耐火材料的定义及分类

耐火材料是指耐火度不低于1580℃的无机非金属材料，是用作高温窑炉等热工设备的结构材料，以及用作工业高温容器和部件的材料，并能承受相应的物理化学变化及机械作用。

耐火材料是以铝矾土、硅石、菱镁矿、白云石等天然矿石为原料经加工后制造的耐高温结构材料。除天然原料外，现在，采用某些工业原料和人工合成莫来石、尖晶石、碳化硅等原料制造的耐火材料也日益增多。用于纯金属或特殊合金的熔炼以及高温技术方面制造氧化物和难熔化合物的耐火材料，也得到了很大的发展。这些耐火材料构成了品种繁多而庞杂的耐火材料体系。不同的耐火材料有不同的组成、制备工艺、结构特征和使用性能;同样组成的耐火材料也可以有不同的制备工艺和外观形状。因此，为便于研究和合理使用，有必要对耐火材料进行科学的分类。根据不同的观点，有多种分类方法。

①按组成分

可分为硅质制品、硅酸铝质制品、镁质制品、白云石(质)制品、铬质制品、碳质制品、锆质制品、纯氧化物制品及非纯氧化物制品等。这种分类方法能表征各种材料的基本组成和特性，在生产、使用和科学研究上均有实际意义。表1列出了按化学组成分类的各种耐火材料。

②按工艺方法分

可分为泥浆浇注制品、可塑成形制品、半干压成形制品、由粉状非可塑料捣固成形制品、由熔融料浇注的制品、经喷吹或拉丝成形的制品及由岩石锯成的天然制品等。这种分类方法直观地表明了耐火材料制品的工艺特征。

③按耐火度分

可分为普通耐火材料制品，其耐火度为15801770℃;.高级耐火材料制品，其耐火度为17702000℃;特级耐火材料制品，其耐火度在2000℃以上。这种分类方法表明了耐火材料的高温使用性能。

④按耐火材料的外形分

可分为定形耐火材料制品，如烧成砖、电熔砖(熔铸砖)、耐火隔热砖以及实验和工业用坩埚、器皿等特殊制品;不定形耐火材料制品，简称散装料，在使用地点才制成所需要的形状并进行热处理，如浇注料、捣打料、投射料、喷射料、耐火泥等;耐火纤维，如铝纤维、硅酸铝纤维等使用时一般经过二次加工成毯、毡、板、绳、组合件和纤维块制品。这种分类方法直观地反映了耐火材料的外形。

1、硅质耐火材料

硅质耐火材料是指以SiO2为主要成分的耐火材料。主要制品有硅砖、不定形硅质耐火材料及石英玻璃制品。

硅质耐火材料为典型的酸性耐火材料。其矿物组成：主晶相为鳞石英和方石英，基质为石英玻璃相。硅质耐火材料对酸性炉渣抵抗能力强，但受華性渣强烈侵蚀;荷重软化温度高;残余膨胀保证了砌筑体具有良好的气密性和结构强度;耐磨、导热性好;热稳定性低，耐火度不高，因此限制了其广泛的应用。硅砖主要用于焦炉、玻璃熔窑、酸性炼钢炉及其热工设备。

2、镁质耐火材料

镁质耐火材料是指以菱镁矿、海水镁砂和白云石等作为原料，以方镁石为主晶相，MgO含量在80%85%以上的耐火材料。镁质耐火材料属碱性耐火材料，抵抗碱性物质的侵蚀能力较好，耐火度很高，是炼钢碱性转炉、电炉、化铁炉、许多有色金属火法冶炼中使用广泛且重要的一类耐火材料，也是玻璃蓄热室、水泥窑和陶瓷窑炉高温带常用的耐火材料。

镁质耐火材料产品可分为冶金镁砂和镁质制品两大类。按化学组成及用途可分为冶金镁砂、镁砖、镁硅砖、镁铝砖、镁钙砖、镁碳砖及其他品种等。其性能受CaO/SiO2比和杂质的影响很大。高纯镁砖的荷重软化点和耐热震性都远较一般镁砖为好。耐火度高，对碱性渣和铁渣有很好的抵抗性，是一种重要的高级耐火材料。镁质制品多用烧结法生产，烧成温度一般在15001800℃之间，另外，也可以加化学结合剂，制成不烧砖和不定形耐火材料。

3、熔铸耐火材料

熔铸耐火材料指原料及配合料经高温熔化后浇铸成一定形状的制品。配合料的熔融方法有电熔法和铝热法两种。电熔法即在电弧炉或电阻炉中熔化配合料。铝热法是利用铝热反应(2Al+Fe2O3→2Fe+Al2O3+Q)放出的热量将配合料熔化。电熔法是目前生产熔铸耐火材料的主要方法。

