微孔剛玉磚

《冶金學名詞》第二版。2100433B

以電熔剛玉為原料，采用特殊的生產工藝，經模壓成型、高溫燒成，平均氣孔孔徑為微米級的耐火磚。

在鋼鐵行業(yè)中使用, 鉻剛玉材質比剛玉材質使用壽命延長一倍以上, 如鋼包透氣磚等;在有色冶煉行業(yè)使用,剛玉磚的耐磨性及抗侵蝕性明顯優(yōu)于其他磚種;在炭黑行業(yè)中,使用剛玉磚比相同條件下使用的剛玉磚壽命延長一倍。生產的AK 型鉻剛玉磚在炭黑廠的炭黑反應爐上使用, 使用壽命已超過剛玉磚。

在石油化工行業(yè)中, 大、中型化肥廠氣化爐內由于長期高溫(1350 ～ 1450 ℃)、高壓(3 .1 ～8 .53 MPa)、強還原氣氛(CO H2 CH4)且氣流速度大(約10 m·s-1), 對爐襯耐火材料的侵蝕、破壞較嚴重, 所以對爐襯耐火材料要求更高。高性能剛玉磚密度大, 強度高, 比剛玉磚更具抗氣流沖刷能力及耐磨性。在剛玉磚中引入Cr2O3 使制品的內在質量發(fā)生變化, 使磚的抗熔渣侵蝕及抗?jié)B透性顯著提高, 在氣化爐上使用剛玉磚可以提高氣化爐的使用壽命 。

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(xù)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(yōu)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。這是由于制品在燒成過程中, 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(wěn)定性

據(jù)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(wěn)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(wěn)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(wěn)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(wěn)定性更優(yōu)。

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, 并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,磚孔周圍只形成約5 ～ 10 mm 厚的變質層, 大量熔渣殘存于坩堝孔內。

通過理論分析及實踐證明: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(yōu)越 。

主要礦物組成為α-Al₂O₃-Cr₂O₃固溶體。次要礦物組成為少量復合尖晶石(或不含復合尖晶石)、氧化鉻含量為1%～30%的耐火磚。有熔鑄鉻剛玉磚和燒結鉻剛玉磚兩種。一般情況下鉻剛玉磚就是指燒結鉻剛玉磚 。