冶 金 炉 热 工 基 础 山东工业职业学院  冶金学院 4    耐火材料 max.book118.com 高铝质耐火材料     含Al2O3在46％以上，用刚玉、高铝钒土或硅线石系矿物作原料制成的耐火材料统称为高铝质耐火材料。    目前以铝钒土为制造高铝质耐火材料的主要原料  1、高铝砖的性质    a、耐火度: 1750~1790℃，属于高级耐火材料。    b、荷重软化温度: 比粘土砖高,没有硅砖高     c、抗渣性：   接近于中性耐火材料，抗碱性渣的能力比抗酸性渣的能力弱些。    此外，高铝砖的热膨胀系数小，温度急变抵抗性很好，和粘土砖一样，在高温下也会发生残存收缩。 2、高铝砖的用途            常用它来代替高质量的粘土砖和硅砖，以提高炉子的寿命。目前主要用于砌筑高炉、热风炉、电炉炉顶、鼓风炉、反射炉、回转窑内衬。此外，高铝砖还广泛地用做平炉蓄热式格子砖、浇注系统用的塞头、水口砖等。但高铝砖价格要比粘土砖高，故用粘土砖能够满足要求的地方就不必使用高铝砖。        SiO2含量大于65%，Al2O3含量为15~30%的 耐火材料属于半酸性耐火材料或叫半硅砖，其耐火 度不应低于1610℃。       半硅砖的各种性能介于粘土砖和硅砖之间，其 特点是： (1) 耐火度为1650～1710℃。 (2) 热稳定性比粘土砖差，因石英膨胀系数大。 (3) 荷重软化开始温度为1350～1450℃，因含有较多的石英，故比一般的粘土砖稍高。 (4) 体积稳定性好，因为原料中粘土的收缩被SiO2的膨胀所抵消，若含SiO2多则会有残余膨胀产生。 (5) 抗酸性渣的侵蚀性好。        半硅砖所用原料广泛，价格低，加上具有上述特性，所以使用范围较广，可以代替二、三等粘土砖。常用以砌筑化铁炉内衬，加热炉炉顶和烟囱等。 4. 3  氧化硅质耐火材料        硅砖就是一种含SiO2在93%以上的氧化硅质耐火 材料。 max.book118.com 二氧化硅的结晶转变       二氧化硅在不同温度下的结晶状态（同素异晶 体）有下列几种：     （1）α一石英，β一石英；     （2）α－鳞石英，β－鳞石英，γ－鳞石英；      （3）α－白硅石，β－白硅石。       以上α是指较高温度下的结晶形态，β和γ是指较低温度下的结晶形态。       SiO2的各种同素异晶体在不同温度下会发生 转变，这种转变按其本质的不同可分为下列两 类： 1、迟钝型转变       这是由一种结晶构造过渡到另一种新的结 晶构造。这种转变是从结晶的边缘开始的，极 其缓慢地发展到结晶中心，所以需要很长的时 间且在一定温度范围下才能完成。      迟钝型转变一般只向着一个方向进行。     SiO2结晶的迟钝型转变有： (1)   (2)   (3)   (4)  2、高低型转变                                这种转变不是由结晶表面逐渐向中心发展，而是 整个结晶同时转变。在转变时结晶内部结构变化较 小，所以转变是可逆的。属于这类转变的有： （1） （2） （3） （4）        硅砖在烧成过程中所进行的各种结晶转变可用图4－4表示。  max.book118.com 硅砖的性质及用途 1、硅砖的性能 （1）属酸性耐火材料，对酸性渣侵蚀的抵抗能力强，对碱性渣侵蚀的抵抗能力弱。 （2）耐火度较一般粘土砖高，达1710～1730℃。 （3）荷重软化温度高，几乎接近其耐火度，一般都在1620℃以上，这是硅砖的最大优点。 （4）热稳定性差，水冷次数只有1～2次，这主要是因为有高低型晶体转变的缘故，所以硅砖不宜用于温度有急变之处。 （5）体积稳定性差，加热时产生体积膨胀，故砌砖时必须注意留出适当的膨胀缝。此外，硅砖在低温下体积变化更大，所以烘烤炉子时，低温下（600℃以下）升温应缓慢。 （6）硅砖的真比重一般情况下其变化范围为2.33～2.42， 以小为好，真比重小，说明石英晶型转变完全，使用过程的残余膨胀就小。 2、硅砖的用途        硅砖是酸性冶炼设备的主要砌筑材料，也是炼 焦炉、铜熔炼炉等不可缺少的筑炉材料。由于硅砖 的荷重软化温度高，因而也可用在碱性平炉和电炉 炉顶上，甚至蓄热室上层格子砖也可用它来砌筑。     使用硅砖时应注意下列事项： （1）硅砖在200~300℃和578℃时由于高低型晶型           转变，体积骤然膨胀，故在烘炉时在600℃以         下升温不宜太快，否则有破裂的危险。在冷却         至600℃以下时应避免剧烈的温度变化。 （2）尽量避免和碱性炉渣接触。  4.4 氧化镁质及其它碱性耐火材料 4.1 镁石质耐火材料              含氧化镁（MgO）在80～95％以上的耐火材 料，属于镁石质耐火材料（主要是镁砖）。     制造镁石质耐火材料的原料是菱镁矿。它的主 要成分是MgCO3,此外还含有CaO、SiO2、Fe2O3 等杂质。菱镁矿必须经过煅烧才能使用。      烧成后的镁砖中矿物组成为：方镁石（MgO） 占80～90%；铁酸镁（MgO·Fe2O3）,镁橄榄石 （2MgO·SiO2），钙镁橄榄石（CaO·MgO·SiO2） 以及玻璃质等，共约8~20％。 1、镁砖的主要性能   a、耐火度       因为方镁石（MgO）结晶的熔点很高，可达2800℃，故镁砖的耐火度在一般耐火砖中是最高的，通常在000℃以上。这是镁砖的优点之一，常用做高温燃烧室或熔炼炉的砌筑料。   b、高温结构强度         镁砖的高温强度不好，荷重开始软化温度在1500~1550℃之间，比耐火度低500℃以上，所以，不用镁砖砌筑高温炉的炉拱，以免在高温下受压变形，因炉拱砖承受的挤压力较大。     c、抗渣性      镁砖属于碱性耐火材料，对于CaO、FeO等碱性熔渣的抵抗能力很强，故通常用做碱性熔炼炉的砌筑材料，但对于酸渣的抵抗力则很差。镁砖不能与酸性耐火材料相接触。 d、热稳定性     镁砖的热稳定性很差，只能承受水冷2～8次。         e、体积稳定性     镁砖的热膨胀系数大，在20~1500℃之间的线膨胀系数为14.3×106，故砌砖过程中，应留足够的膨胀缝。 f、导热性   镁砖的导热能力约为粘土砖的几倍。故镁砖砌筑的炉体外层，一般应有足够的隔热层，以减少散热损失。不过镁砖的导热性随温度升高而下降。 g、 水化性    煅烧不够的氧化镁与水作用，产生以下反应： MgO+H2O→Mg（OH）2   这称为水化反应。由于此反应，体积膨胀77.7%，使镁砖遭受严重破坏，产生裂纹或崩落。镁砖在储存过程中必须注意防潮。 1、镁铝砖     镁铝砖是采用含钙少的煅烧镁砂（MgO 90%，CaO＜2.2%）作原料，加入约8%的工业氧化铝粉，以亚硫酸纸浆废液做结合剂，在1580℃的高温下烧成的制品。   镁铝砖的矿相组成是以方镁石为主晶，镁铝尖晶石（MgO. Al2O3）为基质。后者代替镁砖中的钙镁橄榄石，成为方镁石的结合剂。    镁铝砖与镁砖比较，具有以下特点： （1）镁铝砖的耐急冷急热性好，可承受水冷20~25次，甚至更高。  （2）由于镁铝尖晶石本身的熔点较高，故镁铝砖的高温结构强度比镁砖有所改善，达到1520～1580℃，甚至

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