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1、1,無機(jī)非金屬材料,傳統(tǒng)無機(jī)非金屬材料 陶瓷 水泥 玻璃 耐火材料 陶瓷 搪瓷 Ceramics 磨料 碳材料 其他,新型無機(jī)非金屬材料 壓電材料 磁性材料 導(dǎo)體陶瓷 激光材料 光導(dǎo)纖維 超硬材料 高溫結(jié)構(gòu)陶瓷 生物陶瓷(人造骨等) 光電轉(zhuǎn)換材料,,,,2,3,4,火,甲骨文的“火”,酷似燃燒的火焰,是十分典型的
2、象形文字。 經(jīng)由金文的過度,小篆字形的“火”僅保留了火焰的抽象本意。 漢字中,凡用“火”構(gòu)建的文字,大都與火及火的使用有關(guān)。,5,光,“光”,會意字,甲骨文的“光”由上“火”下“人”構(gòu)成,就像人舉火把以照明。 金文的“光”字,把頭上的火略微簡化,又增兩點(diǎn),表示光芒。 小篆的“光”字承接金文,下部人性演變?yōu)椤皟骸?。楷書緣此寫為“光”?“光”字本意光明,光亮,后引申為“光彩、榮譽(yù)”等,6,炭,“炭”,會意字,《說文》釋為:“炭,
3、燒木余也。”即木材在不完全燃燒后生成的木炭。 金文的“炭”字,上部類“廠”的部分為燒炭窯的外形,內(nèi)里“少”表“木余”,其下“滅”表炭火熄滅。 小篆的“炭”字,上為“山”,中為“廠”,下為“火”,此為“煤炭”之意。 楷體的“炭”字,與小篆相比,“廠”略有變化。,7,灰,“灰”,會意字,金文的“灰”字,上為“叉”,下為“火”,表示用手從火堆中取出來的灰燼。 小篆在演變過程中,省卻了手(又)中的小點(diǎn),《說文》釋為:“灰,死火余燼也?!?/p>
4、“又,手也,火即滅可以執(zhí)持”。 楷體發(fā)生訛變,省略“手”,寫作“灰”,意為“滅”后殘留一撇,即余燼也。,8,炙,“炙”,會意字,古文字的“炙”中,上“肉”下“火”,意為烤肉。 《說文》釋為:“炙,炮肉也,從肉在火上?!庇纱瞬⒅饾u引申為一般意義上的燒和烤,如“炙手可熱”、“膾炙人口”等。,9,炎,“炎”字,會意字,甲、金、篆、楷中的“炎”字均為兩火疊加,火焰“高沖”,表示大火燃燒時火光沖天。 “炎”字本意大火,后引申為“燃燒”、“灼
5、熱”、“發(fā)燒”等意,如《書·胤征》:“火炎昆岡,玉石俱焚》”《水滸傳》:“赤日炎炎似火燒》”還有僅代表感染后發(fā)生“炎癥”。,10,災(zāi),“災(zāi)”,會意字,以火起室中表示災(zāi)難的降臨。滅火刻不容緩,固“火速”、“十萬火急”等均用來表示事情已至非常緊迫之程度。 《正字通·火部》語:“災(zāi),害火也。凡五行沴水害物者皆曰災(zāi),又禍也?!薄盀?zāi)”已泛指人們遭受的自然禍害和苦難。,11,約公元前6000年,西亞地區(qū)(今伊拉克、伊朗、敘利亞
6、和土耳其周邊地區(qū))人類發(fā)現(xiàn)被火燒烤后的泥土變的致密,水不易滲入。還發(fā)現(xiàn)像粘土這樣有較高粘度的泥巴可以做成任何大小的爐膛。然后該地域的人們學(xué)會用粘土成型各種器皿。當(dāng)時粘土做成的重要的器皿是經(jīng)燒后定形的水罐。,耐火泥土的發(fā)現(xiàn),12,公元前4500年左右,西亞周邊的一些國家開始出現(xiàn)了水罐等各種容器,這就是最初的陶瓷。露天燒制的這些器皿在希臘成為“Kreamos”,這就是今天Creamics(陶瓷)一詞的起源。,13,1914年,W.A.L.S
