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耐火材料新型原料的開發和利用 |
來源:中國粉體技術網 更新時間:2015-02-21 16:47:11 瀏覽次數: |
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(中國粉體技術網/遠志)為了滿足耐火材料發展的需要,新型原料不斷出現,尤其是復合型原料、碳質原料、超細粉體原料、輕質原料、結合劑和外加劑等。下面分別予以簡要介紹。
1 合成鐵鋁尖晶石
鐵鋁尖晶石(FeAl2O4)是近年來研究開發出的一種合成耐火材料,它具有很好的柔韌性,其斷裂能比鎂鉻磚高很多,是鎂鋁尖晶石磚或鎂鋁磚的6倍,從而更能適應窯殼的變形;同時,鐵鋁尖晶石易與水泥熟料反應生成高黏度的C2F 和C4AF,使其具有良好的掛窯皮性。
2 合成鋅鋁尖晶石
鋅鋁尖晶石具有高熔點(1950℃),較低的熱膨脹系數(25~900℃,7.0×10-6℃)、高的熱穩定性及優異的抗侵蝕性,還可以改善銅液對Al2O3的浸潤性。與鎂鋁尖晶石顯著的不同是,鋅鋁尖晶石不僅對堿性渣有較強的抵抗作用,而且對酸性渣同樣具有較強的抵抗作用,如鋅鋁尖晶石在SiO2 存在時,也不會產生低熔點物相,從而具有較強的抗SiO2 侵蝕能力。許川等以ZnO和Al(OH)3 為原料,采用固相反應法在1400℃3 h 的最佳燒結條件下合成出了鋅鋁尖晶石粉體,其晶體呈立方晶粒,晶形發育完整,平均粒徑為15um。鋅鋁尖晶石在高溫工業中已有一定的應用,如作為鋼液中銅元素的過濾器,替代含鉻莫來石質原料制備高爐陶瓷杯材料等。
3 氧化鎂-非氧化物復合原料
氧化鎂質耐火材料耐高溫、抗堿性渣性能好,非常適合在苛刻條件下工作,但最大的缺點是由于熱膨脹系數大導致其抗熱震性差,不能經受多次熱沖擊。相比之下,SiC、B4C、AlN、Si3N4 等材料具有較高的導熱系數和較低的熱膨脹系數,正好可以彌補氧化鎂質材料的缺點,且具有對熔融金屬的潤濕性差、抗鋼水和抗渣侵蝕性強等優良性能,與氧化鎂質材料復合,有望成為新一代兼具優良抗熱震性和抗侵蝕性的耐火材料,在鋼鐵工業中具有良好的應用前景。這類材料包括MgO-AlN、MgO-B4C、B4C-MgO。將B4C-MgO復合粉體添加到低碳鎂碳磚中,發現這種低碳鎂碳磚的抗氧化性要優于添加市售碳化硼和金屬Al 粉的低碳鎂碳試樣。
4 剛玉-Si3N4 復合原料
純剛玉材料的抗熱震性和抗渣侵蝕性等性能都不理想,而氮化硅的熱膨脹系數較小,與鋼液或熔渣的潤濕性差,將剛玉與氮化硅復合可制備出兼有剛玉和氮化硅各自特點的剛玉-氮化硅復合材料。這是一種非常有前途的高爐陶瓷杯用耐火材料。
5 B4C-C 復合原料
炭素材料具有熱穩定性高、耐腐蝕、抗熱沖擊等優良性能,但高溫下易氧化。B4C由于與氧的親和力高,以及對炭素材料具有明顯的促進石墨化作用,可在較低的溫度下獲得較好的石墨化處理效果,因此被廣泛用作炭素材料的抗氧化添加劑,以提高炭素材料的高溫性能,并使其具有自愈合和抗氧化能力。
6 SiAlON 復合原料
SiAlON材料具有優異的力學性能、熱學性能、化學穩定性以及耐高溫、抗熱震性能等,主要有四種類型α-SiAlON、β-SiAlON、0'-SiAlON和SiAlON多形體等,其中最常見的類型為β-SiAlON。通過相的調節、合理配置與補強,利用不同組成相在結構和性能上的差異進行優勢互補與疊加,出現了大量具有更加優越的綜合性能的賽隆復合材料,如SiAlON-SiC 、SiAlON-Ti(N , C) 、α/β-SiAlON 、SiAlON-MgAlON 、SiAlON-BN 、SiAlON-A1ON等。如β-SiAlON在單相SiAlON中具有最高的室溫斷裂韌性,具有比β-Si3N4更優的抗熱震性,抗氧化性明顯優于Si3N4,且有很高的抗熔融金屬侵蝕能力。因此,β-SiAlON-SiC復合材料具有比Si3N4-SiC復合材料更優的高溫強度、抗氧化能力、抗熱震性等性能。β-SiAlON-SiC復合材料綜合了β-SiAlON與SiC的優點,尤其在高溫下更為突出。
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