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高温耐火材料用途

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【摘要】:
现在对于耐火材料的定义,已经不仅仅取决于耐火度是否在1580℃以上了。目前耐火材料泛指应用于冶金、石化、水泥、陶瓷等生产设备内衬的无机非金属材料。
现在对于耐火材料的定义,已经不仅仅取决于耐火度是否在1580℃以上了。目前耐火材料泛指应用于冶金、石化、水泥、陶瓷等生产设备内衬的无机非金属材料。
 
酸性耐火材料以氧化硅(Si02)为主要成分,常用的有硅砖和黏土砖。硅砖是含93%以上Si02硅质品,使用的原料有硅石、废硅砖等,硅砖抗酸性炉渣侵蚀能力强,但易受碱性渣的侵蚀,它的荷重软化温度很高,接近其耐火度,重复煅烧后体积不收缩,甚至略有膨胀,但是抗热震稳定性差。硅砖主要用于焦炉、玻璃熔窑、酸性炼钢炉等热工设备,硅砖按照Si02含量及理化指标的不同可分为几个等级,主要分玻璃窑用硅砖和焦炉用硅砖两大类。粘土硅砖以耐火粘土或焦宝石熟料为主要原料,含有30%-46%的氧化铝,耐火度1580-1770℃,属弱酸性耐火材料,抗热振性好,对酸性炉渣有抗蚀性,应用广泛,粘土砖中以耐火粘土为主要原料制作的叫做普通粘土砖,以焦宝石熟料为主要原料制成,显气孔率在17%以下的酸性砖称为低气孔粘土砖。两种黏土砖又根据其中的理化指标不同分为若干等级,普通黏土砖与低气孔黏土砖之间价格差异较大。
 
中性耐火材料以氧化铝、氧化铬、碳化硅或碳为主要成分。中性耐火材料中主要产品有:刚玉砖、高铝砖、硅莫砖、莫来石砖、铝铬砖、铝碳砖、石墨或碳砖等。高铝质品种的主要晶相是莫来石和刚玉,刚玉的含量随着氧化铝含量的增加而增高,含氧化铝95%以上的刚玉制品时一种用途较广的优质耐火材料。以氧化铬为主要成分的铬砖对钢渣的耐侵蚀性好,但抗热震性较差,荷重软化度较低。高铝砖的各项指标均比较优良,具有较好的性价比,所以应用广泛,但由于高铝砖采用铝矾土和碳化硅两种材料为主要原料制成的,主要用于水泥回转窑的过渡带。
 
碳质耐火材料有硅砖、石墨制品和碳化硅质品。碳质制品是另一类中性耐火材料,根据含碳原料的成分和制品的矿物组成,分为碳砖、石墨制品和碳化硅质品三类。碳砖是用高品位的石油焦为原料,加焦油、沥青作粘合剂,在1300℃隔绝空气条件下烧成。石墨制品(除天然石墨外)用碳质材料在电炉中经2500-2800℃石墨化处理制得。碳化硅制品则以碳化硅为原料,加黏土、氧化硅等粘结剂在1350-1400℃烧成。也可以碳化硅加硅粉在电炉氮气氛下制成氮化硅-碳化硅制品。碳质制品的热膨胀系数很低,导热性高,耐热震性能好,高温强度高。
 
在高温下长期使用也不软化,不受任何酸碱的侵蚀,有良好的抗盐性能,也不受金属和熔渣的润湿,质轻,是优质的耐高温材料。缺点是在高温下易氧化,不宜在氧化气氛中使用。碳质制品广泛用于高温炉炉衬(炉底、炉缸炉身下部等)、熔炼有色金属炉的衬里。石墨制品还可以制成熔炼铜合金和轻合金用的坩埚。碳砖和石墨制品的主要成分为碳(C),其热膨胀系数很低,导热性高,耐热震性能好,高温强度高,抗酸碱和盐的侵蚀,尤其是弱酸碱具有较好的抵抗能力,不受金属和熔渣的润湿,质轻,一般用于钢铁冶炼行业,也用作石油、化工行业的高压釜内衬。碳化硅是一种优良的耐火材料,抗侵蚀性能较好,但在高温(高于1400度)时易于氧化,不适用于氧化气氛下使用。
 
碱性耐火材料以氧化镁、氧化钙为主要成分,主要产品有镁砖、镁铬砖、镁锆砖、镁铝砖、镁铝尖晶石砖、镁钙砖、白云石砖以及最新研制的镁铁尖晶石砖等等。含氧化镁(Mg0)80%以上的耐火砖叫镁砖,根据指标可分为许多等级牌号,镁砖对碱性渣和铁渣有很好的抵抗性,耐火度比黏土砖和硅砖高,主要用于平炉、吹氧转炉、电炉
 
有色金属冶炼设备和玻璃行业以及一些高温设备上,镁铬砖对碱性渣的抵抗性更强,并且抗热震温度性也要比镁砖要高很多,所以应用更加广泛,镁铬砖在钢铁冶炼和有色金属冶炼行业已经几乎替代镁砖,由于其中含有的氧化铬(Cr203)可以不断扩散,使镁铬砖可以易于粘挂窑皮,所以在最近30年中,一直是水泥窑烧成带用耐火材料的首选,镁铬砖中的Cr203遇水后将发生反应,三价铬变成可以致癌的六价格,会对水造成污染,正面临逐渐退出水泥行业市场的趋势。镁铝砖采用镁砂和氧化铝为原料,较镁砖相比,其热震稳定性和高温蠕变性能较好,使用部位和镁砖几乎一样。
 
白云石砖和镁钙砖性能几乎一致,白云石砖以白云石为原料,镁钙砖以合成镁钙砂为原料制成,氧化钙含量一般在15-30%,其余成分主要为氧化镁,具有净化钢水的作用,一般仅有于特种钢的冶炼,镁钙砖的生产工艺较为复杂,遇水和蒸汽易于水化分解,不易保存运输,使用过程中必须做好防范工作。镁铁尖晶石砖是一种新产品,主要用于水泥回转窑烧成带和过渡带,将是水泥行业替代镁铬砖的主要产品。
 
在特殊场合应用的耐火材料还有高温氧化物材料,如氧化铝、氧化镧、氧化铍、氧化钙、氧化锆等,难熔化合物材料,如碳化物、氮化物、硼化物、硅化物和硫化物等熔点在2050-3050℃以上的特质耐火材料;难熔化合物材料如碳化物(碳化硅、碳化钛、碳化钽等)、氮化物(氮化硼、氮化硅等)、硼化物(硼化锆、硼化钛、硼化铪)、硅化物(二硅化铝)和硫化物(硫化钍、硫化铈等)。它们的熔点为2000-3887℃,其中最难熔的碳化物,高温复合材料如金属陶瓷、高温无机涂层和纤维增强陶瓷等。
 
经常使用的特殊材料由AZS(即锆刚玉砖)、刚玉砖、直接结合镁铬砖、碳化硅砖、氮化硅结合碳化硅砖、氮化物、硅化物、硫化物、硼化物、碳化物等非氧化物耐火材料;氧化钙、氧化铬、氧化铝、氧化镁、氧化铍等耐火材料。经常使用的隔热耐火材料有硅藻土制品、石棉制品、绝热板等。经常使用的不定型耐火材料有耐火浇注料、耐火泥、耐火捣打料、耐火可塑料、补炉料、耐火喷补料、耐火投射料、耐火涂料、轻质耐火浇注料、炮泥等。
 
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