耐火材料基础知识

,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,无机非金属材料,传统无机非金属材料,陶瓷,水泥,玻璃,耐火材料 陶瓷,搪瓷,Ceramics,磨料,碳材料,其他,新型无机非金属材料,压电材料,磁性材料,导体陶瓷,激光材料,光导纤维,超硬材料,高温结构陶瓷,生物陶瓷（人造骨等）,光电转换材料,烧陶炼金,开荒造田,驱兽围猎,取暖避寒,烹饪熟食,火,火，是人类驯化的第一种自然力，也是人类掌握的最伟大的自然力,火,甲骨文的,“,火,”,，酷似燃烧的火焰，是十分典型的象形文字。,经由金文的过度，小篆字形的,“,火,”,仅保留了火焰的抽象本意。,汉字中，凡用,“,火,”,构建的文字，大都与火及火的使用有关。,光,“,光,”,，会意字，甲骨文的,“,光,”,由上,“,火,”,下,“,人,”,构成，就像人举火把以照明。,金文的,“,光,”,字，把头上的火略微简化，又增两点，表示光芒。,小篆的,“,光,”,字承接金文，下部人性演变为,“,儿,”,。楷书缘此写为,“,光,”,。,“,光,”,字本意光明，光亮，后引申为,“,光彩、荣誉,”,等,炭,“,炭,”,，会意字，,说文,释为：,“,炭，烧木余也。,”,即木材在不完全燃烧后生成的木炭。,金文的,“,炭,”,字，上部类,“,厂,”,的部分为烧炭窑的外形，内里,“,少,”,表,“,木余,”,，其下,“,灭,”,表炭火熄灭。,小篆的,“,炭,”,字，上为,“,山,”,，中为,“,厂,”,，下为,“,火,”,，此为,“,煤炭,”,之意。,楷体的,“,炭,”,字，与小篆相比，,“,厂,”,略有变化。,灰,“,灰,”,，会意字，金文的,“,灰,”,字，上为,“,叉,”,，下为,“,火,”,，表示用手从火堆中取出来的灰烬。,小篆在演变过程中，省却了手（又）中的小点，,说文,释为：,“,灰，死火余烬也。,”“,又，手也，火即灭可以执持,”,。,楷体发生讹变，省略,“,手,”,，写作,“,灰,”,，意为,“,灭,”,后残留一撇，即余烬也。,炙,“,炙,”,，会意字，古文字的,“,炙,”,中，上,“,肉,”,下,“,火,”,，意为烤肉。,说文,释为：,“,炙，炮肉也，从肉在火上。,”,由此并逐渐引申为一般意义上的烧和烤，如,“,炙手可热,”,、,“,脍炙人口,”,等。,炎,“,炎,”,字，会意字，甲、金、篆、楷中的,“,炎,”,字均为两火叠加，火焰,“,高冲,”,，表示大火燃烧时火光冲天。,“,炎,”,字本意大火，后引申为,“,燃烧,”,、,“,灼热,”,、,“,发烧,”,等意，如,书,胤征,：,“,火炎昆冈，玉石俱焚,”,水浒传,：,“,赤日炎炎似火烧,”,还有仅代表感染后发生,“,炎症,”,。,灾,“,灾,”,，会意字，以火起室中表示灾难的降临。灭火刻不容缓，固,“,火速,”,、,“,十万火急,”,等均用来表示事情已至非常紧迫之程度。,正字通,火部,语：,“,灾，害火也。凡五行沴水害物者皆曰灾，又祸也。,”“,灾,”,已泛指人们遭受的自然祸害和苦难。,约公元前,6000,年，西亚地区（今伊拉克、伊朗、叙利亚和土耳其周边地区）人类发现被火烧烤后的泥土变的致密，水不易渗入。还发现像粘土这样有较高粘度的泥巴可以做成任何大小的炉膛。然后该地域的人们学会用粘土成型各种器皿。当时粘土做成的重要的器皿是经烧后定形的水罐。,耐火泥土的发现,公元前,4500,年左右，西亚周边的一些国家开始出现了水罐等各种容器，这就是最初的陶瓷。露天烧制的这些器皿在希腊成为,“,Kreamos,”,，这就是今天,Creamics,（陶瓷）一词的起源。,1914,年，在美国芝加哥建立了名叫,Pliable Fire-brick Company,的公司来生产期新开发的耐火材料和推广其应用技术。该公司的最初产品是用来修补锅炉炉壁的耐火可塑料。后来该公司更名为,Plibrico,（派力固）公司。