工業(yè)爐用耐火材料選擇
工業(yè)爐爐襯設(shè)計(jì)中的一個(gè)重要組成部分。耐火材料的耐火度通常規(guī)定在1580℃以上。設(shè)計(jì)時(shí)要了解耐火材料的特性和爐襯的使用要求，并作定量計(jì)算，以期設(shè)計(jì)成品在技術(shù)上先進(jìn)，在經(jīng)濟(jì)上合理。
材料分類 耐火材料品種繁多，可按制造工藝分為定型耐火制品和不定形耐火材料。
定型耐火制品 有一定形狀的成型耐火制品，其中在350℃時(shí)的熱導(dǎo)率小于0.70W／(m?K)者特稱為隔熱耐火制品。定型耐火制品按成型工藝分成燒成磚、不燒磚和電熔鑄磚等。按化學(xué)特性及礦物組成分為：(1)酸性磚。指SiO2含量在93％以上的硅磚和輕質(zhì)硅磚以及SiO2含量在50％以上(其余為Al2O3等礦物)的粘土質(zhì)耐火磚。*后一種也稱為半酸性磚。(2)中性磚。一般指高鋁磚(微酸性)和鉻磚(微堿性)；(3)堿性磚。以MgO、CaO為主要成分的鎂磚、鎂鋁磚、鎂鉻磚和白云石磚等。(4)特種磚。具有高熔點(diǎn)的、化學(xué)穩(wěn)定性和抗熱震性好的、高溫強(qiáng)度大的等特殊性能的材料。通常包括純氧化物、非氧化物和金屬陶瓷等制品，如鋯英石磚、碳化硅磚、棕剛玉–碳化硅磚等。
高溫耐火纖維也屬于這一類。
不定形耐火材料 由耐火骨料、結(jié)合劑、添加劑混合而成的耐火材料。有的以交貨狀態(tài)直接施工，有的與某些液體調(diào)配后施工。不定形耐火材料有致密的和隔熱的兩種，按硬化過(guò)程和結(jié)合劑的性質(zhì)分為陶瓷結(jié)合(在煅燒過(guò)程中由于燒結(jié)而硬化)，水硬性結(jié)合(在常溫下凝結(jié)并通過(guò)水化反應(yīng)而硬化)，化學(xué)結(jié)合(在常溫下或低于陶瓷結(jié)合的溫度下通過(guò)化學(xué)反應(yīng)而不是水化反應(yīng)而硬化)，有機(jī)結(jié)合(在常溫下或稍高一些溫度下粘結(jié)或硬化)四類。
不定形耐火材料也可以按使用類型分成整體構(gòu)筑材料和修補(bǔ)用材料、砌筑和接縫材料、耐火涂抹料三類。
整體構(gòu)筑材料和修補(bǔ)用材料包括：(1)耐火搗打料?？梢灾苯邮┕せ蚺c某些液體調(diào)配后使用，以搗打方式施工，大多在高于常溫的加熱作用下硬化。(2)耐火可塑料。以具有可塑性的軟坯或不規(guī)則形狀的料團(tuán)交貨，可直接使用，以搗打、震動(dòng)、壓制或擠壓方式施工，在煅燒過(guò)程中硬化。(3)耐火澆注料。以干料交貨，加水或與其它液體調(diào)配后使用，以澆注、震動(dòng)、搗固方式施工，必要時(shí)用夯實(shí)的方式施工，無(wú)需加熱即可凝結(jié)并硬化。(4)耐火噴涂料。專門制備的一種混合料，供風(fēng)動(dòng)機(jī)具或機(jī)械噴射方式施工，硬化特性可分屬前三種中的一種。
砌筑和接縫材料即耐火泥漿。用抹刀或類似工具施工，也可用于灌縫或浸蘸砌塊，分水硬性結(jié)合、陶瓷結(jié)合和化學(xué)結(jié)合三種。
耐火涂抹料是由細(xì)骨料、結(jié)合劑組成的混合料。各種結(jié)合劑均可使用，含水(或其它液體)量一般比耐火泥漿高，以手工、風(fēng)動(dòng)機(jī)具或機(jī)械噴射方式施工。
