中國古代便開始了對(duì)耐火材料制造技術(shù)的探索，發(fā)展至今，材料也實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)代化的施工工藝，整體趨勢(shì)朝著高純度化、致密化、精密化等發(fā)展。現(xiàn)代化的耐火材料以其耐火度不低于1580℃而得名，不僅如此，它還具有良好的抗熱沖擊力和化學(xué)腐蝕力，其他物理性質(zhì)表現(xiàn)良好。近三十年，國內(nèi)大力加強(qiáng)對(duì)耐火材料的研發(fā)，其生產(chǎn)也擁有足夠的動(dòng)力，毋庸置疑，耐火材料促進(jìn)了工業(yè)的生產(chǎn)效率，加強(qiáng)粗鋼產(chǎn)量、有色金屬生產(chǎn)效率，帶動(dòng)工業(yè)步入現(xiàn)代化。
一、耐火材料性質(zhì)
(一)結(jié)構(gòu)性質(zhì)
1.吸水率。通常情況下，吸水率、氣孔率等與密度有關(guān)的性質(zhì)是材料基本屬性判斷方法之一，也是鑒定該材料的重要依據(jù)。耐火材料的吸水率由開口氣孔吸收質(zhì)量和該材料干燥質(zhì)量決定，二者相比即可得出最終結(jié)果。一般而言，材料吸水率越強(qiáng)，煅燒質(zhì)量越差，反之，當(dāng)材料的煅燒質(zhì)量越好時(shí)，可以初步判定其吸水質(zhì)量較差。
2.氣孔率。與吸水率一樣，氣孔率是一項(xiàng)重要的耐火材料鑒定實(shí)驗(yàn)。材料物體中所包含的氣孔可分為以下三種：開口氣孔、貫通氣孔、閉口氣孔，這三種氣孔的不同之處在于氣孔兩端與外界的連接方式。開口氣孔的一端與外界保持連通，而另一端則被封閉，這一結(jié)構(gòu)能夠促使開口氣孔有效儲(chǔ)存水分等液體，與材料的吸水率密切相關(guān);貫通氣孔正如其名，氣孔兩端都能與外界氣體保持聯(lián)系，液體可以直接通過這一氣孔流出;閉口氣孔兩端都不與外界接觸。在目前所接觸到的各色材料中，貫通氣孔和開口氣孔所占比例較大，從而影響材料的功能和屬性。耐火材料的物理屬性需要根據(jù)這二者氣孔的比重來判定。
3.真密度。通過多孔材料的質(zhì)量與真體積的對(duì)比，真密度可以很好反映材料成分的純度，尤其適用于多孔材料，并預(yù)判該材料在長時(shí)間使用后的變化。真密度一般采用以下測(cè)定方式：首次，研磨需要測(cè)定的物體樣品，使其成粉末狀后稱重，獲得稱量比重瓶質(zhì)量，隨后再在其中加入式樣，進(jìn)行第二次稱量，最終二者稱量之差極為其干燥式樣m1;其次，利用液體，將式樣放入液體比重瓶后稱量，得到m2，隨后將比重瓶裝滿液體，再次進(jìn)行稱量，得到數(shù)值m3，這時(shí)，真密度的計(jì)算公式則為
其中，PL為所裝液體在該溫度下的密度，P為真密度。
4.其他。體積密度主要用于估測(cè)材料的質(zhì)量水平，通過材料本身的干燥質(zhì)量與總體積的對(duì)比得出。透氣度是指材料在一定壓差下，氣體通過材料的性能，這一物理性質(zhì)在很大程度上由氣孔決定，包括結(jié)構(gòu)、數(shù)量等。透氣度性能較高，耐火材料熱損失也會(huì)隨之增高，換言之，物體透氣度越差，耐火材料越好。
(二)力學(xué)性質(zhì)。
耐壓強(qiáng)度是指材料不損害的臨界情況下所能承受的負(fù)荷，這一數(shù)值受到多種因素影響，如溫度、壓強(qiáng)等，為了使數(shù)值更加精確，耐壓強(qiáng)度又細(xì)分為高溫和常溫兩種，代表不同的環(huán)境下物體材料的性能。抗折強(qiáng)度凸顯了物體各邊在不發(fā)生彎曲的前提下所能承受的應(yīng)力值，這一力學(xué)性質(zhì)同樣受到溫度的影響，被細(xì)分為高溫和常溫兩種。耐磨性展示的是材料對(duì)強(qiáng)烈氣流或較為堅(jiān)硬物體沖撞下的抵抗能力，這一強(qiáng)度主要受到物體材料所使用的顆粒、密度有關(guān)。
(三)熱學(xué)性質(zhì)。
熱學(xué)性質(zhì)分為熱膨脹、熱容、熱導(dǎo)率、溫度傳導(dǎo)性等，這些熱學(xué)性質(zhì)決定了耐火材料是否能夠投入使用和其使用時(shí)期。大多數(shù)物體都存在熱脹冷縮的現(xiàn)象，耐火材料也是如此，當(dāng)溫度增高時(shí)，材料的體積會(huì)隨之膨脹，并吸收熱量改變自身熱應(yīng)力的大小和分布，對(duì)耐火材料而言，熱膨脹能夠顯示該材料的抗熱震穩(wěn)定性。熱容指物體單位質(zhì)量每升高1K吸收的熱量，決定著物體材料在高溫環(huán)境下的設(shè)計(jì)、冷卻控制等，是一項(xiàng)關(guān)鍵的判斷屬性。熱導(dǎo)率側(cè)重于單位面積的熱流傳導(dǎo)速率，溫度傳導(dǎo)則展現(xiàn)溫度變化下一致性的能力。
