热处理设备常用材料-课二.ppt

1,内 容：,重 点：,要 求：,炉用耐火材料、保温材料、耐热金属材料,各种筑炉材料的性能和用途；,通过本次课的学习，在了解各种筑炉材料性能特 点的基础上，能正确的选用。,第二章 热处理设备常用材料,2,耐火材料的性能可以分为物理性能和工作性能。 物理性能：体积密度，真比重，气孔率，吸水率，透气性，耐压强度，热膨胀性，导电性，热容量等。 工作性能：耐火度，高温结构强度，化学稳定性，体积稳定性，耐急冷急热性等。,2-1 耐火材料,凡是能够抵抗高温并承受在高温下所产生的物理、化学作用的材料，统称为耐火材料。,一、耐火材料的性能,1耐火度,耐火度是耐火材料抵抗高温作用的性能，表示材料受热后软化到一定程度时的温度。,3,按耐火度的不同，可将耐火材料分为： (1)普通耐火材料：耐火度为1580-1770； (2)高级耐火材料：耐火度为1770-2000； (3) 特级耐火材料：耐火度为2000以上。 耐火材料的耐火度主要决定于成分，它不是熔点，也不是实际使用温度。见下表2-1,表2-1耐火材料的耐火度和使用温度,4,荷重软化点 是作为评定耐火材料高温结构强度的指标。荷重软化点是指在固定的压力下，耐火材料开始变形及变形到一定程度时的温度。见表2-2 在这个压力下按一定的加热速度升温，测出试样开始变形的温度称为荷重软化开始点；试样压缩变形达4 、40%的温度，称为荷重软化4或40%的软化点。一般情况下耐火材料的使用温度应低于荷重软化点。,2高温结构强度 荷重软化点,5,2-2 常见耐火材料荷重软化点,6,3高温下的化学稳定性,它是指耐火材料在高温下抵抗熔渣、熔盐、电热体、炉内气氛等的化学作用和物理作用的性能。,4耐急冷急热性（热震稳定性）,它是耐火砖热稳定性的指标，它表示制品抵抗温度急剧变化而不损坏的性质。 耐急冷急热性和耐火制品的物理性能、形状大小等因素有关。测定时将耐火制品加热到850,然后放入流动的冷水中冷却，反复进行直至破碎至其重量损失20%时的次数。该次数做为耐火制品的耐急冷急热性的指标。,7,5. 体积稳定性,耐火材料(砖)在高温下长期使用时，其相成分会继续变化，产生再结晶和进一步烧结现象，因此耐火砖体积会发生收缩或膨胀。这种收缩(或膨胀)是不可逆的，称做残余收缩(或膨胀)，又称重烧收缩(或膨胀)。若体积变化过大，会使炉体变形，砌体强度和寿命受到影响，严重时会造成砌体损坏。,特别在砌筑拱顶时更应注意不要采用残余变形过大的耐火砖。 一般要求各种耐火制品的残余胀缩不超过0.51.0%。粘土砖和高铝砖的重烧线收缩为0.51%(1350)，硅砖的重烧线膨胀为0.8%。,8,热处理炉常用耐火材料有：粘土砖、高铝砖、轻质耐火粘土砖、硅酸铝耐火纤维和耐火混凝土、耐火涂料等。,粘土砖的主要成分是：30%-48A12，50%-60%SiO2，其余为各种金属氧化物等。属弱酸性，荷重软化点为1350，耐急冷急热性好，原料来源广泛，,1耐火粘土砖,二、常用耐火材料,9,一般黏土砖,硅 质 耐 火 材 料,轻质制品,是最常用的耐火材料。可用于砌筑炉顶、炉底、炉墙及燃烧室等。(使用温度：1300-1400）。铁铬铝电热体合金与粘土砖有化学反应，使用粘土砖会使铁铬铝合金受腐蚀。粘土砖在控制气氛中易受CO、 H2的侵蚀而损坏。