在上述分類法的基礎(chǔ)上再進(jìn)一步按混合料主要成分的性質(zhì)和(或)決定混合料特性的骨料分類并據(jù)此命名，如高鋁質(zhì)耐火可塑料、粘土質(zhì)低水泥耐火澆注料和剛玉質(zhì)超低水泥耐火澆注料等。
與定型耐火制品相比，不定形耐火材料的優(yōu)點(diǎn)是：(1)工廠占地面積小，不需要成型和燒成工序，能源消耗很少，投資和經(jīng)營(yíng)費(fèi)用低。(2)可以明顯減少異型磚的品種和數(shù)量，便于備料和施工。(3)爐襯整體性好，提高了強(qiáng)度和氣密性，減少熱損失。(4)配置了金屬或陶瓷錨固件、或再加不銹鋼纖維增強(qiáng)后，可提高抗機(jī)械振動(dòng)和抗熱震能力，還可以局部修補(bǔ)損壞部分。(5)便于儲(chǔ)存和運(yùn)輸，有利于筑爐施工機(jī)械化。只是施工管理必須嚴(yán)格，否則將影響爐襯的理化性能和壽命。有時(shí)將不定形耐火材料制成預(yù)制構(gòu)件使用。
材料選用 耐火制品和致密的不定形耐火材料主要用于高溫爐爐襯的耐火層，隔熱耐火制品和輕質(zhì)澆注料除了用于中溫爐爐襯的耐火層外，一般用在高溫爐爐襯的耐火層和隔熱層之間，或直接作中低溫爐爐襯的隔熱層。用單一耐火材料作爐襯的情況不多，常見的是復(fù)合爐襯：*內(nèi)層以耐火性能為主，其余各層以隔熱性能為主。有時(shí)將硅藻土磚也列入隔熱耐火制品。隔熱層不僅減少散熱損失和蓄熱損失，還可提高爐子的升溫速度和冷卻速度，以及爐子的效率、作業(yè)率和產(chǎn)量。此外還簡(jiǎn)化了爐子結(jié)構(gòu)并減輕了爐子自重。
耐火材料的性能有三個(gè)方面：(1)力學(xué)性能。如耐壓強(qiáng)度、抗折強(qiáng)度。(2)化學(xué)性能。如抗渣性、與可控氣氛的反應(yīng)。(3)物理性能。如體積密度、耐火度、荷重軟化溫度、熱膨脹率、重?zé)€變化率、熱震穩(wěn)定性、熱導(dǎo)率和比熱容等(表1～3)。根據(jù)耐火材料的用途，從綜合比較需要的各種性能著手，分別選擇若干種耐火材料，*后根據(jù)投資和經(jīng)濟(jì)效益予以確認(rèn)。鑒于某些重要指標(biāo)(如使用壽命)不易定量計(jì)算，只能在選材時(shí)按優(yōu)先程度進(jìn)行排列與比較，因此設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)與使用經(jīng)驗(yàn)在選材中仍然起相當(dāng)作用。根據(jù)爐子的設(shè)計(jì)條件和需考慮的因素，將耐火材料的相應(yīng)特性歸納為表4。按使用部位的不同，選材時(shí)需要考慮的材料特性見表5。爐用耐火材料的發(fā)展趨勢(shì)是品種多樣化、材料上等化和能夠節(jié)約能源。隨著生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展，耐火纖維除了已用于爐襯的耐火隔熱層外，耐高溫的耐火纖維制品正逐步推廣用于爐襯的耐火層。選材的目標(biāo)是：根據(jù)爐子的類型和不同的使用部位選擇合適的耐火材料品種，同時(shí)改進(jìn)爐子結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，構(gòu)筑多層復(fù)合爐襯，使不同溫度區(qū)域的各層材料接近同期失效，從而延長(zhǎng)爐襯整體使用年限。相同使用條件下有不同材料可供應(yīng)用時(shí)，應(yīng)優(yōu)先使用經(jīng)濟(jì)效益好的材料。