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  • 什么是高鋁磚

    發布時間:2022-01-19 10:59 文章來自:http://www.etfwxqq.cn/ 作者:天陽耐火材料/耐火

    高鋁磚是一種氧化鋁含量在48%以上的中性耐火材料,由礬土或其他氧化鋁含量較高的原料經成型和煅燒而成,擁有非常堅硬的外表和光滑的表面。同時具有高溫蠕變小、抗侵蝕性強、荷重軟化溫度高、抗熱震穩定性好等優點。按高鋁磚中Al2O3含量通常分成三等:Ⅰ等──Al2O3含量>75%;Ⅱ等──Al2O3含量為 60~75%;Ⅲ等──Al2O3含量為48~60%。

    輕質高鋁磚通常采用高鋁礬土熟料加少量黏土,經磨細后用氣體發生法或泡沫法以泥漿形式澆注成形,再經高溫燒成。有時也可用工業氧化鋁代替部分礬土熟料,用于砌筑窯爐的內襯和隔熱層,以及無強烈高溫熔融物料侵蝕及沖刷作用的部位。需要注意的是,直接與火焰接觸時,表面接觸溫度不得高于1350℃。

    下面,小編將從不同方面介紹高鋁磚:

    一、特點

    耐火度:高鋁磚的耐火度比粘土磚和半硅磚的耐火度都要高,達1750~1790℃,屬于高級耐火材料。

    荷重軟化溫度:由于高鋁制品中Al2O3高,雜質量少,形成易熔的玻璃體少,所以高鋁磚的荷重軟化溫度比粘土磚高,但是,因為莫來石結晶未形成網狀組織,所以高鋁磚的荷重軟化溫度仍舊沒有硅磚高。

    抗渣性:高鋁磚中Al2O3較多,接近于中性耐火材料,能抵抗酸性渣和堿性渣的侵蝕,由于其中含有SiO2,所以相較于抗酸性渣的能力而言,抗堿性渣的能力較弱。、

    二、制作工藝

           高鋁磚和多熟料粘土磚的生產工藝類似,其主要耐火原料有:含水鋁氧礦物為主要組成的高鋁礬土、硅線石族礦物、人工合成原料如工業氧化鋁、合成莫來石、電熔剛玉等。不同之處在于高鋁磚配料中熟料比例較高,可達到90%-95%,熟料在破碎前需分級揀選和篩分除鐵,燒成溫度較高,如Ⅰ、Ⅱ等高鋁磚用隧道窯燒成時一般為1500~1600℃。國內的生產實踐證明,高鋁熟料在破碎前嚴格揀選分級、并分級貯存,采用礬土熟料和結合粘土共同細磨的方法,可提高產品質量。

    高鋁磚規格尺寸眾多,可用于鋼鐵行業、建材行業、電力行業等多種熱工窯爐,可以說是耐火材料行業中應用最為廣泛的耐火磚之一。一般來說我們把AlO含量大于48%的硅酸鋁質耐火材料統稱為高鋁質耐火材料,定型的產品即為常用的高鋁磚,一般分為三個等級:Ⅰ等:AlO>75%;Ⅱ等:AlO 60%-75%;Ⅲ等:AlO 48%-60%。燒制一級高鋁質耐火磚,通常燒成溫度為1500到1600℃;燒制二級高鋁質耐火磚,通常燒成溫度為1450到1500℃;燒制三級高鋁質耐火磚,通常燒成溫度為1350到1450℃;高鋁磚和多熟料黏土磚的生產工藝類似,熟料在破碎前需分級揀選和篩分除鐵,燒成溫度較高,如Ⅰ、Ⅱ等高鋁磚用隧道窯燒成時一般為1500-1600℃。

    三、理化指標

    高鋁磚的耐火度波動范圍大,一般為1770~2000℃,主要受AlO含量的影響,隨著制品中AlO含量的增加而提高。同時耐火度還受雜質含量和種類的影響,與制品的礦相結構有關。高鋁磚荷重軟化開始變形溫度大于1400℃,并隨著AlO含量的增加而提高。AlO含量小于71.8%的制品,荷重軟化溫度取決于莫來石和玻璃相的數量比例,隨著莫來石數量的增加而提高。

