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第三章 筑炉材料,授课人:杨晓敏,2008.01.04,返回总目录,教学提示,教学要求,:本章让学生掌握热处理炉常用的筑炉材料。,:筑炉材料包括耐火材料和保温材料,炉壳用的金属材料(钢板、角钢等),做炉底板、坩锅用的耐热金属材料等。 在设计热处理炉时,根据炉子的工作条件合理选用筑炉材料,尽量做到延长炉子寿命,降低炉子的造价和燃料消耗量。,一、耐火材料 二、保温材料 三、炉用金属材料,1、定义:指能抵抗高温及高温下的物理、化学作用的非金属筑炉材料。,一、耐火材料,耐火度 (1)定义: 耐火度是耐火材科抵抗高温作用的性能,指耐火材料受热后软化到一定程度时的温度。,(2)耐火度的测定:是测定一定尺寸的三角形锥体,在规定加热条件下,试锥顶部因受温度及本身重量影响而弯倒刚接触底平面时的温度。,耐火材料的耐火度和使用温度,高温结构强度荷重软化点来评价 (1)定义:是指耐火制品在高温下承受压力而不发生变形的抗力。 (2)荷重软化点:是指在一定压力(196kPa,轻质的为98kPa)条件下以一定的升温速度加热,测出样品开始变形的温度和压缩变形达4或40的温度。前者的温度叫荷重软化开始点,后者的温度叫荷重软化4或40的软化点。,耐火材料的荷重软化点,高温化学稳定性 定义: 是指耐火材料在高温下,抵抗炉气、熔盐和金属氧化物等的侵蚀作用的能力。包括化学侵蚀和物理溶解。,热震稳定性(耐急冷急热性) (1)定义:是指耐火制品抵抗温度急剧变化而不损坏(不破裂或剥落)的性质。 (2)测定:将耐火制品加热到850,然后再放入流动的冷水中冷却,反复进行直至破碎至其总量损失20时的次数。,耐火制品的耐急冷急热性次数,高温体积稳定性 定义: 是指耐火制品在高温下长期使用时,化学成分发生变化,产生再结晶或进一步烧结的现象,从而使耐火材料的体积发生收缩或膨胀。一般允许的耐火材料制品的体积变化不应超过0.51.0。,2、常用耐火材料 (1)耐火粘土砖 (2)高铝砖 (3)轻质砖与超轻质砖 (4)碳化硅耐火制品 (5)耐火纤维 (6)耐火混凝土 (7)陶瓷涂料 (8)耐火泥,耐火粘土砖 成分:Al2O3(小于48)和SiO2和各种金属氧化物等。 特点:普通粘土砖是弱酸性的耐火材料,抗急冷急热较好(可达20余次)高于其它耐火制品,荷重软化点比其它耐火材料低,最高使用温度为13001400。 应用:可用于砌筑炉墙、炉顶、炉底、燃烧室等处。由于铁铬铝电阻合金与粘土砖有化学反应,不宜做电热体搁砖;易于受炉气中CO、H2等还 原性气体的侵蚀,不宜做无炉罐可控气体热处理炉炉衬。,高铝砖 成分: Al2O3含量大于48的硅酸铝质耐火砖。 特点: 高温下呈中性,耐火度和荷重软化开始点都较高,最高使用温度为14001500。高铝砖有良好的耐急冷急热性及化学稳定性,但成本较高。 应用:高温炉和盐浴炉的内衬砌砖,它与电热元件不发生化学作用,常用作电热元件的隔热砖和套管等。 抗渗碳砖:含Fe2O3量低于1%的高铝砖称为抗渗碳砖,专用来砌筑无马弗气体渗碳炉的内衬。砖中的铁会与气氛中的CO发生反应,导致砖体疏松、剥落而破坏。,轻质砖与超轻质砖 分类:按体积密度分为重质粘土砖(密度为2.1-2.2g/cm3), 轻质粘土砖(0.4-1.3g/cm3),超轻质粘土砖(小于0.3g/cm3)。 特点:体积密度小,保温性强(传热损失小),热容量小(炉子的蓄热损失小),但高温强度低,抗化学侵蚀能力较差。 应用 :轻质砖可用于炉墙和炉顶。超轻质砖多数用于砌筑保温隔热层和低温炉的炉衬。,碳化硅耐火制品 主要成分:SiC。 特点:耐火度高,高温结构强度高 ,抗磨性、耐急冷急热性好;导热性好(比一般耐火材料大510倍),导电性好(可用做电热元件)。