7、chaefer在美國芝加哥建立了名叫Pliable Fire-brick Company的公司來生產(chǎn)期新開發(fā)的耐火材料和推廣其應(yīng)用技術(shù)。該公司的最初產(chǎn)品是用來修補(bǔ)鍋爐爐壁的耐火可塑料。后來該公司更名為Plibrico(派力固)公司。隨著人們對這種可塑料優(yōu)良性能的認(rèn)識,它的應(yīng)用范圍也越來越廣,派力固公司也相應(yīng)地曾加了產(chǎn)量。后來派力固公司發(fā)展到在全球十多個國家都有其分公司的跨國企業(yè)。 1932年,水泥粉料狀的耐火澆注料產(chǎn)生。此外,氣硬性的
8、耐火可塑料也出現(xiàn),這是現(xiàn)代不定形耐火材料的先驅(qū)。,14,什么是耐火材料?,早期科教書定義:耐火度不低于1580℃的無機(jī)非金屬材料。ASTMC71-01定義:能夠在大于1000°F(538℃)環(huán)境中滿足一定使用要求的非金屬材料??勺鳠峁ぴO(shè)備的內(nèi)襯結(jié)構(gòu)材料,也可作某些高溫裝置的部件和功能性材料。這類材料的主要組成物為高溫氧化物、非氧化物、碳素材料和金屬材料。ISO836:2001和GB/T18930-2002定義:物理和化學(xué)性
9、質(zhì)適宜于高溫環(huán)境下使用的非金屬材料,但不排除某些產(chǎn)品可含有一定量的金屬材料。,15,Refractory = 耐火材料 → 高溫材料,Refractory詞義: 難控制的,不聽管教的,任性的 如:a very refractory child 難駕馭的人(物) (指疾病等)難治的 難熔的,耐熱的 高溫材料 = 耐火材料 ≠ 防火材料High temp.material=Refr
10、actory ≠ Fire proof,fire resistant,16,耐火材料與其他材料的主要不同點(diǎn)在于耐材要在高溫下承受熱、化學(xué)和機(jī)械因素的破壞作用。耐材因而必須具備特定的使用性能能保證耐用性、安全性和功能性,盡可能減少熱損失和熱物流損失。,溫度高達(dá)1750℃,17,高爐出鐵,鐵水溫度: 1400 - 1500℃,18,耐火材料 — 滿足采用工藝制造其他材料用的結(jié)構(gòu)和功能材料,鋼鐵 水泥 有色金屬 玻璃 陶瓷
11、 石油化工產(chǎn) 品 ……,19,耐火材料的用途,做結(jié)構(gòu)材料 → 各種工業(yè)爐、熱工設(shè)備的襯體(磚砌襯、整體襯) 作功能材料 → 透氣元件、滑板、連鑄“三大件”、 鈣質(zhì)鋼水過濾器、導(dǎo)電料等 作高溫部件 → 高溫陶瓷閥門,耐磨件,錨固件,缸套,保護(hù)套管,換熱元件等 作修補(bǔ)材料 → 噴補(bǔ)料,涂抹料,熱態(tài)自流修補(bǔ) 料,接縫料,壓入料等 作保溫材料 → 耐火纖維氈、毯等,輕質(zhì)磚,輕 質(zhì)澆注料、噴涂料
12、等,20,鞍鋼260噸鐵水包(工作襯整體澆鑄),酒鋼150噸磚砌鋼包,21,22,23,連鑄用功能耐火材料,外裝侵入式水口,內(nèi)裝侵入式水口,24,25,轉(zhuǎn)爐熱噴補(bǔ),噴補(bǔ)料:聚磷酸鹽結(jié)合的鎂質(zhì)、鎂鈣質(zhì)干式噴補(bǔ)料,26,,,全纖維爐襯,27,耐火材料在各工業(yè)的消耗比例,28,耐火材料與日常生活的相關(guān)性,耐火材料被譽(yù)為高溫工業(yè)的“支撐工業(yè)和先行工業(yè)”。耐火材料與人類的生活息息相關(guān)。據(jù)統(tǒng)計,在歐盟國家,平均來說,一輛小汽車約消耗10kg耐火材