    玻璃相的數量和性質對荷重軟化點有明顯影響。AlO含量為71.8%~90%時為莫來石、剛玉質制品,隨著AlO含量的增加,玻璃相量基本不變,剛玉雖有增多,但莫來石卻有減少;故荷重軟化溫度提高不明顯。AlO含量超過90%以后,隨著AlO含量的增加,玻璃相數量減少,荷重軟化溫度顯著提高,由AlO90%時的1630℃升至AlO100%時的1900℃,荷重軟化溫度都隨AlO含量的增加而提高。

    高鋁磚的熱導率隨溫度升高而降低。當高鋁磚中含AlO越高時,其莫來石、剛玉晶體越多,則熱導率隨溫度升高而降低的傾向越明顯。但在1000℃以上,其下降幅度減小。

    四、高鋁磚的生產

    以1級礬土熟料和電熔白剛玉粉為原料,配入適量膨脹劑,經成型和800℃熱處理,可制得熱震穩定性較好的高鋁磚。以Ⅰ級礬土熟料和電熔白剛玉粉為原料,配入適量膨脹劑,經成型和800℃熱處理,可制得熱震穩定性較好的高鋁磚。

    為了降低高鋁磚的氣孔率,從原料的選用、配料、混合直至成型、燒成各工序都要采取相應的措施。

    選用的一級高鋁礬土熟料的吸水率以小于5%為宜,二級高鋁料吸水率以小于7%為宜。把含水量小于4%的軟質粘土和鋁礬土熟料混合細磨。用這種混合細磨粉配料,可降低磚坯氣孔率。配料時的顆粒級配,粗中細之比為4:2:4為宜,最大顆粒應該不超過5mm?;炝蠒r的加料順序如下:先加入粗顆粒,再加入亞硫酸紙漿廢液后預混3min,最后加入高鋁細粉進行混合。

    五、燒成工藝引起的缺陷

    一般情況下,經過燒成后的高鋁磚中幾乎會將所有的問題都暴露出來,產生形形色色的缺陷。其中,主要的缺陷有欠燒、過燒、破損、污染、黑心、扭曲、裂紋等。

    1、欠燒:欠燒是由于燒成溫度不夠、保溫時間不足,或漏入冷風引起的問題。一般情況下,欠燒高鋁磚的機械強度低、結合松散、搬運時容易破損,高溫性能和抗侵蝕性能差。

    2、過燒:過燒是燒成溫度過高,或保溫時間過長,或火焰直接接觸磚面引起的問題。一般情況下,過燒高鋁磚的機械強度高、顯氣孔率低、尺寸收縮多、磚體變形大、結合過于緊密、瓷化嚴重、敲擊時當當作響、抗熱震性能很差。不過,當原料含有較高FeO、TiO等過渡性金屬氧化物雜質時,過燒也可能使高鋁磚發泡,從而出現密度降低、顯氣孔率增大、體積膨脹增大的現象。

    3、破損:出現破損的原因可能是基質數量偏少、結合劑強度不足、搬運時受力過猛、混練不勻、顆粒偏析、成型壓力不夠或燒成溫度偏低等。

    4、污染:污染指熔洞、鐵斑等缺陷。熔洞的成因可能是煤渣、雜物等低熔物混入制磚料,燒成時使高鋁磚熔融所致。鐵斑是制造時鐵質物質混入原料,燒成時鐵質物質氧化擴散所致暗色斑塊。其原因可能是在破碎、粉磨時鐵質物質混入耐火原料。

    5、黑心:黑心是燒后耐火制品中心帶有黑色而呈現出的缺陷。黑心的成因可能是制品內部的有機物被氧化前,其表面就被產生的玻璃相密封而致。也可能是制品在還原氣氛下燒成,冷卻時受氧化性氣氛影響所致。一般情況下,黑心制品的抗侵蝕性不佳。

    6、扭曲:扭曲是高鋁磚制品在高溫下受壓產生的變形,其標志是高鋁磚底面的各棱不在同一平面上。如果成型、裝窯、燒成不當,都可能導致高鋁磚扭曲。

    7、裂紋:裂紋指燒后耐火制品具有的各種裂紋,包括表面的、內部的、顯見的、隱蔽的裂紋。高鋁磚裂紋的成因各不相同,如成型不當可能出現層裂;干燥、燒成過程中收縮、膨脹過大,或收縮、膨脹不均都會引起裂紋;燒成中磚坯受熱、冷卻不均,出現不一致的燒成線變化或承受過大熱應力也會引起開裂。