熔铸耐火制品的种类很多，目前应用广泛的是熔铸锆刚玉砖。其他熔铸制品有熔铸莫来石砖、熔铸锆莫来石砖;熔铸刚玉砖、镁质、尖晶石及橄榄石质等熔铸制品。熔铸制品与烧结法制品相比，有以下特点：制品很致密，气孔少，密度大;机械强度高;高温结构强度大;导热性高，抗渣性好。

4、含碳耐火材料

含碳耐火材料是指以碳化物为主要组成的耐火材料，属中性耐火材料，分为碳质制品、石墨黏土制品和碳化桂制品二类。

含碳耐火材料的耐火度高(纯碳的熔融温度为3500℃，实际上在3000℃即开始升华。碳化硅在2200℃以上分解)，导热性和导电性均好，荷重变形温度和高温强度优异，抗渣性和抗热震性都比其他耐火材料好。但这一类制品都有易氧化的缺点。

碳质制品是以碳为主要成分，用焦炭、石墨或热处理无烟煤为原料，以含碳的有机材料为结合剂制得的制品。这类制品有以焦炭或无烟煤为主要成分的碳砖和经石墨化的人造石墨质和半石墨质碳砖。碳质制品具有良好的耐热性、抗侵蚀性、高温强度和高温导热性，目前主要用于高炉。

石墨黏土制品是以天然石墨为原料，以黏土作结合剂制得的耐火材料。它具有良好的导热性，耐高温，不与金属熔体作用，热膨胀小。这类制品有石墨黏土坩埚、蒸馏罐、铸钢用塞头砖、水口砖及盛钢桶衬砖等。其中生产多、应用广的是炼钢和熔炼有色金属的石墨黏土坩埚。

碳化硅制品是以碳化硅(SiC)为原料生产的高级耐火材料。其耐磨性和耐蚀性好，高温强度大，热导率高，热膨胀系数小，抗热震性好，近年来其应用领域不断扩大。碳化硅质制品目前钢铁冶炼中可用于盛钢桶内衬、水口、塞头、高炉炉底和炉腹、出铁槽、转炉和电炉出钢口、加热炉无水冷滑轨等方面。在有色金属(锌、铜、铝)冶炼中，大量用于蒸馏器、精馏塔托盘、电解槽侧墙、熔融金属管道、吸送泵和熔炼金属坩埚等。

5、轻质耐火材料

轻质耐火材料是指气孔率高、体积密度低、热导率低的耐火材料。轻质耐火材料的特点是具有多孔结构(气孔率一般为40%85%)和高的隔热性。在工业窑炉和其他热工设备上用作隔热材料。与一般耐火砖比较，抗渣蚀性、力学强度、耐磨损性较差，高温下体积收缩较大。

按体积密度分，轻质耐火材料可分为轻质砖、超轻质砖两类。体积密度在0.31.3g/cm3的为轻质砖;低于0.3g/cm3的为超轻质砖。

按使用温度，轻质耐火材料可分为低温、中温、高温三类。使用温度600900℃为低温隔热材料;9001200℃为中温隔热材料;超过1200℃的为高温隔热材料。

按制品形状分，轻质耐火材料可分为定形和不定形两类。定形的轻质耐火砖包括黏土质、高铝质、硅质以及某些纯氧化物轻质砖等;不定形轻质耐火材料，如轻质耐火混凝土等。

6、不定形耐火材料

不定形耐火材料是由合理级配的粒状和粉状料与结合剂共同组成的不经成型和烧成而直接使用的耐火材料。通常，把构成此种材料的粒状材料称为骨料，把粉状料称为掺合料，把结合剂称为胶结剂。这类材料无固定外形，可制成浆状、泥膏状和松散状，因而也统称为散状耐火材料。用此种耐火材料可构成无接缝的整体构筑物，故也称为整体耐火材料。

不定形耐火材料种类很多，分类方法也很多，一般按照化学成分性质可以分为碱性耐火材料、酸性耐火材料和中性耐火材料;按照化学成分可以分为硅质、硅酸铝、铝质、镁质、碳化硅质、铝碳等;按照结合方式可以分为水泥结合、化学结合、凝聚结合等;按照安装方式可以分为浇注料、可塑料、捣打料、喷涂料、预制件等。

钢铁行业所用耐火材料占耐火材料总量的70%左右。耐火材料的主要作用是承受高温、磨损、腐蚀等作用，保护热工设备钢结构完好，提供较好的工作条件。