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在普通和特種耐火材料中,常用的品種主要有以下幾種:用量較大的有硅磚和粘土磚。硅磚是含93%以上SiO2的硅質(zhì)制品,使用的原料有硅石、廢硅磚等。硅磚抗酸性爐渣侵蝕能力強,但易受堿性渣的侵蝕,它的荷重軟化溫度很高,接近其耐火度,重復煅燒后體積不收縮,甚至略有膨脹,但是抗熱震性差。硅磚主要用于焦爐、玻璃熔窯、酸性煉鋼爐等熱工設(shè)備。粘土磚中含30%~46%氧化鋁,它以耐火粘土為主要原料,耐火度1580~1770℃,抗熱震性好,屬于弱酸性耐火材料,對酸性爐渣有抗蝕性,用途廣泛,是生產(chǎn)量的一類耐火材料。
按照冷混合工藝用合成焦油結(jié)合劑制造的傳統(tǒng)鎂碳磚在焦油受損過程中發(fā)生硬化并獲得必要的強度,因此便形成了各向同性的玻璃狀碳。涂抹料生產(chǎn)鎂碳磚廠家轉(zhuǎn)爐用鎂碳磚此種碳未顯現(xiàn)出熱塑性,轉(zhuǎn)爐涂抹料在內(nèi)襯烘烤或操作使用過程中該熱塑性能適時地消除大量的應(yīng)力。用瀝青結(jié)合劑生產(chǎn)的鎂碳磚,由于在瀝青碳化過程中形成各向異性的石墨化焦炭結(jié)構(gòu),該磚具有較高的高溫塑性。
在瀝青和樹脂的基礎(chǔ)上,經(jīng)過改性得到的物質(zhì)。如果結(jié)合劑炭化后能形成鑲嵌結(jié)構(gòu)和原位形成碳纖維物質(zhì),那么這種結(jié)合劑將改善耐火材料的高溫性能。為了提高MgO-C磚的抗氧化性,常加入少量的添加劑,添加劑的作用原理大致可分為兩個方面:一方面是從熱力學觀點出發(fā),即在工作溫度下,添加物或者添加物和碳反應(yīng)生成其他物質(zhì),它們與氧的親和力比碳與氧的親和力大,優(yōu)先于碳被氧化從而起到保護碳的作用;另一方面,即從動力學的角度來考慮添加劑與O2,CO或者碳反應(yīng)生成的化合物改變碳復合耐火材料的顯微結(jié)構(gòu),如增加致密度,堵塞氣孔,阻礙氧及反應(yīng)產(chǎn)物的擴散等。
在耐火氧化物中,碳可以減小熔渣、鋼水與耐火材料的潤濕性,增加其導熱性,降低其膨脹,因而使耐火材料具有優(yōu)良的抗熱震性能。另外,碳具有較高的熱穩(wěn)定性,其升華溫度約4000℃。在110~140bar的壓力下,碳在相圖中的三相點(固/液/氣)接近 4020℃,因此,在低于110bar壓力時,碳升華而不熔化。由于碳在高溫下氧化,因此以上研究結(jié)果只能在特定的條件下才能應(yīng)用。目前,含碳耐火材料最重要的應(yīng)用領(lǐng)域為:轉(zhuǎn)爐、電爐和鋼包工作襯2.熔煉金屬用坩堝3.連鑄用關(guān)鍵部件4.高爐煉鐵用耐火材料.
鎂砂是生產(chǎn)MgO–C磚的主要原料,有電熔鎂砂和燒結(jié)鎂砂之分。電熔鎂砂與燒結(jié)鎂砂相比具有方鎂石結(jié)晶粒粗大、顆粒體積密度大等優(yōu)點,是生產(chǎn)鎂碳磚中主要選用的原料。生產(chǎn)普通鎂質(zhì)耐火材料,對鎂砂原料要求主要具有高溫強度和耐侵蝕性能,因此注重鎂砂的純度及化學成分中的C/S比和B2O3含量。隨著冶金工業(yè)的發(fā)展,冶煉條件日益苛刻,在冶金設(shè)備(轉(zhuǎn)爐、電爐、鋼包等)上應(yīng)用的MgO–C磚所用的鎂砂,除了化學成分外,在組織結(jié)構(gòu)方面,還要求高密度和大結(jié)晶。