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耐火磚的礦物組成

耐火磚是礦物組成體。耐火磚的性質(zhì)是其組成礦物和微觀結(jié)構(gòu)的綜合反映。耐火磚的礦物組成取決于它的化學(xué)組成和工藝條件�；瘜W(xué)組成相同的耐火磚，由于工藝條件的不同，所形成礦物相的種類、數(shù)量、晶粒大小和結(jié)合情況的差異，使其性能可能有較大差異。例如SiO2含量相同的硅磚，因SiO2在不同工藝條件下可能形成結(jié)構(gòu)和性質(zhì)不同的兩類礦物－磷石英和方石英，使耐火磚的某些性質(zhì)會(huì)有差異。即使耐火磚的礦物組成一定，但隨礦相的晶粒大小、形狀和分布情況的不同，亦會(huì)對(duì)耐火磚性質(zhì)有顯著的影響（如熔融耐火磚）。 耐火磚一般是多項(xiàng)組成體，其中的礦物相可分為兩類，即結(jié)晶相和玻璃相。主晶相是指構(gòu)成耐火磚結(jié)構(gòu)的主體且熔點(diǎn)較高的晶相。主晶相的性質(zhì)、數(shù)量和其間結(jié)合狀態(tài)直接決定著耐火磚的性質(zhì)�；�質(zhì)是指耐火磚中大晶體或骨料間隙中存在的物質(zhì)�；�質(zhì)對(duì)耐火磚的性質(zhì)（如高溫特性和耐侵飾性）起著決定性的影響。在使用時(shí)耐火磚往往先從基質(zhì)部分開始損壞，采用調(diào)整和改變耐火磚的成分是改善耐火磚性能的有效工藝措施。絕大多數(shù)耐火磚（除少數(shù)特高耐火磚外），按其主晶相和基質(zhì)的成分可以分為兩類：一類是含有晶相和玻璃相的多成分耐火磚，如粘土磚、硅磚等；另一類耐火磚的成分僅含晶相，基質(zhì)多為細(xì)微的結(jié)晶體，如鎂質(zhì)耐火磚、鉻鎂耐火磚等堿性耐火磚。這些耐火磚在高溫?zé)�成時(shí)，產(chǎn)生一定數(shù)量的液相，但是液相在冷卻時(shí)并不形成玻璃，而是形成結(jié)晶性基質(zhì)，將主晶相膠結(jié)在一起，基質(zhì)晶體的成分不同于主晶相。 耐火磚的顯微組織結(jié)構(gòu)有兩種類型。一種是由硅酸鹽（硅酸鹽晶體礦物或玻璃體）結(jié)合物膠結(jié)晶體顆粒的結(jié)構(gòu)類型，另一種是由晶體顆粒直接交錯(cuò)結(jié)合成結(jié)晶網(wǎng)，例如高純鎂耐火磚，這種直接結(jié)合結(jié)構(gòu)類型的耐火磚的高溫性能（高溫力學(xué)強(qiáng)度、抗渣性或熱震穩(wěn)定性等）較前一種優(yōu)越得多；因此具有廣闊得發(fā)展前景。

耐火磚的精密化與致密化

一、耐火磚的精密化連鑄比占粗鋼生產(chǎn)的比例在不斷上升。現(xiàn)在，日本的連鑄比已達(dá)到 以上。在鋼種高級(jí)化的進(jìn)程中，以各種連鑄用耐火磚為中心，具有精密功能性的制品增加了。為了研制出復(fù)雜和高精度形狀的加工技術(shù)，要保證全部制品的質(zhì)量水平，無(wú)缺陷的檢查技術(shù)等功能性耐火磚的諸技術(shù)被廣泛采用。

二、耐火磚的致密化在精密化和微細(xì)化方面，耐火磚的大型化，長(zhǎng)尺寸化（長(zhǎng)度達(dá)700mm，800mm甚至1000mm）乃至致密化，都對(duì)高強(qiáng)度的制品提出了更高的要求；在生產(chǎn)技術(shù)方面充實(shí)了高壓成型、高溫?zé)�成的設(shè)備和技術(shù)。裝備了附有真空裝置的具有幾千萬(wàn)牛壓力的油壓或摩擦壓磚機(jī)，具有1800℃～1850℃高燒成溫度的高溫隧道窯等。但是，致密化的技術(shù)與其他技術(shù)不同，它是在傳統(tǒng)技術(shù)的延伸上發(fā)展起來(lái)的。