    裂紋產生的原因則一般有以下幾種:

    (1)原料原因:高鋁磚的主要礦物相組成為莫來石、剛玉和玻璃相。隨著制品中氧化鋁含量的增加,莫來石和剛玉相的數量也增加,玻璃相相應減少,制品的耐火度和高溫性能隨之提高。實際生產高鋁磚時,要注意所用的高鋁礬土熟料的雜質含量進行控制,按照YB/T5179-2005(高鋁礬土熟料)的要求,KO和NaO含量<0.35%~0.6%,盡量采用雜質含量低和燒結程度好的原料進行生產。

    (2)泥料原因:泥料中的臨界顆粒尺寸、細粉加入量、泥料的混合質量都會影響高鋁磚半成品產生裂紋。如基質料一般由細粉組成,燒成過程中產生收縮,而顆粒一般是產生膨脹,兩者之間產生較大的變形差而引起內應力,從而使制品產生裂紋。

    (3)成型原因:包含磚型的原因、成型模具設計不合理、布料不均勻的原因、成型操作和成型壓力的原因。

    (4)燒成原因:高鋁磚的燒結是液相燒結,液相的形成溫度和液相量,燒成時的升溫速度、氣氛條件、坯體在燒成過程中產生的收縮以及二次莫來石化合剛玉再結晶作用會導致不一致收縮,使制品表面產生裂紋。

    一般有預熱帶裂紋、燒成帶裂紋、冷卻帶裂紋。高鋁磚產生裂紋的原因是多方面的,可是有一種或者幾種因素共同作用,但從實質上來分析,主要由于應力的作用超過高鋁磚本身承受的應力才導致裂紋的發生。實際生產過程中由于制品物理化學變化而產生的微裂紋有時對制品提高抗熱震性能是有益的,就要根據造成高鋁磚裂紋的各種因素來進行分析,作出改善提高制品的成品合格率。

    六、高鋁磚的應用

    高鋁磚主要用于砌筑高爐、熱風爐、電爐爐頂、鼓風爐、反射爐、回轉窯內襯。此外,高鋁磚還廣泛地用做平爐蓄熱式格子磚、澆注系統用的塞頭、水口磚等。但由于高鋁磚價格要比粘土磚高,所以在使用時用粘土磚能夠滿足要求的地方就不必使用高鋁磚。(外形與缸磚相似,但配料不一樣。)

    七、高鋁磚的分類

    高鋁磚主要分為普通高鋁磚和改性高鋁磚。普通高鋁磚是指常用的標準燒成磚,而改性高鋁磚主要是指:高荷軟高鋁磚、微膨脹高鋁磚、低蠕變高鋁磚和磷酸鹽結合高鋁磚四種。

    一、普通高鋁磚

    高鋁磚的主要礦物組成為莫來石、剛玉和玻璃相。

    普通高鋁磚主要用于砌筑高爐、熱風爐、電爐爐頂、鼓風爐、反射爐、回轉窯內襯。除此之外,高鋁磚還應用于平爐蓄熱式格子磚、澆注系統用的塞頭、水口磚等。

    二、改性高鋁磚

    1、高荷軟高鋁磚

    高荷軟高鋁磚和普通高鋁磚的不同之處在于基質部分和結合劑部分?;|部分除添加三石精礦外,按照燒后化學組成接近莫來石的理論組成,合理引人高鋁物料(磨細的高鋁礬土、工業氧化鋁或a-Al2O3 微粉、剛玉粉、高鋁剛玉粉)。結合劑選擇優質球黏土等,根據品種的不同采用黏土復合結合劑或莫來石質結合劑。

    2、微膨脹高鋁磚

    微膨脹高鋁磚是以高鋁礬土為主體原料,添加三石精礦,按照高鋁磚生產工藝流程制成。為使高鋁磚在使用過程中適量膨脹,關鍵選擇好三石礦物和其粒度,控制好燒成溫度,使所選的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一步莫來石化(一次或二次莫來石化),同時伴著膨脹反應。選擇的三石礦物最好為復合材料。因三石礦物的分解溫度各不相同,莫來石化產生的膨脹也各有差異,利用這種特征,高鋁磚因工作溫度不同而產生相應的膨脹效應,擠緊磚縫,使磚的整體更加密實,這種效應提高了磚的抗熔渣滲透能力。