13、料,一架飛機(jī)約消耗1.1噸耐火材料。在我國,按噸鋼耗耐火材料計,一輛小汽車要消耗15-20kg耐火材料??梢?,天上飛的,地上立的和跑的無不與耐火材料相關(guān)。,29,中國耐火材料產(chǎn)業(yè)的優(yōu)勢,原料優(yōu)勢 (鋁礬土礦、菱鎂礦得天獨(dú)厚,合成原料齊全)產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢 (廠家多、分布廣,品種全,勞力廉)市場優(yōu)勢 (用戶工業(yè)多,消耗多)人才優(yōu)勢 (每年畢業(yè)本科生600名左右,研究生100人左右),30,中國耐火材料工業(yè)蓬勃發(fā)展,主要是我國的資源優(yōu)勢、勞
14、動力優(yōu)勢和經(jīng)濟(jì)建設(shè)強(qiáng)勁內(nèi)需拉動所致。如: ●西部開發(fā) ●振興東北老工業(yè)基地 ●西氣東輸 ●中部崛起 ●南水北調(diào) ●汽車工業(yè) ●高速公路、鐵路、房地產(chǎn)等,31,耐火材料工業(yè)在國民經(jīng)濟(jì)中的重要性,耐材是高溫工業(yè)的基礎(chǔ)材料,與高溫工業(yè)有著相互依存、互為促進(jìn)、共同發(fā)展的關(guān)系。除滿足用戶工業(yè)正常消耗外,還為實現(xiàn)用戶工業(yè)的節(jié)能環(huán)保、低碳化等技術(shù)進(jìn)步發(fā)揮重要作用。無論是傳統(tǒng)的冶金、建材、石化、火電等行業(yè),還是
15、新興的環(huán)保、新能源、航空航天、電子等行業(yè)、都離不開耐材。其技術(shù)進(jìn)步直接關(guān)系到這些領(lǐng)域的技術(shù)進(jìn)步和行業(yè)發(fā)展。 1)作為基礎(chǔ)材料,為高溫工業(yè)的正常運(yùn)行提供保障 2)為高溫工業(yè)的技術(shù)進(jìn)步提供支撐,為低碳經(jīng)濟(jì)的發(fā)展提供保障 3)對全球的高溫工業(yè)和低碳經(jīng)濟(jì)有重要影響,32,中國鋼產(chǎn)量的增長,,33,中國耐火材料行業(yè)概況(2010年統(tǒng)計),耐火材料產(chǎn)量: >2800萬噸 規(guī)模以上耐材企業(yè)數(shù):>2000家
16、 分布:除西藏以外的各個?。▍^(qū)) 從業(yè)人員數(shù):>40萬人 銷售額: ~ 1700億元人民幣,34,中國耐火材料的生產(chǎn)及銷售,近十年來,是我國耐火材料工業(yè)發(fā)展速度最快的階段。在鋼鐵、有色、水泥和玻璃等高溫工業(yè)高速發(fā)展的強(qiáng)力拉動下,耐火原料及制品產(chǎn)量穩(wěn)步增長,滿足了國內(nèi)高溫工業(yè)生產(chǎn)發(fā)展的需要。中國已成為世界耐火材料的生產(chǎn)和出口最大國。據(jù)國家統(tǒng)計局統(tǒng)計,2002-2011年耐火原料及制品產(chǎn)量及增長情況見下圖。,35,2009-20
17、11年全國耐火材料產(chǎn)量統(tǒng)計,表中()數(shù)據(jù)為同比變化百分率。,36,耐火制品,2011年,全國耐材產(chǎn)量2949.69萬噸,同比增長5.04%。其中致密定形耐火制品1765.22萬噸,同比增長3.90%;保溫隔熱耐火制品67.34萬噸,同比增長4.57%;不定形耐火制品1117.13萬噸,同比增長6.93%。,37,2011年耐材行業(yè)生產(chǎn)運(yùn)行情況,國內(nèi)耐材企業(yè)通過自身發(fā)展和聯(lián)合重組等方式擴(kuò)大企業(yè)規(guī)模,逐步形成了一批具有較強(qiáng)競爭力的大型耐材企