随着人们对这种可塑料优良性能的认识，它的应用范围也越来越广，派力固公司也相应地曾加了产量。后来派力固公司发展到在全球十多个国家都有其分公司的跨国企业。,1932,年，水泥粉料状的耐火浇注料产生。此外，气硬性的耐火可塑料也出现，这是现代不定形耐火材料的先驱。,什么是耐火材料？,早期科教书定义：,耐火度不低于,1580,的无机非金属材料。,ASTMC71-01,定义：,能够在大于,1000F,（,538,）,环境中满足一定使用要求的,非金属材料,。可作热工设备的内衬结构材料，也可作某些高温装置的部件和功能性材料。这类材料的主要组成物为高温氧化物、非氧化物、碳素材料和金属材料。,ISO836:2001,和,GB/T18930-2002,定义：,物理和化学性质适宜于,高温环境,下使用的,非金属材料,，但不排除某些产品可含有一定量的金属材料。,Refractory,=,耐火材料,高温材料,Refractory,词义：,难控制的，不听管教的，任性的 如：,a very refractory child,难驾驭的人（物）,（指疾病等）难治的,难熔的，耐热的,高温材料,=,耐火材料,防火材料,High temp.material=Refractory Fire proof,，,fire resistant,耐火材料与其他材料的主要不同点在于耐材要在,高温,下承受,热,、,化学,和,机械因素,的破坏作用。耐材因而必须具备特定的使用性能能保证,耐用性,、,安全性,和,功能性,，尽可能减少,热损失,和,热物流损失,。,温度高达,1750,高炉出铁,铁水温度：,1400-1500,耐火材料,满足采用工艺制造其他材料用的结构和功能材料,钢铁,水泥,有色金属,玻璃,陶瓷,石油化工产 品,耐火材料的用途,做结构材料,各种工业炉、热工设备的衬体（砖砌衬、整体衬）,作功能材料,透气元件、滑板、连铸,“,三大件,”,、钙质钢水过滤器、导电料等,作高温部件,高温陶瓷阀门，耐磨件，锚固件，缸套，保护套管，换热元件等,作修补材料,喷补料，涂抹料，热态自流修补 料，接缝料，压入料等,作保温材料,耐火纤维毡、毯等，轻质砖，轻 质浇注料、喷涂料等,鞍钢,260,吨铁水包,(,工作衬整体浇铸,),酒钢,150,吨砖砌钢包,连铸用功能耐火材料,外装侵入式水口,内装侵入式水口,转炉热喷补,喷补料：聚磷酸盐结合的镁质、镁钙质干式喷补料,全纤维炉衬,耐火材料在各工业的消耗比例,耐火材料与日常生活的相关性,耐火材料被誉为高温工业的,“,支撑工业和先行工业,”,。耐火材料与人类的生活息息相关。据统计，在欧盟国家，平均来说，一辆小汽车约消耗,10kg,耐火材料，一架飞机约消耗,1.1,吨耐火材料。在我国，按吨钢耗耐火材料计，一辆小汽车要消耗,15-20kg,耐火材料。可见，天上飞的，地上立的和跑的无不与耐火材料相关。,中国耐火材料产业的优势,原料优势,（铝矾土矿、菱镁矿得天独厚，合成原料齐全）,产业优势,（厂家多、分布广，品种全，劳力廉）,市场优势,（用户工业多，消耗多）,人才优势,（每年毕业本科生,600,名左右，研究生,100,人左右）,中国耐火材料工业蓬勃发展,主要是我国的,资源优势,、,劳动力优势,和,经济建设强劲内需,拉动所致。如：,西部开发 振兴东北老工业基地,西气东输 中部崛起,南水北调 汽车工业,高速公路、铁路、房地产等,耐火材料工业在国民经济中的重要性,耐材是高温工业的基础材料，与高温工业有着相互依存、互为促进、共同发展的关系。除满足用户工业正常消耗外，还为实现用户工业的节能环保、低碳化等技术进步发挥重要作用。无论是传统的冶金、建材、石化、火电等行业，还是新兴的环保、新能源、航空航天、电子等行业、都离不开耐材。其技术进步直接关系到这些领域的技术进步和行业发展。