耐火材料基础知识培训教材（上） 前言 河南科技大学高温材料研究院自 2006 年以来已面向全行业成功举办了七届耐火材料基 础知识培训，培训学员逾 300 人，受到业界的广泛欢迎和认可。全球金融危机的阴影和市 场竞争的加剧，给耐火材料行业的生存和发展带来了困难和挑战。同时也引发我们思考什 么是企业的生存和发展之道。先进的管理、技术、装备、产品、服务等等无疑重要，而高 素质的人才队伍当更重要。不断学习和充实是实现人才队伍高素质化的重要措施。应业界 众多企业的要求，我院定于 2012 年 7 月 22 日8 月 l0 日举办第八届这类培训。本培训教材由周宁生教授主编，高温材料研究院的于仁红、王慧芳、毕玉保、孟庆新 老师和一些外界友人参与了编写。第一部分介绍耐火材料的常规性能与检测，包括化学、 物相组成，组织结构，力学性能，热学性能，使用性能和不定形耐火材料的施工性能等； 第二部分介绍耐火材料常用原料，包括硅质原料、软质粘土、硬质粘土、高铝矾土、蓝晶 石族矿物、莫来石、刚玉、镁铝尖晶石、镁砂、氧化硅微粉、氧化铝微粉等基本知识；第 三部分讲述不定形耐火材料的基本知识，包括基本概念，结合方式，常用结合剂，生产、 检测、施工、养护、烘烤和维护以及技术发展动态等；第四部分介绍钢铁生产的主要工艺 和设备及其所用耐火材料；第五部分为耐火材料烧成常用间歇式和连续式窑简介。 一如既往，本次培训仍注重“入门”和“基础” ，兼顾应用、外贸和耐火材料发展新动 态方面的介绍。新特之处在于在保留了以往经典培训内容的基础上，本届培训将基于国际 上的新近发表和河科大高温院的科研工作，介绍耐火材料研发新思路和新成果，并将专题 讲座作为独立版块，扩大知识和信息范围。本次培训得到了多方支持、响应和帮助。中国耐材之窗网协助做了消息发布；巩义五耐 集团实业公司、河南耕生耐火材料有限公司、登封德盛耐火材料有限公司、郑州东方安彩 耐火材料有限公司等为接待学员参观并为在当地交流提供了方便；多家企业派员参加。谨 向对我们工作给予关心、支持和响应的各界友人和各位学员表示由衷的谢忱!古书礼记学记日：“学然后知不足，教然后知困。知不足，然后能自反也；知 困，然后能自强也” 。希望学员们通过本次培训富有收获，教员们能教学相长也诚盼我们此 次的洛阳相聚，能促进我们与各单位的合作与交往。囿于我们的学识和能力，可能在教材 质量、授课和各项活动中会有不尽如意之处，请学员及读者们谅解并向我们反馈宝贵意见。耐火材料基础知识培训组委会 2012 年 07 月 20 日河南科技大学 河南科技大学是由原洛阳工学院、洛阳医学高等专科学校和洛阳农业高等专科学校合 并组建而成的多学科、综合型高等院校。洛阳工学院始建于 1952 年，是河南省内最早建立 的以本科教育为主的工科院校之一。学校的本科教 育始于 1958 年，研究生教育始于 1983 年，是河 南省重点建设的三所综合性大学之一。 经过 50 多年的发展，已形成完善的以全日 制本科教育、研究生教育为主的多学科、多层次 办学格局。学校现设 26 个学院，有 80 个本科专 业，1 个博士研究生培养学科，3 个一级学科博 士学位授权建设点，28 个一级学科硕士学位授权点，143 个二级学科硕士学位授权点，6 个专业学位研究生招生类别，40 个专业学位研究生招生领域，涵盖理、工、农、医、经、 管、文、法、史、艺术和教育学等 11 大学科门类。现有专任教师 1940 人，其中，具有高 级职称的教师 937 人，具有博士学位的教师 608 人；有共享院士 7 人，中原学者 1 人，省 级特聘教 授 7 人，博士生导师 50 人；“百千万人才工程 国 家级专家、享受国务院政府特殊津贴专家、河南省优 秀专家等高级人才 249 人，国家级、省级科技创新及 教学团队 10 个。现有全日制研究生、本科生约 3 万 人。学校总占地面积近 5000 亩，建筑面积 110 万平 方米，分西苑、开元、景华、周山四个校区。