高鋁磚的種類及蠕變性能、熱震性能的提高方法

 

 

 

高鋁磚是比較常見的耐火磚之一，種類非常多樣化，今天為大家介紹一下高鋁磚的種類和高鋁制品的蠕變性能、熱震性能和使用壽命的提高方法。

關(guān)于耐火材料制品高鋁磚的分類，主要分為普通高鋁磚、低蠕變高鋁磚、高荷軟高鋁磚、微膨脹高鋁磚、磷酸鹽結(jié)合高鋁磚等種類。

1、普通高鋁磚

該耐火磚的主要礦物組成為英來石、剛玉和玻璃相，隨著制品中Al2O3含量的增加，莫來石和剛玉也增加，玻璃相將相應(yīng)減少，制品的耐火度和高溫性能隨之提高。普通高鋁磚具有一系列比粘土磚更加良的耐火性能，是一種應(yīng)用效果好、使用廣泛的材料，廣泛應(yīng)用于各種熱工窯爐之中。與粘土磚相比，可以有效地提高窯爐的使用壽命。

2、低蠕變高鋁磚

通過采用所謂的未平衡反應(yīng)來提高高鋁磚的抗蠕變性能。即根據(jù)窯爐的使用溫度情況，在基質(zhì)中添加三石礦物、活化氧化鋁等，使基質(zhì)的組成接近或完全是莫來石組成，因?yàn)榛|(zhì)的莫來石化，將提高材料的莫來石含量，降低玻璃相含里，而莫來石異的力學(xué)、熱學(xué)性能有利于材料高溫性能的提高。為使基質(zhì)完全莫來石化，控制Al2O3/SiO2是關(guān)鍵。低蠕變高鋁磚廣泛應(yīng)用于熱風(fēng)爐、高爐等熱工窯爐之中。

3、高荷軟高鋁磚

高荷軟高鋁磚與普通高鋁磚相比，所不同的是基質(zhì)部分和結(jié)合劑部分：基質(zhì)部分除添加三石精礦之外，按照燒后化學(xué)組成接近莫來石的理論組成，合理引入了高鋁物料，如剛玉粉、高鋁剛玉粉等;結(jié)合劑選擇質(zhì)球粘土等，視品種不同采用不同的粘土復(fù)合結(jié)合劑，或者莫來石結(jié)合劑。通過上述方法，高鋁磚的荷重軟化溫度可以提高50~70℃左右。

4、微膨脹高鋁磚

該磚主耍是以高鋁礬土為主要股料，添加三石精礦，按照高鋁磚生產(chǎn)工藝流程制成的。為使高鋁磚在使用過程中適量膨脹，關(guān)鍵是選擇好三石精礦及其粒度，控制好燒成溫度，使所選擇的三石礦物部分莫來石化，殘留部分三石礦物，殘留的三石礦物在使用過程中進(jìn)一步莫來石化(一次或二次莫來石化)，伴隨者體積膨脹。選擇的三石礦物以復(fù)合材料為好。因三石礦物的分解溫度各不相同，莫來石化產(chǎn)生的膨脹也各有差異。利用此特征，高鋁磚因工作溫度不同而有相應(yīng)的膨脹效應(yīng)，擠壓磚縫，提高了襯體的整體密實(shí)性，從而提高了磚的抗熔渣滲透能力。

5、磷酸鹽結(jié)合高鋁磚

磷酸鹽結(jié)合高鋁磚是以致密或者一級高鋁礬土熟料為主要原料，磷酸鹽溶液或磷酸鋁溶液為結(jié)合劑，經(jīng)過半干法機(jī)壓成型后，于400~600℃熱處理而制成的化學(xué)結(jié)合耐火磚。它屬于不燒磚，為避免在使用過程中制品收縮較大，配料中一般需要引入加熱膨脹性原料，如藍(lán)品石、硅石等。與陶瓷結(jié)合的燒成高鋁磚相比，其抗剝離性能更好，但是其荷重軟化溫度較低，抗侵蝕性能較差，因此滯要加入少量的電熔剛玉、莫來石等，以強(qiáng)化基質(zhì)。磷酸鹽結(jié)合高鋁磚廣泛應(yīng)用于水泥回轉(zhuǎn)窯、電爐頂?shù)雀G爐部位。

如何提高高鋁磚抗蠕變性？

1、純化原料：提高原料的純度或?qū)υ线M(jìn)行提純，盡量減少低熔物和強(qiáng)熔劑等雜質(zhì)成分(如，粘土磚中的Na2O、硅磚中的Al2O3、鎂磚中的SiO2和CaO等)的含量,從而降低制品中的玻璃相含量(這是提高該性能的方法);

2、強(qiáng)化基質(zhì)：引入“逆蠕變效應(yīng)”物質(zhì)。如在高鋁磚配料中引入一定尺寸的石英顆粒，高鋁磚在高溫下使用時(shí)，其中石英SiO2和高鋁原料中的Al2O3持續(xù)發(fā)生莫來石的合成反應(yīng)，反應(yīng)過程伴隨有一定程度的體積膨脹。這種體積膨脹的作用既是“逆蠕變效應(yīng)”，可以抵消材料蠕變時(shí)的收縮變形，從而提高了高鋁磚的抗蠕變性能。

3、改進(jìn)工藝：合理設(shè)計(jì)配合料的顆粒級配，提高坯體的成型壓力，獲得高致密度坯體，減少制品中的氣孔數(shù)量，使制品抗蠕變的有效成分增加;合理制定燒成制度(燒成溫、保溫時(shí)間、加熱及冷卻速度)，使材料中的要物化反應(yīng)充分進(jìn)行，獲得需要的物相組成和組織結(jié)構(gòu)。

提高高鋁磚抗熱震性的方法 

如何提高高鋁磚的抗熱震性。主要影響耐火制品抗熱震性的主要因素是材料在加熱或冷卻過程中由于熱脹冷縮產(chǎn)生的熱應(yīng)力。一般來講，熱膨脹率越大的材料抗熱震性越差，如硅磚、鎂磚等;熱導(dǎo)率越大的材料抗熱震性越好，如碳化硅制品等。

從熱彈性理論出發(fā)，材料的彈性模量越小，強(qiáng)度越大，熱導(dǎo)率越大，制品的抗熱震性較好。而能量理論認(rèn)為制品有較高的斷裂表面能時(shí)，可提高制品的抗熱震性。也就是說，當(dāng)制品具有細(xì)小的氣孔，使得制品在溫度變化時(shí)產(chǎn)生較大的內(nèi)應(yīng)力，儲存了較多的內(nèi)在能量時(shí)，能夠通過制品產(chǎn)生微細(xì)的裂紋，而將這些有可能導(dǎo)致制品損毀的能量釋放出來，就能大幅度提高制品的抗熱震性，即在制品中有意引入微裂紋，使裂紋擴(kuò)展的程度減到小，是提高材料抗熱震性的途徑之一。

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