耐火磚的硬度、耐磨性

一、耐火磚的硬度硬度材料的硬度是指材料抵抗外力刻劃、壓入、研磨的能力。它是衡量耐火磚耐磨性及抗氣流與粉塵沖刷的一個(gè)重要指標(biāo)。一般情況下，材料的硬度越高，其耐磨性及抗沖刷能力會(huì)越強(qiáng)。衡量與測(cè)定材料的硬度可以用刻劃、壓入或研磨等方法。所謂刻劃是用手指、刀，或者標(biāo)準(zhǔn)礦物在一種材料上劃痕，觀察刻痕的狀況，判斷其硬度。壓入是指采用小球、小尖錐或者小圓柱在材料上施以集中的壓力，觀察壓痕的狀況，判斷硬度。研磨是指通過(guò)材料的摩擦損耗來(lái)判斷其硬度。表征材料的硬度常用的有莫氏硬度(HM)、布氏硬度(HB)與維氏硬度三種。莫氏硬度是由德國(guó)礦物學(xué)家莫斯(Fredevich Mchs)提出的。用來(lái)表示材料的相對(duì)硬度，以硬的天然金剛石的硬度為標(biāo)準(zhǔn)，定為10級(jí)，其他材料的硬度在1～10級(jí)之問(wèn)，依次遞減，如碳化硼的硬度為9.3，剛玉的硬度為9等。布氏硬度是用一定的載荷把大小一定(直徑一般為10 mm)的淬硬鋼球壓入材料表面，保持一段時(shí)間后去載荷，以負(fù)荷與壓痕面積之比值(單位面積上承受的壓力)表示材料的硬度，即布氏硬度。維氏硬度是以120 kg以內(nèi)的載荷施加于一個(gè)頂角為136度的金剛石方形錐壓人器上，壓人材料表面獲得壓痕凹坑，載荷與壓人凹坑表面積之比即為維氏硬度。測(cè)定各硬度都有嚴(yán)格的規(guī)定與儀器，例如顯微維氏硬度計(jì)等，測(cè)定時(shí)應(yīng)按標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。耐火磚的硬度取決于其晶體結(jié)構(gòu)、化學(xué)結(jié)合強(qiáng)度、材料的密度以及處理工藝等許多因素。耐火磚是一個(gè)多相體，它由骨料及基質(zhì)構(gòu)成，常含有不同的物相。因此，用顯微硬度計(jì)測(cè)得的硬度并不能代表耐火磚的硬度。實(shí)際上，測(cè)定耐火磚硬度的意義并不大。耐火磚的耐磨性可能更有實(shí)際意義。二、耐火磚的耐磨性耐磨性材料的耐磨性是指材料抵抗磨損的能力。摩擦學(xué)將磨損定義為：“物體相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，相對(duì)運(yùn)動(dòng)表面的物質(zhì)不斷損失或產(chǎn)生殘余變形稱為磨損。”就耐火磚而言，常見(jiàn)的是煅燒物料或含固體粒子的氣流對(duì)材料的磨損。前者如水泥回轉(zhuǎn)窯、高爐上部?jī)?nèi)襯以及焦?fàn)t焦化室等；后者如流化床鍋爐內(nèi)壁、旋風(fēng)分離器內(nèi)壁等。耐火磚的耐磨性是抵抗這些物料磨損的能力。

我國(guó)規(guī)定耐火磚耐磨性的測(cè)定方法采用美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)方法(ASTM)。其原理是：將規(guī)定形狀與尺寸的試樣垂直面對(duì)噴砂管，用壓縮空氣將磨損介質(zhì)通過(guò)噴砂管吹到試樣上，測(cè)得磨損前后質(zhì)量的變化。按下式計(jì)算耐火磚的磨損量：A=(M1-M2)／B=M／B式中A——耐火磚的磨損量，cm3。M1——檢驗(yàn)以前的試樣質(zhì)量，g；M2——檢驗(yàn)以后的試樣質(zhì)量，g；B——試樣的體積密度，g／cm3；M——試樣的損失質(zhì)量，g。影響耐火磚耐磨性的因素很多，主要包括下列幾個(gè)方面。1、硬度。通常認(rèn)為硬度是衡量材料耐磨性的重要指標(biāo)。材料越硬其耐磨性也越好，但在沖擊磨損很大的情況下，硬度影響并不一定非常大。前面提到耐火磚為非均質(zhì)體，各部分的硬度可能不同。對(duì)于包含有剛玉磚、碳化硅磚，如果結(jié)合強(qiáng)度足夠，當(dāng)硬度小的易磨損材料磨損后，這些高硬度的材料仍能抵抗對(duì)耐火磚的磨損。2、晶體結(jié)構(gòu)與晶體的互溶性。具有某種特定晶體結(jié)構(gòu)的材料有較好的耐磨性，如具有密排六方結(jié)構(gòu)的鈷的摩擦系數(shù)小，耐磨損。冶金上互溶性差的金屬之間的耐磨性也好。3、強(qiáng)度。耐火磚的使用過(guò)程中會(huì)碰到大量的沖擊磨損，因此，高強(qiáng)度的耐火磚抗磨損的能力強(qiáng)。4、體積密度。體積密度大，顯氣孑L率低的耐火磚抗磨損能力高。5、溫度。溫度對(duì)材料的硬度、互溶性及反應(yīng)性等有影響，因而間接影響耐火磚的耐磨性。通常，隨溫度的升高，硬度下降，互溶性及反應(yīng)性提高，材料的耐磨性下降。耐火磚是在高溫下使用的，高溫下的耐磨性很重要�？蓪⒃嚇臃湃霠t子中按常溫測(cè)定辦法測(cè)定耐火磚在高溫下的耐磨性。6、氣氛。與溫度的影響相似，氣氛影響材料之間的互溶性與反應(yīng)性，從而影響其耐磨性。嚴(yán)格地講，耐火磚的耐磨性不屬于物理性質(zhì)，而應(yīng)歸人使用性能中，但它與硬度有密切關(guān)系。

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