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耐火磚的礦物組成

耐火磚是礦物組成體。耐火磚的性質是其組成礦物和微觀結構的綜合反映。耐火磚的礦物組成取決于它的化學組成和工藝條件。化學組成相同的耐火磚，由于工藝條件的不同，所形成礦物相的種類、數量、晶粒大小和結合情況的差異，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構和性質不同的兩類礦物－磷石英和方石英，使耐火磚的某些性質會有差異。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，亦會對耐火磚性質有顯著的影響（如熔融耐火磚）。 耐火磚一般是多項組成體，其中的礦物相可分為兩類，即結晶相和玻璃相。主晶相是指構成耐火磚結構的主體且熔點較高的晶相。主晶相的性質、數量和其間結合狀態直接決定著耐火磚的性質。基質是指耐火磚中大晶體或骨料間隙中存在的物質。基質對耐火磚的性質（如高溫特性和耐侵飾性）起著決定性的影響。在使用時耐火磚往往先從基質部分開始損壞，采用調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。絕大多數耐火磚（除少數特高耐火磚外），按其主晶相和基質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，基質多為細微的結晶體，如鎂質耐火磚、鉻鎂耐火磚等堿性耐火磚。這些耐火磚在高溫燒成時，產生一定數量的液相，但是液相在冷卻時并不形成玻璃，而是形成結晶性基質，將主晶相膠結在一起，基質晶體的成分不同于主晶相。 耐火磚的顯微組織結構有兩種類型。一種是由硅酸鹽（硅酸鹽晶體礦物或玻璃體）結合物膠結晶體顆粒的結構類型，另一種是由晶體顆粒直接交錯結合成結晶網，例如高純鎂耐火磚，這種直接結合結構類型的耐火磚的高溫性能（高溫力學強度、抗渣性或熱震穩定性等）較前一種優越得多；因此具有廣闊得發展前景。

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的比例在不斷上升。現在，日本的連鑄比已達到 以上。在鋼種高級化的進程中，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。為了研制出復雜和高精度形狀的加工技術，要保證全部制品的質量水平，無缺陷的檢查技術等功能性耐火磚的諸技術被廣泛采用。

二、耐火磚的致密化在精密化和微細化方面，耐火磚的大型化，長尺寸化（長度達700mm，800mm甚至1000mm）乃至致密化，都對高強度的制品提出了更高的要求；在生產技術方面充實了高壓成型、高溫燒成的設備和技術。裝備了附有真空裝置的具有幾千萬牛壓力的油壓或摩擦壓磚機，具有1800℃～1850℃高燒成溫度的高溫隧道窯等。但是，致密化的技術與其他技術不同，它是在傳統技術的延伸上發展起來的。

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重要指標。一般情況下，材料的硬度越高，其耐磨性及抗沖刷能力會越強。衡量與測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，或者標準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。研磨是指通過材料的摩擦損耗來判斷其硬度。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。莫氏硬度是由德國礦物學家莫斯(Fredevich Mchs)提出的。用來表示材料的相對硬度，以硬的天然金剛石的硬度為標準，定為10級，其他材料的硬度在1～10級之問，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，保持一段時間后去載荷，以負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以內的載荷施加于一個頂角為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。測定各硬度都有嚴格的規定與儀器，例如顯微維氏硬度計等，測定時應按標準進行。耐火磚的硬度取決于其晶體結構、化學結合強度、材料的密度以及處理工藝等許多因素。耐火磚是一個多相體，它由骨料及基質構成，常含有不同的物相。因此，用顯微硬度計測得的硬度并不能代表耐火磚的硬度。實際上，測定耐火磚硬度的意義并不大。耐火磚的耐磨性可能更有實際意義。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。摩擦學將磨損定義為：“物體相對運動時，相對運動表面的物質不斷損失或產生殘余變形稱為磨損。”就耐火磚而言，常見的是煅燒物料或含固體粒子的氣流對材料的磨損。前者如水泥回轉窯、高爐上部內襯以及焦爐焦化室等；后者如流化床鍋爐內壁、旋風分離器內壁等。耐火磚的耐磨性是抵抗這些物料磨損的能力。

我國規定耐火磚耐磨性的測定方法采用美國標準方法(ASTM)。其原理是：將規定形狀與尺寸的試樣垂直面對噴砂管，用壓縮空氣將磨損介質通過噴砂管吹到試樣上，測得磨損前后質量的變化。按下式計算耐火磚的磨損量：A=(M1-M2)／B=M／B式中A——耐火磚的磨損量，cm3。M1——檢驗以前的試樣質量，g；M2——檢驗以后的試樣質量，g；B——試樣的體積密度，g／cm3；M——試樣的損失質量，g。影響耐火磚耐磨性的因素很多，主要包括下列幾個方面。1、硬度。通常認為硬度是衡量材料耐磨性的重要指標。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體，各部分的硬度可能不同。對于包含有剛玉磚、碳化硅磚，如果結合強度足夠，當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耐火磚的磨損。2、晶體結構與晶體的互溶性。具有某種特定晶體結構的材料有較好的耐磨性，如具有密排六方結構的鈷的摩擦系數小，耐磨損。冶金上互溶性差的金屬之間的耐磨性也好。3、強度。耐火磚的使用過程中會碰到大量的沖擊磨損，因此，高強度的耐火磚抗磨損的能力強。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。溫度對材料的硬度、互溶性及反應性等有影響，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。可將試樣放入爐子中按常溫測定辦法測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性，從而影響其耐磨性。嚴格地講，耐火磚的耐磨性不屬于物理性質，而應歸人使用性能中，但它與硬度有密切關系。

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