高温材料研究院河南科技大学高温材料研究院是 2005 年以来新组建的研究机构，由周宁 生博士领导。目前人员中有 1 名教授，1 名副教授；2 名博士学位和 3 名硕士学位 获得者，年富力强，承担着科研、无机非 金属材料专业的教学和研究生培养等任务。该院以满足高温工业尤其是冶金工业 用节能、环保、功能型高性能耐火材料为 主要研究方向，包括新型合成耐火原料、 不定形耐火材料、耐火制品等高温材料的组成、工艺过程、结构、性能与应用效果之间的 关系及相关应用技术。该院是河南科技大学“环境友好、资源节约型高温材料”研究方向 的学术带头人所在单位。开展的主要研发工作有：新型不定形耐火材料，适合洁净钢冶炼 用耐火材料，轻质微孔耐火骨料，高性能轻质耐火浇注料，原位反应对耐火材料的改性， 重质耐火材料的轻质化，高炉出铁沟、铁水包、钢包、中间包、石灰窑等用新型耐火材料 等。高温材料研究院已建立了较完备的专业实验室。建院以来，一直致力于为广大耐火材 料企业提供技术开发、技术服务、技术咨询、技术转让、性能检测和人员培训等形式的技 术支持，与省内外多家耐火材料企业和钢铁企业建立了合作关系，签订各类技术合同 30 余 项；20lO 年 3 月以来与法国 Damrec 公司开展了含红柱石浇注料的合作研究。在铁水包浇 注料、钢包浇注料及其预制件、高炉陶瓷杯用新型耐火材料、石灰窑耐磨浇注料和轻质浇 注料、高性能中密度浇注料、浇注料预制件通过碳化、氮化改性等方面取得多项应用成果； 在国内外学术刊物和会议上发表论文 50 余篇；举办在业内有影响的学术交流活动 10 余次； 举办了七届耐火材料基础知识培训，并为国家陶瓷与耐火材料产品质量监督检验中心和有 的耐火材料企业进行了耐火材料基础知识培训，受培训学员超过 400 人次，受到业界广泛 认可和好评。建院以来，承担了 20 余项次的本科生和研究生教学。培养硕士研究生 13 名，其中 9 名已毕业。2010 年招收工程硕士专业学位研究生 20 名，正在培养中。由该院指导完成毕 业论文课题的 60 余名本科生己毕业或继续深造，成为耐火材料行业的新生力量。本院与河 南省耕生耐火材料有限公司联合申报的“河南省不定形耐火材料工程技术研究中心” ，2009 年 6 月获河南省科技厅批准，在共建中。高温材料研究院是中国耐火材料行业协会常务理 事单位，河南省耐火材料行业协会常务理事单位和河南省硅酸盐学会理事单位，河南省耐 火材料产业技术创新战略联盟成员单位。蓬勃发展中的高温材料研究院在业界产生着越来 越大的作用和影响。授课教师简介 周宁生教授1982 年元月毕业于武汉科技大学耐火材料专业，获 学 士学位。之后入洛阳耐火材料研究院从事科研工作。 1984 年 8 月始，攻读洛耐院无机非金属材料专业硕士 研究生，1987 年 7 月获硕士学位。之后留洛耐院从事 研发和管理工作。1991 年-1993 年，作为访问学者在 德国研修。1994 年 10 月起任院长助理，主管院科研 和外事外贸工作。19972000 年，在加拿大蒙特利尔 大学攻读博士学位，2000 年 8 月获博士学位。2000 年 元月起任洛耐院副院长，主管院科技工作。2004 年 5 月调入河南科技大学并负责组建河科大高温材料研究 院并任该院院长。现为河科大教授，研究生导师，郑 州大学兼职教授和博士生协助导师，北京科技大学材 料学院兼职博士生协助导师。主要研究方向为：1)高 性能耐火材 料组成、结构、性能与应用效果的关系；2)新型合成耐火原料的制备和应用。3)高性能轻 质耐火材料。是河南科技大学“环境友好、环境节约型高温材料”研究方向的学术带头人。 独立指导过 12 名硕士研究生和协助指导过 2 名博士研究生。正在指导 4 名硕士研究生和协 助北京科技大学指导 1 名博士生。周宁生博士长期从事不定形耐火材料的研究、开发和应用工作，主持和参与多项科研 课题及国际科技合作项目。