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电熔锆刚玉砖的原料及工艺流程

编辑:耐火浇注料   时间:2021-09-22    浏览:   
2021年9月 22日 电熔锆刚玉砖以锆英石和工业氧化铝为主要原料,再加入少量的富锆砂(为了提高ZrO2的含量)、纯碱(助熔、Na 2O能抑制莫来石的形成、浇注料 促进莫来石的热分解和硼砂(助熔、可改善玻璃相性质、防止铸件裂纹)。图1是电熔锆刚玉 砖的工艺流程。

按熔融时气氛不同,有还原熔融法和氧化熔融法两种。还原法是将石墨电极直接插入熔融液中,使溶液渗碳(碳 含量0.03%?0.19%),并使料中铁、钛氧化物杂质被还原成低价氧化物,从而降低了玻璃相渗出温度(渗出温度约为1 200?1330℃)。氧化法需要功率大,石墨电极不与熔融液接触,碳不会渗入,并在适当的时候吹入氧,它可使还原物 质变成氧化物质,又能解除石墨电极在熔融液内造成的污染。砖呈淡米色,碳含量低(0.005%?0.02%)。玻璃相数量 少,且渗出温度高(1380?1410℃或更高),生产电熔耐火材料的电弧炉如图2所示。

烧结锆刚玉砖的组成、性能及工艺流程

烧结锆刚玉砖以锆英石和氧化铝为原料,ZrO2含量一般在20%以下。锆英石和氧化铝在1400?1450℃发生下列 固相反应:

实现由莫来石和斜锆石(含部分t-ZrO2)构成的两相均匀分布的显微结构。该不可逆反应亦被称为原位反应。反应 开始温度的实测值为1397℃;1400?1425℃和1500℃。耐火浇注料 盛绪敏等的研究结果指出,该反应开始温度为1380℃,生成 莫来石;温度达1400?1420℃,反应完全的体积效应为?V+16.4%,即:

①生成物莫来石+t-ZrO2体积膨胀为?V+13.87%;

②当t-ZrO2→m-ZrO2相变时的最终体积效应为?V+16.4%。

20世纪60年代,美国生产的原型烧结AZS制品,即依据ZrSiO4-Al2O3系反应烧结原理。所用原料为锆英石细 粉、T-氧化铝颗粒和煅烧氧化铝细粉。借助于锆英石和煅烧氧化铝之间的反应烧结而形成ZrO2-莫来石基质,遂成3相 材料。保温浇注料 制品的ZrO2含量为19.5%、Al2O3为70.0%、SiO2为10.2%,表明原料很纯且无其他添加物。依化学组成推 算,锆英石约占30%,与Al2O3反应生成莫来石的体积效应的理论值应为?V+9.3%。按Claussen的试验估算为+3. 4%。这是该产品强度偏低(14?16MPa)和显气孔率较高(15%?23%)的主要原因。

由于在反应烧结过程中产生较大的收缩-膨胀效应,导致坯体变形和裂纹,所得烧结材料只能当做半成品-预合成 锆莫来石骨料用。将其破碎、成形和烧成,始得以莫来石和斜锆石为主晶相(含少量玻璃相)的烧结AZS制品。若配以 烧结(或电熔)刚玉,可得三相制品。

为了使反应完全和玻璃相含量不超过5%,Al2O3与ZrSiO4的摩尔比应不小于1.5。有时还加入一定量的高岭土, 加入的量应该符合莫来石的组成。烧结锆刚玉砖的工艺流程如图1所示。

烧结AZS砖的显微结构特征是细小的(10μm以下)斜锆石微粒均匀地分散在主晶相莫来石和刚玉间,形成致密的 结晶网络,含玻璃相极少。它有一定量的气孔(气孔率小于20%),但是没有液相渗出现象。与电熔AZS砖相比,耐玻 璃液侵蚀能力较差,但抗热震性较好。
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