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    電熔鋯剛玉磚的原料及工藝流程

    編輯:耐火澆注料   時間:2021-09-22    瀏覽:   
    2021年9月 22日 電熔鋯剛玉磚以鋯英石和工業氧化鋁為主要原料,再加入少量的富鋯砂(為了提高ZrO2的含量)、純堿(助熔、Na 2O能抑制莫來石的形成、澆注料 促進莫來石的熱分解和硼砂(助熔、可改善玻璃相性質、防止鑄件裂紋)。圖1是電熔鋯剛玉 磚的工藝流程。

    按熔融時氣氛不同,有還原熔融法和氧化熔融法兩種。還原法是將石墨電極直接插入熔融液中,使溶液滲碳(碳 含量0.03%?0.19%),并使料中鐵、鈦氧化物雜質被還原成低價氧化物,從而降低了玻璃相滲出溫度(滲出溫度約為1 200?1330℃)。氧化法需要功率大,石墨電極不與熔融液接觸,碳不會滲入,并在適當的時候吹入氧,它可使還原物 質變成氧化物質,又能解除石墨電極在熔融液內造成的污染。磚呈淡米色,碳含量低(0.005%?0.02%)。玻璃相數量 少,且滲出溫度高(1380?1410℃或更高),生產電熔耐火材料的電弧爐如圖2所示。

    燒結鋯剛玉磚的組成、性能及工藝流程

    燒結鋯剛玉磚以鋯英石和氧化鋁為原料,ZrO2含量一般在20%以下。鋯英石和氧化鋁在1400?1450℃發生下列 固相反應:

    實現由莫來石和斜鋯石(含部分t-ZrO2)構成的兩相均勻分布的顯微結構。該不可逆反應亦被稱為原位反應。反應 開始溫度的實測值為1397℃;1400?1425℃和1500℃。耐火澆注料 盛緒敏等的研究結果指出,該反應開始溫度為1380℃,生成 莫來石;溫度達1400?1420℃,反應完全的體積效應為?V+16.4%,即:

    ①生成物莫來石+t-ZrO2體積膨脹為?V+13.87%;

    ②當t-ZrO2→m-ZrO2相變時的最終體積效應為?V+16.4%。

    20世紀60年代,美國生產的原型燒結AZS制品,即依據ZrSiO4-Al2O3系反應燒結原理。所用原料為鋯英石細 粉、T-氧化鋁顆粒和煅燒氧化鋁細粉。借助于鋯英石和煅燒氧化鋁之間的反應燒結而形成ZrO2-莫來石基質,遂成3相 材料。保溫澆注料 制品的ZrO2含量為19.5%、Al2O3為70.0%、SiO2為10.2%,表明原料很純且無其他添加物。依化學組成推 算,鋯英石約占30%,與Al2O3反應生成莫來石的體積效應的理論值應為?V+9.3%。按Claussen的試驗估算為+3. 4%。這是該產品強度偏低(14?16MPa)和顯氣孔率較高(15%?23%)的主要原因。

    由于在反應燒結過程中產生較大的收縮-膨脹效應,導致坯體變形和裂紋,所得燒結材料只能當做半成品-預合成 鋯莫來石骨料用。將其破碎、成形和燒成,始得以莫來石和斜鋯石為主晶相(含少量玻璃相)的燒結AZS制品。若配以 燒結(或電熔)剛玉,可得三相制品。

    為了使反應完全和玻璃相含量不超過5%,Al2O3與ZrSiO4的摩爾比應不小于1.5。有時還加入一定量的高嶺土, 加入的量應該符合莫來石的組成。燒結鋯剛玉磚的工藝流程如圖1所示。

    燒結AZS磚的顯微結構特征是細小的(10μm以下)斜鋯石微粒均勻地分散在主晶相莫來石和剛玉間,形成致密的 結晶網絡,含玻璃相極少。它有一定量的氣孔(氣孔率小于20%),但是沒有液相滲出現象。與電熔AZS磚相比,耐玻 璃液侵蝕能力較差,但抗熱震性較好。
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