,10,11,高铝砖中含Al2O3大于48%，其余主要是SiO2，杂质很少。随Al2O3含量的增加，颜色变浅。当Al2O3大于85%，变为白色，叫白刚玉。其耐火度和高温结构强度都高于粘土砖，属中性，化学稳定性好，多用于高温热处理炉及电阻丝或电阻带的搁砖、热电偶导管、马弗炉的炉芯等。（使用温度：1500 左右，也有说 1650-1670）,2高铝砖,12,轻质耐火砖一般是粘土砖，也有高铝砖。其成分与一般粘土砖和高铝砖相同，但因制造方法不同，其气孔率很高，体积密度很小，轻质粘土砖为0.4-1.3g/cm3，超轻质粘土砖可小于0.3 g/cm3 (一般粘土砖为2.1-2.2 g/cm3)，因此保温性好.,3轻质耐火砖与超轻质耐火砖,轻质砖与超轻质砖热容量小(炉子的蓄热损失小)；但是，高温强度低，高温化学稳定性差，宜用做炉墙和炉顶。在高温结构强度和耐火度满足要求的情况下，应尽可能选用轻质粘土砖。（使用温度：1150-1400）,13,碳化硅耐火制品主要化学成分是SiO2，其耐火度高，高温结构强度高，抗磨性、耐急热性好，导热性及导电性好。根据其制造工艺的不同，可用作高温炉的电热元件、马弗炉的马弗罐、高温炉的炉底板等。 (使用温度：1350左右).,4碳化硅耐火制品,14,耐 火 纤 维 制 品,是一种新型的耐火材料。特点：耐火，保温，体积密度小，热导率小，比热容小，耐急冷急热性好。根据原料不同分类：硅酸铝、石英、氧化铝和石墨耐火纤维等。产品：纤维毡、纤维板、纤维砖、纤维绳等。,5耐火纤维,15,耐火混凝土是以一定粒度的矾土熟料为骨料，细粉状矾土熟料为掺合料加水，按一定比例混合，用水泥胶结、成型、硬化后得到的耐火材料。 优点: 可以浇捣成整体炉衬，便于制造复杂构件，修炉和砌炉的速度快，炉子寿命长，成本低。 缺点: 耐火度低于耐火砖。 根据所用的胶结材料(水泥)不同，耐火混凝土可分为硅酸盐耐火混凝土、铝酸盐耐火混凝土、磷酸盐耐火混凝土和水玻璃耐火混凝土等。热处理常用铝酸盐耐火混凝土和磷酸盐耐火混凝土。 （使用温度：600-1100）,6耐火混凝土,16,它是氧化锆加水调制而成，无毒、不可燃，在室温下涂敷于耐火材料表面，在空气中干燥5分钟即成。陶瓷材料的辐射能力强，因而炉子升温速度快、炉温均匀，可降低能耗15%-30%。涂料的气孔率低，化学稳定性好，可阻止使耐火材料损坏的各种氧化性气氛扩散渗透，能成倍地提高耐火村料的使用寿命。这种涂料的应用范围广，除石墨以外的其它耐火材料均可徐这种涂料。使用温度高达2482。,7陶瓷涂料,(1)耐火材料用陶瓷涂料:,17,它是用水调制的硅酸铝涂料，无毒、不可燃，可涂敷于电热元件、辐射管、换热器、料筐等表面。 其特点是:不影响炉内气氛;不影响被涂金属的物理化学性质和机械性能，还可防止被涂金属氧化、脱碳或渗碳，防化学侵蚀;与金属间的结合牢固，耐磨性良好,经固化处理之后，表面比基体更细密。可大幅度地提高金属构件的使用寿命(50%以上)。连续使用温度1038。,。,(2)金属构件用陶瓷涂料：,18,耐火泥应接近于砌体成分，具有一定耐火度和化学稳定性。耐火泥由20%-40%的耐火粘土生料和60%-80%的耐火粘土熟料粉组成用水或稀释水玻璃调和后，用于砌炉时填塞砖缝，保证炉子强度和气密性，生料量越多，则强度越低。