18、業(yè)。2011年國內(nèi)前15名耐材企業(yè)銷售收入情況見下圖:,38,2011年耐材行業(yè)生產(chǎn)運(yùn)行情況,我國耐火制品出口量穩(wěn)定增長。2008年出口量突破200萬噸,達(dá)210萬噸。2009年受國際金融危機(jī)影響,出口量145萬噸,2010年出口量179萬噸,同比增長23.87%,2011年出口量195.38萬噸,同比增長8.98%。,39,中國耐火材料工業(yè)在世界的地位,2011年全世界耐火材料產(chǎn)量為4300萬噸。其中中國的耐火材料產(chǎn)量占全球的69%,
19、歐洲占10%,美國占4%,印度占3%,日本占2%,拉丁美洲占2%,其它占10%。 據(jù)歐洲耐火材料制造者聯(lián)合會(PRE)的統(tǒng)計,按耐火材料銷售額排名,2011年的世界前10家企業(yè)中,歐洲占了5家:RHI(奧鎂)、Vesuvlus(威蘇威)、Calder(凱得力)、Salnt-Gobaln(圣戈班)和Morgan(英國摩根); 其它地區(qū)的5家:Magneslta(巴西鎂業(yè)公司)、Shinagawa(日本品川)
20、、Krosaki-llartma(黑崎播磨)、Posco Chcmtcch(浦項爐材)和Chosun(韓國耐火)。,40,存在的問題,耐火材料的比消耗高高性能、長壽命產(chǎn)品少質(zhì)量穩(wěn)定性欠佳附加值低能耗高(燒成的能耗比國外的先進(jìn)水平高出1倍)某些原料的短缺,價格上漲(如高鋁礬土)環(huán)保、公害問題,41,耐火材料比消耗,耐火材料/kg,42,煉鋼工業(yè)耐火材料比消耗,43,發(fā)達(dá)國家耐火材料行業(yè)特點(diǎn),困難和挑戰(zhàn)增加,市場萎縮,開拓市場轉(zhuǎn)
21、向中國等發(fā)展中國家業(yè)務(wù)面寬,跨國業(yè)務(wù)增多,為用戶提供方案而非僅僅產(chǎn)品的意識強(qiáng)研發(fā)投入高,與大學(xué)合作密切而長久,研發(fā)項目系統(tǒng)而深入富有特色 → 研發(fā)創(chuàng)新能力和實力強(qiáng)人才意識強(qiáng)環(huán)保,資源保護(hù)意識強(qiáng),注重工人健康和安全研發(fā)和應(yīng)用研究注重模擬實際質(zhì)量意識強(qiáng),重視過程控制裝備水平高,自動化水平高,44,我國耐材行業(yè)存在的問題,45,耐火材料工業(yè)面臨的挑戰(zhàn),(1)用戶工業(yè)由于科技進(jìn)步,如鋼鐵工業(yè)直接還原鐵技術(shù)、淘汰平爐,減少模鑄、轉(zhuǎn)爐
22、濺渣護(hù)爐等,是的耐材的消耗量下降,如日本噸鋼耐材消耗降到了8kg。 (2)滿足鋼鐵質(zhì)量和品種結(jié)構(gòu)優(yōu)化的需求對耐材的苛刻要求。 (3)環(huán)保和生態(tài)對耐材的苛刻要求。如:六價鉻的公害,石棉、耐火纖維致癌,粉塵,矽肺病,煤、瀝青、樹脂所致有害氣體排放,某些原料的放射性等,46,“綠色”耐火材料,高性能高質(zhì)量高附加值低能耗低原料消耗生產(chǎn)中環(huán)保,使用中和用后無公害,體現(xiàn)“綠色”的“四化”,品種質(zhì)量優(yōu)良化資源能源節(jié)約化生產(chǎn)過程環(huán)保化
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