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红柱石耐火砖的荷重软件及耐热冲击性能如何提升?

编辑:耐火砖   浏览:   时间:2018-04-04

  热风炉对红柱石质砖的技术要求

  作为高温结构材料的热风炉砖,对高温蠕变率的要求是十分苛刻的。红柱石和硅线石一样,都具有优良的高温结构强度性能。表1列出红柱石与莫来石、 铝矾土、刚玉等耐火制品的性能比较。从表1可以看到,红柱石砖的高温蠕变率优于铝矾土、刚玉和大部分莫来石砖,红柱石是低蠕变耐火材料理想的材质之一。

  盛产红柱石的南非,在热风炉中部、中上部使用红柱石质低蠕变砖。

  国外某公司在承包武钢、太钢、首钢、唐钢、鞍钢等热风炉工程时,于热风炉上部、中上部使用红柱石质低蠕变砖(简称红柱石质砖)。 该砖对化学成分要求很严,尤其TiO2及R20。TiO2不大于0. 5%或0. 6%,R2O不大于0. 6% ,并控制R2O +杂质不大于1.2%。

  近年来,我国各钢铁公司在新建热风炉时,内衬材质除参考以上指标外,尚增加抗热震性指标,热震稳定性次数20次、25次或30次;Al2O3含量除53%、57%外,尚增至65%;蠕变温度从1350℃、1400℃,提高到1450℃、1500℃。 总之,技术要求更高,较国外同类产品的理化指标更为苛刻。

  以上表明,红柱石质低蠕变砖,将越来越为人们所青睐。加上它在高温过程莫来石化伴随的体积膨胀较小,抗温度急变、热震稳定性好以及抗侵蚀好等特点,在其他领域也将有广阔的前景。

  红柱石或红柱石复合料对耐火砖制品荷重软化温度等性能的影响

  该砖类似高铝砖生产工艺,以高铝矾土或刚玉或莫来石为骨料,添加系列红 柱石,探求制品的荷重软化温度、蠕变率的变化规律。

  红柱石精矿为辽宁岫岩县产:Al2O3 56.71%,Fe2O3 0.75%,TiO2 0.08%, R2O 0.56%。

  由表3明显见到,随红柱石加入量增加,制品的荷重软化温度随之升高。当红柱石添加量为15%时,荷重软化温度达1600℃左右。

  在高铝耐火材料中,添加红柱石或红柱石复合添加物都获得很高的高温结构强度值。综合我们研究试验工作得出:当添加红柱石精矿15% ~20%、25% ~30%时,高铝制品荷重软化温度可望达到1600℃或1700℃,但会因高铝制品骨料、基质组成不同而稍有差异。

  荷重软化温度、蠕变性是耐火材料使用重要的指标,炉衬在使用过程中的变形,甚至坍塌都与这几个性质有密切关系。在高铝耐火材料中,添加红柱石或红柱石与硅线石复合可获得良好指标。

  添加红柱石提高材料的耐热冲击性

  添加红柱石能形成使热应力扩散的无数细微空隙。图2为蠕变温度1450℃的红柱石质砖基质部分的显微结构。该视域显微结构的特征是由红柱石反应生成莫来石,在莫来石晶内、晶间都可见到μm级的封闭气孔。晶内气孔小于1~2μm,晶间气孔长3~9μm,宽0.5~1μm。

  我们知道,耐火材料的散裂是由于对耐火材料加热冷却而引起热胀冷缩时, 在耐火材料的内部产生的应力超过组织的弹性界限而发生。而由红柱石反应形成的无数细微孔隙,使得由于热胀冷缩在耐火材料的内部产生的应力得到释放,从而提高材料的耐热冲击性。

  含TiO2高的红柱石,如我国眉县红柱石TiO2约在2.5%,更有利于材料的高热震性,其机理与降低了红柱石的弹性模量(E)与形成钛酸铝(AT)低膨胀矿物有关。线膨胀系数(α)、弹性模量(E)与材料的抗热震因子(R)成反比关系。

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