,8耐火泥,19,为减少炉子热传导引起的热损失，提高炉子的热效率耐火层外需砌一层保温材料。保温材料具有体积密度小，气孔率高，热容量小，热导率小等特点。工程上把值小0.25W/(m)的材料称为保温材料。 常用保温材料有:石棉、矿渣棉、蛭石、硅藻土、膨胀珍珠岩、岩棉以及超轻质耐火砖等。它们常以散料或制成制品使用，近些年来新炉型不提倡使用散料。,2-2 保温材料,20,矿渣棉是用高炉炉渣经加工处理而成纤维状材料。最高使用温度为750。其缺点是易被压碎而降低保温能。,1石棉,石棉是天然纤维矿物，主要成3MgO2SiO22H20。 使用温度不超过500，因为500以上会脱水而粉化。常加工成石棉绳、石棉板、石棉布等形状使用。,2矿渣棉,21,硅藻土是有机藻类腐败形成的天然疏松多孔物质。主要成分是SiO2。使用温度低于900。大多数制成硅藻土砖使用，也可散状使用。,蛭石又称为黑云母，主要成分是SiO2，Al2O3，Fe2O3，MgO和5%一10%的化合水。受热时，其中的水分急剧蒸发，体积膨胀而成膨胀蛭石，体积密度减小，因而保温性能良好。使用时可以是散状，也可胶结成各种形状的保温制品。最高使用温度可达1000。,3蛭石,4硅藻土,22,岩棉是以玄武岩为主要原料，经高温、熔融制成4-7人造无机纤维，加工成板、管、毡等，是一种新型轻质保温材料，具有良好的化学稳定性、耐热性，工作温度为120-600。岩棉制品热导率随密度和温度的不同而变化，= 80kg/m3的岩棉毡室温下热导率为0.0250W/(m)，平均温度400时，热导率0.125W(m)。,6岩棉,膨胀珍珠岩是以含70 %SiO2的天然珍珠岩为主要原料烧制而成的良好保温材料。其体积密度小，热导率小，使用温度可达1000，既可散料使用，又可制成不同形状的砖使用。,5膨胀珍珠岩,23,2-3 炉用金属材料,炉用金属材料分为炉外用金属材料和炉内用耐热钢。因炉内构件是在高温下工作，承受一定载荷，并受高温介质的化学腐蚀，要求具有良好的抗高温氧化性和高温强度。所以要用耐热钢来制造。,1普通金属材料,普通金属材料用作炉子的外壳和构架。如Q235A钢板，角钢，槽钢，工字钢等。,24,炉用耐热钢用作炉底板、炉罐、坩埚、辐射管、导轨、料筐、炉辊、传送带、夹具、紧固件、电热元件及其引出捧等。,2炉用耐热钢,早期我国多用3Cr18Ni25Si2 ,1Cr25Ni20Si2等。由于这类钢含镍高，50年代后期普遍采用铬锰氮和铬锰氮硅钢，用于多种铸造构件。铬锰氮钢焊接性能差，只能以铸态制成构件，使用温度在900-950之间，应用受到限制.,25,为满足800-1200使用范围，80年代研制出3Cr24Ni7SiNRE耐热钢，这种耐热钢性能超过了3Cr18Ni25Si2，具有良好的高温强度、塑性、抗氧化性、耐急冷急热性等，同时还具有良好的加工性、焊接性和铸造性。,26,耐火材料和保温材料是热处理炉重要的砌筑材料，耐火材料和保温材料的选择，直接影响到炉子的使用寿命和炉子的热利用效率；炉用钢材分两类，外用部分主要是支撑炉体、做炉壳、炉门和升降机构，内用部分主要是做炉底板。 思考题： 耐火材料和保温材料都有哪些，其主要用途是什么?,小结,27,石棉,硅藻土,碳化硅,28,返回,29,返回,30,