剛玉磚是指氧化鋁的含量大於90%、以剛玉為主晶相的耐火材料制品。很高的常溫耐壓強度(可達340MPa)。高的荷重軟化開始溫度(大於1700℃)。很好的化學穩定性,對酸性或碱性渣、金屬以及玻璃液等均有較強的抵抗能力。熱震穩定性與其組織結構有關,緻密制品的耐侵蝕性能良好,但熱震穩定性較差。
剛玉磚所用原料是由氧化鋁和氧化鉻按一定比例配比, 經過高溫熔化合成的一種固溶體。採用特種耐火材料生產工藝製成耐火磚, 可以改善和提高制品的內在質量, 提高制品的高溫性能。我廠開發生產的部分高性能鉻剛玉磚(AK 、AKZ)的理化性能指標已達到國外部分同類產品及剛玉磚的性能指標要求。
1 剛玉磚的耐火性能
由Al2O3 -Cr2O3 二元相圖可知,Al2O3 和Cr2O3能形成連續固溶體, 而沒有低共熔物產生。因此, 在高純剛玉材料中加入Cr2O3 , 不論加入量多少, 不僅不會降低材料的耐火性能, 反而使材料的耐火性能有所提高。鉻剛玉磚的耐火度(>1790 ℃)及荷重軟化溫度(>1700 ℃)均優于高純剛玉制品。
2 剛玉磚的強度
高純剛玉磚的常溫耐壓強度一般為70 ～ 100MPa , 高性能鉻剛玉磚的常溫耐壓強度一般>150MPa , 其強度明顯高于剛玉磚。這是由於制品在燒成過程中, 其顆粒與顆粒之間, 顆粒與細粉之間, 細粉與細粉之間均形成了Al2O3 -Cr2O3 固溶體, 該固溶體象橋一樣把顆粒、細粉連接在一起, 使材料的強度大大提高。
3 熱震穩定性
據資料報道, 在剛玉中加入Cr2O3 , 當C r2O3 含量為10 %～ 66 %時, 材料的熱震穩定性隨C r2O3 含量的增加而降低, 即C r2O3 含量低的鉻剛玉磚, 其熱震穩定性好于Cr2O3 含量高的鉻剛玉磚。我廠推廣應用的高性能鉻剛玉磚Cr2O3 含量在12 %～20 %之間, 其熱震穩定性比剛玉磚有所提高;尤其是加入少量產生相變的添加劑而生產出的AKZ 型鉻剛玉磚, 熱震穩定性更優。
4 抗渣侵蝕能力
各種耐火材料氧化物在熔融煤渣中的溶解度：Cr2O3 在煤氣化爐渣(SiO2 -CaO系)及各種玻璃熔體中的溶解度比其他氧化物材料的溶解度要小得多。因而Cr2O3 或含Cr2O3 的耐火材料具有良好的抗鋼渣、有色冶煉渣、煤氣化爐渣、油氣化爐渣和各種玻璃熔體熔蝕能力。Cr2O3 熔體或Cr2O3 與爐渣反應生成的液相粘度比其他低熔物粘度大, 這就阻止了熔渣沿毛細氣孔向磚體內部滲透, 避免形成變質層而產生結構剝落。
不同Cr2O3 含量的鉻剛玉磚與剛玉磚被玻璃熔渣侵蝕的深度不同。試驗表明:Cr2O3 <17 %時, 磚中Cr2O3 含量愈高, 玻璃熔渣侵入的深度愈淺。
為了更進一步弄清氣化爐熔渣對剛玉磚和鉻剛玉磚的侵蝕情況, 以坩堝法用氣化爐渣樣在1500 ℃下進行的抗渣試驗表明:剛玉磚被熔渣嚴重侵蝕, 爐渣全部滲入磚中, 並沿磚內部氣孔滲透到表面, 磚變成褐色, 幾乎沒有渣殘留;鉻剛玉磚幾乎不被熔渣侵蝕, 渣與磚表面沒有明顯的化學反應, 內孔邊緣與殘渣界限分明, 渣向磚內滲透很少,磚孔週圍只形成約5 ～ 10 mm 厚的變質層, 大量熔渣殘存於坩堝孔內。
通過理論分析及實踐証明:鉻剛玉磚抗氣化爐熔渣的化學熔蝕及滲透性均比剛玉磚好, 抗結構剝落性也比剛玉磚優越
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