常用的幾種耐火制品介紹
1.粘土質和高鋁質耐火制品
筑爐用的粘土質磚和高鋁質磚,其基本化學成本為SiO2和Al2O3,在SiO2-Al2O3系中,含Al2O3為30-46%的稱為粘土質耐火磚,含Al2O3大于48%稱為高鋁質耐火磚,當含Al2O3達72%生成莫來石晶體,Al2O3為a-Al2O3形態時稱為剛玉制品。
?。?/span>1)粘土質磚:粘土質磚的主要原料為耐火粘土和高嶺土,以軟質粘土(結合劑)和熟料拌合壓制成形后,于1300-1400℃燒結成制品。其主要化學成分是:Al2O3~30-46%,SiO2~52-60%,其余為Fe2O3,CaO,MgO,Na2O,K2O等少量金屬氧化物。
高溫時,呈弱酸性或中性:耐急冷急熱次數可達20余次,高于其他耐火材料,熱容量、熱導率、膨脹系數均低于其他耐火制品。負重軟化溫度為1250~1350℃,比其他耐火制品的低;最高使用溫度1300~1400℃;制品表面常為黃棕色并帶有黑點。這類磚應用廣泛,常用于砌筑爐壁,爐頂,爐底等部分。由于對鐵鉻鋁電阻合金有腐蝕作用,不宜做電熱體擱磚,易于受爐氣中的CO、H2等還原性氣體的侵蝕。不宜做無爐罐(馬弗)可控氣氛熱處理爐的爐襯。
?。?/span>2)高鋁質磚:制造高鋁質磚的原料為高鋁礬土,其主要礦物組成為高嶺石和水鋁氧礦石。含Al2O3量48~72%為高鋁質磚,含Al2O3量大于72%為剛玉制品,其余成分含量主要是SiO2和少量雜質。高鋁耐火制品在高溫中呈中性;負重軟化溫度和耐火度均隨含Al2O3量增加而提高。
通常,負重軟化溫度為1420~1650℃,耐火度為1750~1900℃,最高使用溫度可達1650~1800℃,具有良好的抗急冷急熱性和化學穩定性。這類耐火磚可用于砌筑高溫電爐的爐襯,砌筑中高溫電極鹽浴爐的坩堝,用于中、高溫電阻爐加熱體的擱磚。剛玉制品主要用于做電加熱體接線棒和熱電偶的套管、高溫爐爐底板、實驗室用馬弗爐爐膽等。
2.耐火纖維
耐火纖維是一種新型的筑料材料,它瘦削有耐火和隔熱保溫兩方面作用。根據成分不同,可分為硅酸鋁、石英、氧化鋁和石墨等多種耐火纖維。普通熱處理電爐用硅酸鋁耐火纖維較多,而高溫真空熱處理爐應用石墨纖維較多。
硅酸鋁耐火纖維是將焦寶石或鞏土于2000℃左右的電弧爐中熔化后,在其流出時用高壓空氣或蒸氣噴吹成直徑為2.8-10μm的散狀纖維,形成纖維棉,可以直接使用。也可加工成氈、板、紙、繩、磚及貼面塊等纖維制品使用。
這種纖維的主要成份是Al2O3約40-63%,SiO2約37-55%,其余為微量的金屬氧化物雜質。其耐火度為1750-1790℃;使用溫度為1150--1500℃(不過近年來出現的含鋯的纖維最高使用溫度可達1600℃);熱導率300℃以下為0.05-0.07W/(m·K)、400℃以下為0.07-0.09W/(m·K)、500℃以下為0.09-0.15W/(m·K)、1000℃以下為0.023-0.31W/(m·K);體積密度為40--90Kg/m3,同一般耐火制品相比,耐火纖維制品具有熱導率小、重量輕、比熱容小,抗急冷急熱性好,化學穩定性高,特別是隔熱保溫性能好,用來作爐襯材料具有蓄熱少,升溫快,節能效果好等突出優點。它的缺點是使用溫度超過1000℃會產生析晶現象,導致體積收縮、發脆和強度下降。提高纖維中的Al2O3含量或減少Cr2O3的含量均可控制析晶現象,從而提高其使用溫度(不過現在的材料通過添加鋯后,使用壽命就強得多了)。
3.耐火混凝土
耐火混凝土是一種不定形耐火材料,由耐火骨料、摻合料、水泥(膠結料)和適量水混合均勻后,再經成形、干燥、硬化等過程而制成整體爐襯,如馬弗罐、鹽浴爐坩堝等。耐火混凝土按其所用膠結料的不同,可分為鋁酸鹽、磷酸鹽、硫酸鹽和水玻璃等四種類型。熱處理爐應用較多的是鋁酸鹽耐火混凝土。
4.碳化硅耐火材料
這種耐火材料以SiC粉為原料,以10-20%的結合粘土或5-10%的硅鐵作結合劑,攪合后壓制成形,經過燒結而成為耐火制品。它的負重軟化溫度為1600℃,導熱性比普通耐火材料高出5--10倍;導電性很好,可用作電加熱體材料;在1300℃以上易氧化,也易于被堿性物質侵蝕而脆化,特別硬、脆。這種耐火制品可用于作高溫爐爐底板、馬弗罐等。