耐火材料基礎(chǔ)與應(yīng)用

1、耐火材料基礎(chǔ)及技術(shù),目 錄,耐火材料基礎(chǔ)及技術(shù)簡介 (一)1. 耐火度2. 耐火度的應(yīng)用3. 抗熱震 - 溫度的變化4. 抗熱應(yīng)力5. 機械的剝落6. 耐蝕性 - 高溫界面反應(yīng)7. 防止爐渣滲透方法8. 耐火材料組織9. 提高耐蝕性10.顆粒級配理論,耐火材料基礎(chǔ)及技術(shù)簡介(二) 1. 定形磚技術(shù)發(fā)展2. 魚雷車內(nèi)襯火磚演變3. 塩基性耐火材料4. 抗水化的方法5. 含碳耐火材料6. 不定形技術(shù)發(fā)展7.

2、 超微粉8. 超低水泥澆注料預(yù)熱爆裂9. 氧化鋁-尖晶石澆注材、 氧化鋁-氧化鎂澆注材10.含碳澆注料-Al2O3-SiC-C 不定形主要技術(shù),耐火度 耐火材料在高溫條件下的性能:耐蝕性、抗?jié)B透性、抗衝擊、抗蠕變性、抗剝落性等,最基本的性能就是耐高溫即耐火度。 耐火度要高則熔點就要高,下表1是各種物質(zhì)的熔點。,CaO,MgO,Al2O3,Cr2O3,SiO2,Cr2O3,耐火材料: 高溫難熔無機非金屬材

3、料 DIN 耐火度 SK 26 溫度 1580℃以上 ASTM 耐火度 PCE 15 溫度 1430℃以上 JIS 使用溫度 定形磚 > 1500 ℃ 不定形 > 800 ℃,表2 耐火度,2. 耐火度的應(yīng)用 1) 耐火材料最高使用

4、溫度 = 耐火度 - 150℃ MST = TPCE - 150 (不包括機械強度及耐蝕性) 2) 耐火磚的燒成 耐火磚燒成溫度 >使用溫度 以避免耐火磚在高溫長期使用下產(chǎn)

5、生尺寸變化等問題。 耐火材料在低於熔點進行燒結(jié)並不發(fā)生化學反應(yīng) ,主要是固體粉粒間之粉體表面 積大、晶格缺陷與晶格畸變、無定形化 , 在0.8T熔溫度下由於表面能驅(qū)動及原子 熱振動進行燒結(jié) 緻密化。 但是使用高溫燒成的原料，如燒結(jié)鋁?電熔鋼玉 ?合成膜來石? 高鋁熟料 ?氧化鎂熟料?電熔鎂等因為都已經(jīng)過很高溫度製成， 所以再高溫加

6、熱並無必要。 使用不易收縮的原料，不必比使用溫度更高的溫度燒成， 因此燒成溫度是以基質(zhì)部份較低融點的原料為需要，以產(chǎn) 生燒結(jié)強度。 這方面的利用還有如不燒成的鎂碳磚 鋁矽碳磚及不定形。 一般耐火材料廠耐火磚燒成溫度 = 耐火度 * 0.8 SK30耐火磚燒成溫度 = 耐火度1670℃ * 0.8 = 1336℃,物質(zhì)融點 >

7、; 耐火度 > 燒成溫度 > 使用溫度,大部份耐火磚廠隧道窯最高燒成溫度為1600℃。低融點化合物在高溫時形成熔體與顆粒潤濕性佳將顆粒包覆冷卻時將顆粒膠結(jié)強度高溫時強度低直接鍵結(jié)則由顆粒結(jié)合形成連續(xù)相將低融點雜質(zhì)以孤島方式存在顆?？障堕g形成間斷相產(chǎn)生高溫強度。因此需要更高的溫度燒成固相擴散必須高溫燒成才能促進。 超高溫燒成的鎂鉻磚只有兩類原料 1.高純度氧化鎂 99% MgO 2.低矽鉻礦石及純氧化鉻

8、99% Cr2O3。超高溫燒成直接鍵結(jié)鎂鉻磚燒成溫度 燒成溫度=氧化鉻融點2300℃*0.8=1840℃特殊超高溫隧道窯燒成溫度達到1850℃目的產(chǎn)生直接鍵結(jié)。,3. 抗熱震 - 溫度的變化 耐火材料在使用過程中經(jīng)常會受到環(huán)境溫度的急劇變化也 就是熱震。 所以耐火材料幾乎都是由兩種以上的原料及粒度組成以提 高其抗熱震性。 1)耐熱震的最大溫度差 材料表面溫度急劇變化造成內(nèi)

9、外溫差，熱膨脹差異造成 熱應(yīng)力的產(chǎn)生致破裂 △ΤC =σ(1-μ)/E?α 最大溫度差= 破壞應(yīng)力*( 1- 波松比)/ 式係數(shù)*熱膨脹係數(shù) 熱膨脹係數(shù)越小越好，在不影響其它性能情況下選擇熱膨脹係數(shù)低的原料。,急冷耐熱衝擊強度以氮化矽約 600~900℃最高 次為碳化矽 450℃。,急冷時△ΤC = 150℃ 急冷時強度連續(xù)降

10、低 急熱時△ΤC = 1000℃ 急熱時強度不連續(xù)降低,4. 抗熱應(yīng)力 1) R =σ/Eα R 抗熱應(yīng)力參數(shù) = 強度 / 楊式係數(shù) * 熱膨脹係數(shù) 高R值材料需要開始強度高，熱膨脹係數(shù)低，楊式係數(shù)低以防止裂 痕產(chǎn)生，故材料設(shè)計著重高強度以防止裂縫生成。 熱膨脹係數(shù)越小越好在不影響其它性能情況下選擇熱膨脹係數(shù)低 的原料。

