)量的增長(zhǎng),,33,中國(guó)耐火材料行業(yè)概況（2010年統(tǒng)計(jì)）,耐火材料產(chǎn)量： >2800萬噸 規(guī)模以上耐材企業(yè)數(shù)：>2000家

16、 分布：除西藏以外的各個(gè)省（區(qū)） 從業(yè)人員數(shù)：>40萬人 銷售額： ~ 1700億元人民幣,34,中國(guó)耐火材料的生產(chǎn)及銷售,近十年來，是我國(guó)耐火材料工業(yè)發(fā)展速度最快的階段。在鋼鐵、有色、水泥和玻璃等高溫工業(yè)高速發(fā)展的強(qiáng)力拉動(dòng)下，耐火原料及制品產(chǎn)量穩(wěn)步增長(zhǎng)，滿足了國(guó)內(nèi)高溫工業(yè)生產(chǎn)發(fā)展的需要。中國(guó)已成為世界耐火材料的生產(chǎn)和出口最大國(guó)。據(jù)國(guó)家統(tǒng)計(jì)局統(tǒng)計(jì)，2002-2011年耐火原料及制品產(chǎn)量及增長(zhǎng)情況見下圖。,35,2009-20

17、11年全國(guó)耐火材料產(chǎn)量統(tǒng)計(jì),表中（）數(shù)據(jù)為同比變化百分率。,36,耐火制品,2011年，全國(guó)耐材產(chǎn)量2949.69萬噸，同比增長(zhǎng)5.04%。其中致密定形耐火制品1765.22萬噸，同比增長(zhǎng)3.90%；保溫隔熱耐火制品67.34萬噸，同比增長(zhǎng)4.57%；不定形耐火制品1117.13萬噸，同比增長(zhǎng)6.93%。,37,2011年耐材行業(yè)生產(chǎn)運(yùn)行情況,國(guó)內(nèi)耐材企業(yè)通過自身發(fā)展和聯(lián)合重組等方式擴(kuò)大企業(yè)規(guī)模，逐步形成了一批具有較強(qiáng)競(jìng)爭(zhēng)力的大型耐材企

18、業(yè)。2011年國(guó)內(nèi)前15名耐材企業(yè)銷售收入情況見下圖：,38,2011年耐材行業(yè)生產(chǎn)運(yùn)行情況,我國(guó)耐火制品出口量穩(wěn)定增長(zhǎng)。2008年出口量突破200萬噸，達(dá)210萬噸。2009年受國(guó)際金融危機(jī)影響，出口量145萬噸，2010年出口量179萬噸，同比增長(zhǎng)23.87%，2011年出口量195.38萬噸，同比增長(zhǎng)8.98%。,39,中國(guó)耐火材料工業(yè)在世界的地位,2011年全世界耐火材料產(chǎn)量為4300萬噸。其中中國(guó)的耐火材料產(chǎn)量占全球的69%，

19、歐洲占10%，美國(guó)占4%，印度占3%，日本占2%，拉丁美洲占2%，其它占10%。 據(jù)歐洲耐火材料制造者聯(lián)合會(huì)(PRE)的統(tǒng)計(jì)，按耐火材料銷售額排名，2011年的世界前10家企業(yè)中，歐洲占了5家：RHI(奧鎂)、Vesuvlus(威蘇威)、Calder(凱得力)、Salnt-Gobaln(圣戈班)和Morgan(英國(guó)摩根)； 其它地區(qū)的5家：Magneslta(巴西鎂業(yè)公司)、Shinagawa(日本品川)

20、、Krosaki-llartma(黑崎播磨)、Posco Chcmtcch(浦項(xiàng)爐材)和Chosun(韓國(guó)耐火)。,40,存在的問題,耐火材料的比消耗高高性能、長(zhǎng)壽命產(chǎn)品少質(zhì)量穩(wěn)定性欠佳附加值低能耗高（燒成的能耗比國(guó)外的先進(jìn)水平高出1倍）某些原料的短缺，價(jià)格上漲（如高鋁礬土）環(huán)保、公害問題,41,耐火材料比消耗,耐火材料/kg,42,煉鋼工業(yè)耐火材料比消耗,43,發(fā)達(dá)國(guó)家耐火材料行業(yè)特點(diǎn),困難和挑戰(zhàn)增加，市場(chǎng)萎縮，開拓市場(chǎng)轉(zhuǎn)

21、向中國(guó)等發(fā)展中國(guó)家業(yè)務(wù)面寬，跨國(guó)業(yè)務(wù)增多，為用戶提供方案而非僅僅產(chǎn)品的意識(shí)強(qiáng)研發(fā)投入高，與大學(xué)合作密切而長(zhǎng)久，研發(fā)項(xiàng)目系統(tǒng)而深入富有特色 → 研發(fā)創(chuàng)新能力和實(shí)力強(qiáng)人才意識(shí)強(qiáng)環(huán)保，資源保護(hù)意識(shí)強(qiáng)，注重工人健康和安全研發(fā)和應(yīng)用研究注重模擬實(shí)際質(zhì)量意識(shí)強(qiáng)，重視過程控制裝備水平高，自動(dòng)化水平高,44,我國(guó)耐材行業(yè)存在的問題,45,耐火材料工業(yè)面臨的挑戰(zhàn),（1）用戶工業(yè)由于科技進(jìn)步，如鋼鐵工業(yè)直接還原鐵技術(shù)、淘汰平爐，減少模鑄、轉(zhuǎn)爐

22、濺渣護(hù)爐等，是的耐材的消耗量下降，如日本噸鋼耐材消耗降到了8kg。 （2）滿足鋼鐵質(zhì)量和品種結(jié)構(gòu)優(yōu)化的需求對(duì)耐材的苛刻要求。 （3）環(huán)保和生態(tài)對(duì)耐材的苛刻要求。如：六價(jià)鉻的公害，石棉、耐火纖維致癌，粉塵，矽肺病，煤、瀝青、樹脂所致有害氣體排放，某些原料的放射性等,46,“綠色”耐火材料,高性能高質(zhì)量高附加值低能耗低原料消耗生產(chǎn)中環(huán)保，使用中和用后無公害,體現(xiàn)“綠色”的“四化”,品種質(zhì)量?jī)?yōu)良化資源能源節(jié)約化生產(chǎn)過程環(huán)保化