获得过国家科技进步二等奖 1 项，冶金部科技进步一等奖 1 项， 河南省科技进步二等奖 2 项，国家冶金局科技进步三等奖 l 项，河南省冶金建材厅科技进 步二等奖 2 项。美国陶瓷学会 20002001 年度 Al 舶 d WAllen 最佳发表论文奖。在国内 外专业杂志和会议发表论文 120 余篇。获 201 1 年度河南科技大学教学一等奖。2001 年享 受国务院颁发的政府特殊津贴。 周宁生教授的社会兼职有：耐火材料和(China，s Refractories杂志编委；中国 耐火材料行业协会常务理事，国际合作部部长；河南省硅酸盐学会理事；河南省耐火材料 行业协会常务理事；中国耐火材料行业协会专家；河南省耐火材料行业协会专家；国家陶 瓷与耐火材料产品质量监督检验中心技术专家。于仁红博士1999 年 07 月本科毕业于西安建筑科技大学无机非金 属 材料学专业；获学士学位；2002 年 05 月毕业于西安建筑 科技大学材料学专业，获硕士学位；2005 年 06 月毕业于 西安建筑科技大学材料学专业，获博士学位。现为河南科技大学教师，副教授，硕士研究生导师。目前己在国内外 学术刊物上发表论文 20 余篇，其中被 EI 收录 8 篇。现主 要从事的研究方向有：(1)非氧化物耐火原料的合成与应 用，(2)氧化物一非氧化物复合耐火材料的制备与应用(3) 浸渍技术及对耐火材料性能的改进。 胡书禾老师1990 年 9 月就读于浙江大学无机非金属材料专业， 1994 年 7 月毕业并获学士学位。毕业后分配到洛阳玻璃 集团公司从事技术工作。1999 年 9 月考入洛阳耐火材料 研究院攻读硕士学位，2002 年 5 月毕业并获硕士学位， 后分配到洛阳耐火材料研究院新材料研究所(后为不定形 事业部)工作，获高级工程师职称。20lO 年 6 月加入河南 科技大学高温材料研究院。长期从事不定形耐火材料的研 发工作。已发表论文近 20 篇。 毕玉保老师 2007 年 4 月获北京科技大学材料学专业硕士学位。 硕士论文研究方向为工业废弃尾矿的生态化应用，利 用廉价资源制备高性能结构陶瓷材料。攻读硕士学位前 在洛阳耐火材料集团公司从事耐火材料的研发工作多年， 对炉外精炼用镁铬砖有一定的研究，有较丰富的实践经 验。发表的论文主要有：利用海洋沙砾制备 O- SiAION 的工艺研究 、 利用长江泥沙原位合成 O-SiAIONSiC 材料的研究 、 多种外加剂对红柱石制品烧结性能影响的 研究等。2007 年进入河南科技大学高温材料研究院，目 前为讲师，主要从事高性能轻质原料的合成与应用工作。 孟庆新老师1996 年 7 月本科毕业于华东冶金学院热能工程 专业。2007 年 7 月于武汉科技大学获材料学专业硕士 学位，随后入河南科技大学高温材料研究院工作。多年 从事耐火材料热工窑炉的设计、开发、管理、改造和维 护工作以及新型耐火材料的研究和开发工作。发表的论 文主要有依靠技术进步，提高隧道窑寿命 、 隧道窑 窑底压力平衡系统存在的问题及改进设想 、 202.5m 硅砖隧道窑技术改造 、 利用红外热像技术监测钢包内 衬厚度和套筒石灰窑用镁铝尖晶石砖的研制及使用 等。目前为讲师，负责高温材料研究院实验室的管理和 设备运行并从事高性能轻质原料的合成与应用工作。 王慧芳老师2004 年 6 月毕业于西安建筑科技大学材料科学与工 程学院，获工学硕士学位。2005 年 6 月入河南科技大学 高温材料研究院工作，任办公室主任，讲师。目前主要 从事通过氮化、碳化原位形成非氧化物结合相实现增强 与增韧的研发工作。发表论文 10 余篇。第一篇 耐火材料的性能与检测 引言根据早期的教科书定义，耐火材料通常是指耐火度不低于 1580的无机非金属材料。 耐随着耐火材料应用范围的扩大和材质及品种的多样化，耐火材料的含义已扩展到凡是能 在高于 500 的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