    3、低蠕變高鋁磚

    我國曾長期在熱風爐用黏土磚、高鋁磚的考核指標中,看重荷重軟化溫度,未提出蝶變率的指標要求。窯爐經過長年使用,出現了磚的變形、開裂、下沉等問題,如果熱風爐風溫提高,此類問題便更加突出。隨著煉鐵高爐大容積、高風溫技術及長壽化的發展,對熱風爐用耐火材料提出了更高的要求,要求材料能承受長期熱應力和高風溫等的作用而不易損壞,因此要求熱風爐用高鋁磚具有低的蠕變率,這對熱風爐的使用壽命起著重要作用。

    為了解決高鋁磚的抗蠕變性,采用添加有益礦物的辦法,利用所謂的未平衡反應來解決、當蠕變溫度為1550℃、1500℃ 時添加物為石英、三石礦物;蠕變溫度為1450℃ 、1400℃、1350℃時,添加物為三石礦物,相應引人剛玉、a-Al2O3等;蠕變溫度為1300℃、1270℃、1250℃ 時,添加物為三石礦物。其中,三石礦物、活性氧化鋁等主要以基質形式加入,基質的完全或近于完全莫來石化是關鍵。因為基質的莫來石化,必將提高材料的莫來石含量,降低玻璃相含量,而莫來石優異的力學、熱學性能有利于改善或提高材料的高溫性能。

    經研究表明,在高鋁磚的生產中,加入15%-35%的硅線石精礦,可制得蠕變溫變為1400-1450℃的高爐熱風爐用高荷軟、低蠕變高鋁磚。對于蠕變溫度為1500-1550℃的低蠕變高鋁磚,除添加適量的硅線石外,還需加入一定量的莫來石,或采用部分電熔剛玉和硅石原料。

    4、磷酸鹽結合高鋁磚

    磷酸鹽結合高鋁磚是以致密的特級或一級高鋁礬土熟料為主要原料,磷酸溶液或磷酸鋁溶液為結合劑,經半干法機成型后,400-600℃熱處理而制成的化學結合耐火制品。磷酸鹽結合高鋁磚屬于免燒磚,為避免在高溫使用過程中制品收縮較大,配料中還需引入加熱膨脹性原料,如藍晶石、硅線石、葉蠟石、硅石等。與陶瓷結合的燒成高鋁相比,其抗剝落性更好,但荷重軟化溫度較低,抗侵蝕性較差,因此需要加入少量的電熔剛玉莫來石等以強化基質。磷酸鹽結合高鋁磚適用于水泥窯、電爐頂和鋼包等。

    一般用途高鋁磚選用優質礬土熟料,輔以結合粘土及添加物制成。具有耐火度高,抗酸堿侵蝕性好,高溫強度大,熱震穩定性良好等優點。廣泛應用于冶金,石油,化工,建材,機械,加工等行業的熱工設備。

    高爐用高鋁磚采用優質礬土熟料為主要原料,經高壓成型,高溫燒結而制成,主要礦物組成為莫來石和剛玉。具有優良的高溫力學性能和抗化學侵蝕性能。用于高爐爐襯的各個部位。

    煉鋼電爐頂用高鋁磚以精選的特級礬土熟料為主要原料,經高壓成型,高溫燒結而成。主要礦物組成為剛玉和莫來石相,具有優良的高溫力學性能和抗化學侵蝕性能。特別是不燒制品,外形尺寸更為精確,熱震穩定性更為優良。

    盛鋼桶用高鋁磚以精選的礬土為主要原料,經高壓成型,高溫燒結而成,主要礦物組成為剛玉石、莫來石相,具有良好的高溫力學性能和抗化學侵蝕性能。

    熱風爐用低蠕變系列高鋁磚以剛玉莫來石及陽泉優質礬土熟料為主要原料,經高壓成型、高溫燒結而成。產品荷重軟化溫度高,抗高溫蠕變性能好,抗熱沖擊性能優良。是大中型熱風爐的首選材料。

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