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中性耐火材料

高温下,与酸性或碱性熔渣都不易起明显反应的耐火材料叫中性耐火材料,如炭质耐火材料和铬质耐火材料。有的将高铝质耐火材料也归于此类,列为具有一些酸性倾向的中性耐火材料,而将铬质耐火材料列为具有一些碱性倾向的中性耐火材料。 [1]

在高温下与碱性或酸性熔渣都不易起明显反应的耐火材料称为中性耐火材料,或称两性耐火材料。如炭砖、铬砖(主要成分为Cr2O3)、高铝质(主要成分为Al2O3与SiO2)耐火材料等均属此类,只不过高铝质材料是具有酸性倾向的中性耐火材料;而铬质材料则是具有碱性倾向的中性耐火材料。 [2]

中性耐火材料指在它的组成物质中不体现出酸、碱性,即对酸性渣与碱性渣都不起反应,抗渣性好。另外,这类材料耐火度都比较高,耐急冷急热性好。属于中性耐火材料的有。高铝砖、铬砖、碳化硅砖、碳素材料等,在冲天炉中前两种没有使用,因价格较昂贵。在国外有用石墨炉衬砖作长规工作的冲天炉炉衬的报道:它的组成为石墨37%,SiC10%,Al2O315%,SiO232%,Fe2O34%。这种砖的热导率是普通耐火砖的20倍,利用这一特点,用它作水冷炉壁和耐火砖之间的中间砌层,形成复合炉壁,砌出的炉壁有合适的温度棒度,减少水冷炉壁的侵蚀,延长使用寿命,达到长期使用而不停炉的目的。

各种耐火材料化学矿物组成见下图 。

在其他许多难熔的氧化物中,MgO、CaO及Cr2O3是耐火材料中常见的组成。这些氧化物的总含量大于50(重量)%时,就称这些制品为碱性耐火材料。从下表可以看出,制品中的SiO2含量比较少,也就是说,它们的性质属于另一个系统。

镁砖的基本成分是方镁石MgO,它是一种接近圆形的晶粒。砖中熔质很少时才能有较高的耐火度。其他碱性耐火材料也适用这一规律。 砖中的熔质情况主要由MgO-CaO-SiO2系统决定。熔质的粘度比较低,冷却时很快析晶,在冷却后制品中没有玻璃相。

一定的熔质含量是不可少的,在高温下就靠它将砖结合在一起。烧成温度由组成决定,有的砖的烧成温度在1700℃以上。

铬铁石FeOCr2O3属于尖晶石类。含铬、铁的尖晶石还有其他类型,可以一般式(Mg、Fe2+)O(Al、Fe3+、Cr)2O3表示。这也指出各组分之间可以形成各种形式的混合晶体。

菱镁石和铬铁石的混合物在煅烧过程中开始时体积增大,高温下又收缩。必须使方镁石晶粒与铬尖晶石直接结合才能在高温煅烧后成为形状稳定的制品,这种砖又称为直接结合砖。另一种方法是将原料共同经过预烧,制成的砖就命名为共同烧结砖。

有一个比较大的配方混合范围,在煅烧时体积不发生变化,因此山可用不经过煅烧的砖进行砌筑。为了使砖在搬运过程中具有一定的强度,就在砖中加入一些由于化学反应起到结合作用的物料,这种砖称为化学结合砖。作为在室温下的化学结合剂除有机物外还有各种水泥、某些镁盐、磷酸盐、特别是磷酸铝。 [3]

从中性耐火材料来看,粘土质耐火制品具有良好的热稳定性和抗渣性,用途相当广泛,几乎各种热工设备都或多或少地要用粘土砖。高铝质耐火制品常温机械强度、荷重软化点和激冷激热次数均较高,但体积收缩较大,主要用于炼钢电炉炉顶。碳砖是一种高级耐火材料,耐火度达3000℃左右,但使用时不能与氧化性火焰及含有多量氧化铁的炉渣接触。 [4]


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