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锆刚玉砖耐火度膨胀系数

文章出处:正耐实业澳门永利娱城app下载 /?发表时间:2019-07-01



锆刚玉砖是以工业氧化铝和锆英砂为原料制成的耐火砖。按制造工艺,锆刚玉砖可分为电熔锆刚玉砖和烧成锆刚玉砖两种。
 
1、较高的强度和耐磨性;
 
2、抗酸性渣的侵蚀和渗透:各类刚玉主晶相为a-Al2O3,具有较好的抗酸性渣的侵蚀和渗透能力。炼铁过程中产生的渣一般为酸性渣,SiO2含量较高而CaO含量较低。炼铁行业普遍采用Al2O3基耐火材料作为内衬,如高炉本体的高铝砖、出铁沟的Al2O3-SiC-C质耐火材料(浇注料和捣打料)、炮泥(Al2O3-SiO2-SiC-C质)、铁水包和鱼雷罐等用Al2O3-SiC-C质耐火材料(浇注料和耐火砖)等。
 
3、材质和性能的多样性:刚玉主晶相为a-Al2O3,可以和许多氧化物和非氧化物相复合,提高了自身的一些性能,如抗热震性,抗渣(酸性或碱性)侵蚀性等。与SiO2复合形成刚玉莫来石质耐火材料,与MgO复合形成刚玉-尖晶石质质耐火材料,与锆英砂(ZrO2和SiO2)复合形成Al2O3-SiO2-ZrO2质耐火材料,与碳化硅和碳复合形成Al2O3-SiC-C质耐火材料等等;
 
4、结合方式的多样性,刚玉和各种结合剂相容性较好,可以采用多种结合方式,比如高温烧结、低温结合等等,可以赋予材料不同的特性。
 
电熔锆刚玉砖俗称白铁砖,也称为刚玉-斜锆石砖。主要化学成分Al2O3 50%~70%,ZrO2 20%~40%,其余为SiO2。主要矿物组成为斜锆石(ZrO2)、刚玉(α-Al2O3)和玻璃相。斜锆石结晶形成砖体骨干,ZrO2熔点高(2715℃)化学稳定性好,对酸性、碱性介质特别是玻璃液的抗侵蚀能力较强。
 
电熔锆刚玉砖使用在玻璃熔窑等工业窑炉中,在玻璃熔窑中的使用部位是砌筑上层池壁、小炉平碹、小炉垛、舌头碹及胸墙等处。电熔锆刚玉砖在使用中应注意以下问题:
 
①热膨胀的不规则变化。电熔锆刚玉砖的膨胀曲线在1000℃附近有一段异常,其内部Zr02晶体发生可逆性的晶体转变,有较大的体积变化,因此,含ZrO2的砖,不宜用在1000℃左右温度常有急剧波动的部位。烘烤窑炉时,在900~1150℃时温度变化不能过大,一般不能超过15℃/h,要求平稳升温。某些部位要防止吹冷风,需用其他砖保护,以防炸裂。
 
②缩孔。浇注成型时,铸口处常出现缩孔,此处砖体气孔较多,致密度差,所以在砌玻璃熔化池壁时,均将缩孔朝窑内方向。若铸口朝外,当砖体侵蚀到很薄时,会造成玻璃液漏跑事故。在池窑上部火焰空间使用时,使用寿命很长,也不会发生跑玻璃液问题,所以,又都将铸口朝外使用,延长使用寿命。
 
③共熔。电熔锆刚玉砖与粘土砖接触砌筑,在1300℃高温下会发生共熔现象,因此,选用耐火材料时,应避免将共熔现象严重的两种耐火材料接触砌筑,如硅砖在电熔锆刚玉砖下面,最容易受到电熔锆刚玉砖的侵蚀。
 
1.还原气氛下制造的电熔锆刚玉砖抗侵蚀性较差
 
电熔锆刚玉砖玻璃相与高温玻璃液接触会生成高黏度层,这是锆刚玉砖抗蚀性能好的关键。这要求玻璃相软化温度要高,所以砖中除了Al2O3、ZrO2、SiO2、Na2O外,其他成分要少。但是在电炉熔化时由于使用石墨衬砖和石墨电极,因而会产生还原气氛,C和CO会使熔体中的Fe2O3、TiO2、SiO2的一部分被还原成为低价氧化物,这就使成分组元增加。根据相率的基本原则可知,这会使液相限温度降低。这样的砖在高温下使用时,玻璃相的黏度大为降低,高黏度的保护层不能形成,玻璃相黏度低,就极易向高温玻璃液扩散,因此砖中的晶相失去了结合剂也会落入玻璃液中,这就使玻璃液中产生条纹和结石。
 
而氧化法生产的电熔锆刚玉砖不用石墨衬砖,电极虽然还用石墨,但采用长电弧法熔化,使C在电弧中与空气中的氧结合而产生CO2而不进入熔融体中。这种方法生产的砖碳含量低于0.005%,因而抗蚀性大为增加。
 
同时用还原法制造的锆刚玉砖还会在玻璃中产生气泡。这是由于砖的玻璃相中低价氧化物和其他物质如C都具有强还原性,它们与玻璃液接触时要夺取溶于玻璃液中的氧。这就使可溶于玻璃中的气体改变成分,变成不易溶于玻璃液的气体而成为气泡。如溶于玻璃液中的SO3被还原成SO2。SO2在玻璃液中的溶解度低,因而成为气泡。这就使玻璃液质量下降。
 
2.热膨胀的不规则变化
 
电熔锆刚玉砖的特点是组织稳定而致密,耐玻璃液侵蚀性很强。在900~1200℃间有反常膨胀现象,这是由于ZrO2单斜晶形型转变为ZrO2正方晶型造成的,它可供玻璃池窑烤窑和运行时参考。
 
由于AZS砖中其他成分影响,晶形转变温度在±50℃内波动。因此使用时,加热和冷却过程中在950~1150℃温度变化不能太大,一般不超过15℃/h。
 
锆石的异常膨胀和收缩可以由玻璃相作为缓冲,不致产生裂纹。20世纪70年代后期开始在成分中引入0.15%~0.20%的B2O3,这样使AZS砖体中含有的玻璃相不但抗热冲击性更好,而且对于异常膨胀有缓冲作用。但是温度变化大或在此温度范围内反复波动,也会产生龟裂。所以在升温烤窑时,在950~1150℃范围内升温要平稳。在温度经常变化的部位(如加料口等)使用时,外面要用其他砖保护。
 
烧结锆刚玉砖也称为陶瓷结合铝硅锆砖。同电熔锆刚玉砖相比,烧结锆刚玉砖的化学组成相类似,.但具有不含碳、玻璃相含量较低、结构均匀、无缩孔、热震稳定性与抗侵蚀性良好的优点。
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