定形耐火材料

前面将具有—定形状的制品称为定形耐火材料，也可以称作耐火砖。它可分成为标准耐火砖和异型耐火砖。特大型碳质砖称为碳块。将耐火砖适当的组合就可以用于建筑炉顶，炉墙及炉底等等。

(1)硅酸铝系(SiO2—A12O3)耐火砖

硅酸铝系耐火原料制的耐火砖，从耐火砖成分上来说是从硅砖到刚玉砖逐渐变化的。

a．硅砖

以石英(SiO2)为主要成分的酸性耐火砖，由各种天然的石英岩，石英砂作原料。从矿物学上看，它们是石英晶体的集合体。以573℃的温度为界，石英有两种结晶不同的同素异晶体：低温型的和高温型的。在结晶变化时，伴随有很大的体积变化并产生裂纹。为了防止这种情况的发生，必须通过长时间的高温处理，使其成为另两种稳定的同素异晶体——鳞石英和方石英。

硅砖是酸性耐火材料，当然具有耐酸性渣的作用，但对碱性渣也有较好的抗蚀性。虽然高温时强度很大，但在低于赤热温度时，在温度急剧变化的条件下强度变弱，这点值得注意。

最新的称为熔融石英的耐火材料，是将石英熔融后得到的玻璃破碎后再经成形烧结制戍的。由于热膨胀率特别小，抗温度急变的能力强，所以用于热风炉支管的内衬和连铸用的浸入式水口。

b．粘土耐火砖

成分为硅酸铝系，三氧化二铝的含量在50％以下。在日本，根据使用原料分为蜡石砖和粘土砖两种。

(a)蜡石砖

蜡石砖是以叶蜡石(Al2O3·4SiO2·H2O)为主要矿物成分制成。其他还含有石英、高岭土，绢云母等原料。虽然耐火度较低，但烧成容易，价格低，得到了广泛的使用。

(b)粘土砖

以高岭土(A12O3·2SiO2·2H2O)为主要成分的耐火粘土经—次煅烧后，除去水分得到的粘土熟料。用粘土熟料为原料制成的砖就是粘土砖。粘土砖的主要矿物成分是莫来石(3A12O3·2Si02)，A12O3含量越高耐火度就越高。从普通粘土砖到高级粘土砖，范围很广，是生产量最大的普通耐火材料。添加少量的碳化硅，可以提高砖的耐磨性和热传导性。

c．氧化铝质砖

硅酸铝系的耐火砖，三氧化二铝的含量超过50％的属于这—类。A12O3含量在90％以下的为高铝砖，90％以上的为纯三氧化二铝(刚玉)砖。A12O3含量越多，耐火度、机械强度、热传导率及抗蚀性等等就越高。但是，没有—定的烧成温度及足够长的烧成时间，就不能得到合适的结构组织，所以不能仅仅根据化学成分来判断制品的质量。

它的电熔砖以莫来石和刚玉矿物为主要成分，耐火砖的密度高，用于要求特殊的耐蚀性的场合。

(2)锆质砖

主要矿物成分是锆石(ZrO2·SiO2)，因为锆石大约在1600℃以上受热分解成二氧化锆(ZrO2)和二氧化硅(SiO2)，所以存在耐火砖的强度低的问题。它是弱酸性耐火材料。

(3)碳素系耐火砖

这里，将含有炭素(C)的耐火砖分类如下：

a．碳化硅质耐火砖

它以人工合成原料碳化硅为主要成分。凡是以耐火粘土作结合剂，含有80—90％碳化硅的，均称为粘土结合型碳化硅砖，将碳化硅的粗颗粒用微细再结晶的方法结合成的制成品称为再结晶质或自结合型碳化硅砖。虽然在高温下，SiC在氧化性气氛中氧化成SiO2，但因反应速度很慢，因此不必担心。可是当有水蒸气或氧化促进剂共存时就不行了。碳化硅砖的导热性非常高，耐磨性和耐高温性都很好。

b．碳质耐火砖

碳质砖可分为用耐火粘土作结合剂的粘土砖和利用沥青，焦油作结合剂的碳素结合质砖，根据主要原料可分成无定形碳质砖，天然石墨质砖，人造石墨质砖。这些砖都只能在还原性气氛中使用。这些砖高温耐压强度和热传导性非常大，耐急冷急热性好。石墨砖为结晶碳，价格高，所以只用电弧炉等特殊的用途。

最近为了制造连铸用的浸入式水口，研制了石墨三氧化二铝质耐火材料。还研制了各种烧成砖和以后要谈到的白云石砖中浸透焦油，以获得—部分碳质耐火材料的性质的新技术。

(4)铬镁系耐火砖

凡采用铬铁矿及镁砂为原料的耐火材料都应归入该系。因此其成分范围很广，但近来倾向于使用高氧化镁的耐火材料。

a．铬质耐火砖

以铬铁矿(FeO•Cr2O3)为主要原料的中性耐火材料，与氧化铁反应后，产生膨胀裂坏，荷重软化点降低，易受周围气氛的影响，这是它的不足之处。如将铬铁矿与氧化镁(MgO)混合可以弥补这些缺点。

b．铬镁质耐火砖

与镁铬质耐火砖在铬铁矿中加入不到50％的氧化镁的砖称铬镁砖，把添加50％以上氧化镁的砖称作镁铬砖。氧化镁多则碱性强。这些耐火砖可用烧成，不烧，融铸三种方法制得。耐火材料所用的MgO原料有用天然菱镁矿(MgCO2)高温烧成得到的镁砂，而最近大部分使用从海水中用化学方法提取的海水镁砂，或将其熔融的熔融氧化镁。

c．镁砖

以MgO为主要成分的典型耐火材料。有烧成砖，不烧砖，融铸砖三种。因为对铬镁砖，镁铬砖，镁砖来说，SiO2，CaO等杂质多时，对荷重软化点，耐蚀性都是十分不利的，所以最近制造了这类杂质特别少的，在1700℃以上高温烧成的直接结合砖，它的高温强度及耐蚀性都非常好。

(5)白云石耐火砖是

—种典型的碱性耐火材料。原料是天然白云石(CaC03•MgCO3)高温煅烧后得到的烧结白云石。最近已大部分使用合成白云石烧块。它们的CaO与MgO成分可以任意调节。CaO及MgO都容易与水反应生成氢氧化物，尤以CaO为甚，这称为水化现象。反应伴随有很大的体积膨胀而造成材料的破坏，为了使之稳定可以加入二氧化硅及氧化铁，经高温反应减少游离的CaO，得到稳定的白云石砖。虽然杂质含量增多，耐蚀性差，但机械强度高。若在气孔中浸透焦油制成焦油白云石砖，可提高在还原性气氛中的耐蚀性。

半稳定型白云石砖虽然含有较多的游离CaO，但可涂覆焦油及树脂以防止水化。与前者相比，价格低，耐蚀性强但机械强度差，不易保存。其中又可分为经低温还原煅烧以去除焦油中挥发分的，和不去除挥发分的两种。