二、耐火材料分類
耐火材料的分類一般有三種方式，其一，化學(xué)性質(zhì)。根據(jù)化學(xué)性質(zhì)的不同分為酸性、堿性、中性。酸性耐火材料原料由二氧化硅組成，這部分耐火材料容易在高溫環(huán)境下與其他堿性物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，例如：堿性耐火材料、堿性溶液等。堿性耐火材料原料大多是氧化鎂和氧化鈣，與酸性耐火材料一樣，高溫下容易與其他酸性材料發(fā)生反應(yīng)，例如：酸性溶液、酸性耐火材料等。相對(duì)前兩種化學(xué)性質(zhì)的耐火材料，中性耐火材料能夠在高溫環(huán)境下依舊保持其穩(wěn)定性，鮮少與其他物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)。其二，生產(chǎn)方式，耐火材料常見生產(chǎn)方式分為機(jī)壓、手工、熔鑄、澆筑等，這些材料通過加工生產(chǎn)后各自具備優(yōu)勢(shì)，適用于不同的工作環(huán)境。其三，供貨形態(tài)，目前的材料可按其形態(tài)分為定型和非定型兩種，定型耐火材料一般具備固定的外觀和體積，且不會(huì)隨著使用時(shí)間、工作溫度環(huán)境等發(fā)生變化。非定型耐火材料往往由粗骨料、細(xì)粉等混合，整體性能并不固定，且具有較強(qiáng)的可塑性。為了使其達(dá)到特定的性能，參與制作的人員可以使用定量的有機(jī)物、金屬物質(zhì)等，甚至可以加入纖維材料，達(dá)到預(yù)期性能。
三、耐火材料的應(yīng)用
(一)使用過程損壞機(jī)理。耐火材料受損機(jī)制可分為以下四種：其一，內(nèi)應(yīng)力，在使用過程中，耐火材料會(huì)因溫度變化而產(chǎn)生較大的內(nèi)應(yīng)力，這一力學(xué)負(fù)荷會(huì)對(duì)磚砌體造成不可逆轉(zhuǎn)的損害，常見的后果有變形、裂縫。其二，熔融，當(dāng)操作不慎造成工作環(huán)境溫度升高后，局部區(qū)域的材料會(huì)因高溫出現(xiàn)軟化現(xiàn)象，當(dāng)溫度過高時(shí)，甚至?xí)霈F(xiàn)熔滴，導(dǎo)致砌體傾倒。其三，氣相沉積，堿性耐火材料制作中，部分金屬經(jīng)歷分解、氧化后沉積在材料的氣孔和砌縫中。其四，外力作用，爐窯中的物體往往會(huì)在運(yùn)動(dòng)移動(dòng)中發(fā)生碰撞和沖擊，這些外力因素會(huì)使?fàn)t窯內(nèi)壁的耐火材料產(chǎn)生嚴(yán)重的磨損后逐漸失效。
(二)耐火材料應(yīng)用原則。在使用過程中，為了確保耐火材料更好發(fā)揮其效用，應(yīng)提前做好爐窯的結(jié)構(gòu)及使用需求，一方面要熟悉爐窯的各環(huán)節(jié)的工作特點(diǎn)，另一方面還要記錄各個(gè)工作階段出現(xiàn)的溫度。另外，不同耐火材料的特點(diǎn)不一，其使用范圍也十分有限，因此，在選擇合適材料時(shí)理應(yīng)針需求，結(jié)合材料的利弊做出最優(yōu)選擇。除此以外，在大規(guī)模使用耐火材料時(shí)，應(yīng)該結(jié)合其經(jīng)濟(jì)性和預(yù)期造價(jià)進(jìn)行選擇，并考慮運(yùn)輸、儲(chǔ)存等成本，做好合理安排。
(三)耐火材料實(shí)際運(yùn)用。耐火材料因其出眾的抗侵蝕、抗高溫等特性，廣泛應(yīng)用在工業(yè)、科研、國防等行業(yè)中，在鋼鐵冶金上也有不俗的表現(xiàn)，例如，耐火材料能夠在鐵水處理、路外精煉上降低其工作風(fēng)險(xiǎn)，并提升鋼鐵生產(chǎn)質(zhì)量和數(shù)量，有效改善了生產(chǎn)效率。除此以外，耐火材料在其他金屬冶煉中也有不容忽視的地位，為鋁、銅、鉛等金屬行業(yè)做出了重大貢獻(xiàn)。
四、結(jié)束語
伴隨著我國綠色生產(chǎn)理念的推廣，耐火材料也在生產(chǎn)中凸顯資源節(jié)約型、綠色環(huán)保型等優(yōu)勢(shì)。盡管現(xiàn)階段還存在質(zhì)量不夠穩(wěn)定、高效新產(chǎn)品不足、壽命短等問題，但這也不影響耐火材料的生產(chǎn)地位，現(xiàn)如今，國內(nèi)耐火材料的發(fā)展在原料、質(zhì)量、品種、材料等逐一完善，經(jīng)過行業(yè)人士共同努力后，耐火材料勢(shì)必在國民生產(chǎn)中形成舉足輕重的地位。