在1300以上易氧化,也易于被碱性物质侵蚀而脆化。 应用:高温炉的电热元件,高温电阻炉的炉底板,马弗罩,炉底的轨道等。,耐火纤维 组成:系由各种耐火物质制成的一种纤维状耐火材料。热处理炉中常用的有硅酸铝,石英,氧化铝和石墨耐火纤维等。 特点:体积密度小,耐高温,热导率低,热容量小,化学稳定性和抗热震性好等优点,具有耐热和保温两种性能。缺点:某些气氛对耐火纤维又腐蚀作用。 应用:一般热处理炉用硅酸铝纤维,真空炉,热压炉和气氛炉使用石墨纤维。,耐火纤维分类和使用温度,(1)含w(Cr2O3)36 (2)含w(ZrO2Y2O3)98,耐火混凝土 是一种不定形耐火材料,由耐火骨料,掺合料,水泥和适量的水混合均匀后,再经成形、干燥、硬化等过程而制成整体炉衬,如马弗炉、盐浴炉坩锅等炉衬预制构件。耐火度低于耐火砖。,耐火混凝土 (按其所用水泥的不同),铝酸盐(矾土水泥作粘结剂):捣打会发热,须及时浇水养护,否则会疏松,剥落,又称“水硬性”混凝土。,磷酸盐混凝土(用磷酸作粘结剂):高温烧结,忌用水养护,故亦称“火硬性”混凝土。,使用温度可达1300,水玻璃混凝土(水玻璃作粘结剂):自然干燥,亦称“气硬性”混凝土,可用作低于1100炉砌体或构件,陶瓷涂料 耐火材料用陶瓷涂料:是氧化锆加水调制而成,在室温下涂敷于耐火材料表面,干燥。陶瓷材料的辐射能力强,炉子升温速度快,炉温均匀。涂料的化学稳定性好等。 金属构件用陶瓷涂料:它是用水调制的硅酸铝涂料,可涂敷于电热元件、辐射管、料筐等表面。可防止被涂金属氧化、脱碳或渗碳,防化学侵蚀。,耐火泥 组成:由2040的耐火黏土生料和6080的耐火黏土熟料粉组成。 应用:用于砌炉时填塞砖缝使其相互粘结,保证炉子强度合气密性。,1、保温层的作用:减少炉墙散热,节省热能。 2、主要性能特点 热导率小(小于0.25W/(m. ))、体积密度小、体积比热容小等。 3、常用的保温材料 硅藻土 蛭石 矿渣棉 石棉 膨胀珍珠岩 它们常以散料或成型制品使用。,硅藻土:主要成分SiO2和少量的粘土杂质组成。使用温度低于900。可以制成硅藻土砖或粉料使用。 蛭石:又称黑云母,成分为w(SiO2)3840 ,w(Fe2O3)423 w(Al2O3)1418 w(MgO)1121,内含有510的水分,受热后水分蒸发而形成膨胀蛭石。保温性能好,蛭石的熔点为1370,最高使用温度可达1000。 矿渣棉:是一种将煤渣,高炉渣和某些矿石在12501350 熔化后,用压缩空气或蒸汽将其熔液吹成丝状,然后压制成制品。最高使用温度为750。容易被压碎而降低保温性能。,石棉:是一种纤维状的矿物,主要成分为蛇纹石,熔点为1500,500 失去结晶水,使用温度不超过500。可以散料使用,也可以加工成石棉绳和石棉板等制品使用。 膨胀珍珠岩:是一种由酸性的火山玻璃质珍珠岩结构的熔岩,主要成分SiO2。有良好的保温能力,最高使用温度为800。膨胀珍珠岩散料可与水玻璃、水泥、磷酸铝等结合剂制成各种成形保温材料。,三、炉用金属材料,炉外用金属材料 (普通金属材料),炉内用耐热钢,炉用金属材料,外壳 构件,热处理炉的炉底板 炉罐、坩锅、辐射管 导轨、传送带、夹具 电热元件、引出棒等,炉体的框架一般都是由不同的角钢、槽钢等型材焊接而成。 炉壳是用25mm厚的低碳钢焊接而成。 炉门或炉盖的框架可用铸铁浇铸成形或用型钢、钢板焊接而成。 炉门或炉盖的启动机构,如链轮、转轴等零件,常用碳素结构钢来制作。,炉外用金属材料(普通金属材料),冷加工性和焊接性比较差 铸钢形体笨重,缩孔严重,但镍资源贫缺。,炉内用耐热钢,本章结束,
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