,1,）作为基础材料，为高温工业的正常运行提供保障,2,）为高温工业的技术进步提供支撑，为低碳经济的发展提供保障,3,）对全球的高温工业和低碳经济有重要影响,中国钢产量的增长,中国耐火材料行业概况（,2010,年统计）,耐火材料产量：,2800,万吨,规模以上耐材企业数：,2000,家,分布：除西藏以外的各个省（区）,从业人员数：,40,万人,销售额：,1700,亿元人民币,中国耐火材料的生产及销售,近十年来，是我国耐火材料工业发展速度最快的阶段。在钢铁、有色、水泥和玻璃等高温工业高速发展的强力拉动下，耐火原料及制品产量稳步增长，满足了国内高温工业生产发展的需要。中国已成为世界耐火材料的生产和出口最大国。,据国家统计局统计，,2002-2011,年耐火原料及制品产量及增长情况见下图。,2009-2011,年全国耐火材料产量统计,表中（）数据为同比变化百分率。,耐火制品,2011,年，全国耐材产量,2949.69,万吨，同比增长,5.04%,。其中致密定形耐火制品,1765.22,万吨，同比增长,3.90%,；保温隔热耐火制品,67.34,万吨，同比增长,4.57%,；不定形耐火制品,1117.13,万吨，同比增长,6.93%,。,2011,年耐材行业生产运行情况,国内耐材企业通过自身发展和联合重组等方式扩大企业规模，逐步形成了一批具有较强竞争力的大型耐材企业。,2011,年国内前,15,名耐材企业销售收入情况见下图：,2011,年耐材行业生产运行情况,我国耐火制品出口量稳定增长。,2008,年出口量突破,200,万吨，达,210,万吨。,2009,年受国际金融危机影响，出口量,145,万吨，,2010,年出口量,179,万吨，同比增长,23.87%,，,2011,年出口量,195.38,万吨，同比增长,8.98%,。,中国耐火材料工业在世界的地位,2011,年全世界耐火材料产量为,4300,万吨。其中中国的耐火材料产量占全球的,69%,，欧洲占,10%,，美国占,4%,，印度占,3%,，日本占,2%,，拉丁美洲占,2%,，其它占,10%,。,据欧洲耐火材料制造者联合会,(PRE),的统计，按耐火材料销售额排名，,2011,年的世界前,10,家企业中，欧洲占了,5,家：,RHI(,奥镁,),、,Vesuvlus(,威苏威,),、,Calder(,凯得力,),、,Salnt-Gobaln(,圣戈班,),和,Morgan(,英国摩根,),；,其它地区的,5,家：,Magneslta(,巴西镁业公司,),、,Shinagawa(,日本品川,),、,Krosaki-llartma(,黑崎播磨,),、,Posco Chcmtcch(,浦项炉材,),和,Chosun(,韩国耐火,),。,存在的问题,耐火材料的比消耗高,高性能、长寿命产品少,质量稳定性欠佳,附加值低,能耗高（烧成的能耗比国外的先进水平高出,1,倍）,某些原料的短缺，价格上涨（如高铝矾土）,环保、公害问题,耐火材料比消耗,每吨材料,需消耗,欧盟,中国,钢,10(,日本,g),20,玻璃,4,10,水泥,1,2,石灰,0.7,铜,/,有色金属,2.7,垃圾焚烧,5.5,耐火材料,/kg,炼钢工业耐火材料比消耗,发达国家耐火材料行业特点,困难和挑战增加，市场萎缩，开拓市场转向中国等发展中国家,业务面宽，跨国业务增多，为用户提供方案而非仅仅产品的意识强,研发投入高，与大学合作密切而长久，研发项目系统而深入富有特色 研发创新能力和实力强,人才意识强,环保，资源保护意识强，注重工人健康和安全,研发和应用研究注重模拟实际,质量意识强，重视过程控制,装备水平高，自动化水平高,我国耐材行业存在的问题,耐火材料工业面临的挑战,（,1,）用户工业由于科技进步，如钢铁工业直接还原铁技术、淘汰平炉，减少模铸、转炉溅渣护炉等，是的耐材的消耗量下降，如日本吨钢耐材消耗降到了,8kg,。,（,2,）满足钢铁质量和品种结构优化的需求对耐材的苛刻要求。,（,3,）环保和生态对耐材的苛刻要求。如：六价铬的公害，石棉、耐火纤维致癌，粉尘，矽肺病，煤、沥青、树脂所致有害气体排放，某些原料的放射性等