11、 各原料 0~1000℃ 平均熱膨脹係數(shù)(℃╳10-6 ),耐火磚 20 ~1000℃ 平均熱膨脹係數(shù)(℃╳10-6 ),2) R/ =σ k/Eα R/ 抗熱應(yīng)力參數(shù) = 強度 * 熱傳導率 / 楊式係數(shù) * 熱膨脹係數(shù) 熱傳導率越高越好。 熱傳導率與氣孔率有顯著關(guān)係 λm=λs (1-Pν) 。 λm氣孔率(Pν%)時的熱傳導率=λs氣孔率 0% 時的熱傳導

12、率 * (1- Pν) 。 連續(xù)鑄造瞬間溫差變化極大 一般ΔΤ>1000℃ 。 所以大部份添加Carbon 耐熱震。 3) R//// =γ E /σ2 R//// 抗熱應(yīng)力參數(shù) = 單位面積破壞表面能 * 楊式係數(shù) / 強度2 高R值一旦裂痕開始蔓延則可能變成驟然蔓延，裂縫成長。 所以微裂痕吸收破裂能提高破壞表面能可防止裂痕蔓延:

13、 (1) 增加粗顆粒以產(chǎn)生微裂痕。 (2) 引入第二相產(chǎn)生膨脹差異或相變以產(chǎn)生微裂痕。 如 鎂鉻磚中的 鉻礦石。 鎂尖晶石磚中的 尖晶石。 鎂鋯磚中的 未安定氧化鋯。,改善鎂鉻磚性能材質(zhì),,,,,,,,圖22 鎂鉻磚基質(zhì)中添加鉻精礦，鉻精礦與基質(zhì)有微裂紋產(chǎn) 生，而不會產(chǎn)生過度燒結(jié)。,。,,5.機械的剝落

14、 熱膨脹引起應(yīng)力造成機械式的擠壓破損斷裂。 耐火材料800℃以下保持彈性性質(zhì)， 900~1350℃塑黏性性質(zhì)。,4) Rst =(γ/ Eσ2 )1/2 Rst 抗熱應(yīng)力參數(shù) = (單位面積破壞表面能 / 楊式係數(shù) * 強度2) 1/2 裂痕開始變成穩(wěn)定蔓延，裂縫穩(wěn)定。,6.耐蝕性 -高溫界面反應(yīng)　 1. 化學反應(yīng)以溫度影響較大,耐火材料從已有的一些研究結(jié)果來看在

15、 高溫熔解過程中主要是擴散,高溫下最慢的步驟是擴散，在擴散時 耐火材料在邊界的濃度就會達到飽和。 因此溶解速度與攪拌速度有明顯關(guān)係。 2. 熔體滲透速度與構(gòu)造性剝落 耐火材料在使用中熔融物(例如爐渣)會延氣孔與裂縫通道滲入磚內(nèi) 形成變質(zhì)層，當溫度劇烈變化時發(fā)生構(gòu)造性剝落。 構(gòu)造性剝落是batch式生產(chǎn)耐火材料損壞主要原因。 熔融物滲入耐火材料的方式

16、 γ:耐火材料孔隙通道半徑 σ:熔融物表面張力 χ(深度)=√γσcosθ θ:接觸角 2ητ η:爐渣黏度 τ:時間,,,,,接觸角θ,7.防止爐渣滲透方法:1) 降低氣孔率及通

17、氣率，但需注意抗熱震性。2) 爐渣與耐火材料形成高熔點物析出晶體，堵塞滲透通道 或形成高黏性物或形成保護層。 (1) 第一種方式 添加如Cr2O3、ZrO2、MgO 等氧化物。 『與原材料形成尖晶石膨脹堵塞滲透通道』。 『並且與爐渣反應(yīng)改變爐渣組成及黏度以限制爐渣 滲入』。 (2) 第二種方式就是添加 C 及 SiC 不被爐渣浸潤，

18、 防止其物理性滲入。,如圖2照片顯示ZrO2含量愈多，滲透層越少。,改善鎂鉻磚性能材質(zhì),,,,,,,,下圖 為基質(zhì)中添加碳酸鈣，碳酸在高溫下與氧化結(jié)合 形成鎂鈣固熔相，且有CO2之逸散，導致空孔形成， 其化性為MgO 87.3%、CaO 12.7%。,。,光和雙層料其他-2平均侵蝕8.58mm,光和雙層料其他-3平均侵蝕10.4mm,光和雙層料其他-4平均侵蝕8.11,含碳不定形材爐渣滲透層極薄,

19、,,8.耐火材料組織 1) 耐火材料的組成不管從化學或物理方面 骨材 兩種以上單結(jié)晶顆粒 基質(zhì) 液相與微細粉結(jié)合 氣孔分散的不均質(zhì)組織。 耐火材料從物理方面而言須具備性能: 高強度 抗鐵水鋼水 沖刷及衝擊 耐蝕性 低氣孔率減少爐渣滲透 抗熱震性 高氣孔率降低裂痕發(fā)展 耐蝕性與抗熱

20、震性，這兩個性質(zhì)正好相反。,9. 提高耐蝕性方法 耐火材料必須兼顧耐蝕性與抗熱震性除化學上材質(zhì)的選擇外，較小粒徑及均一粒徑較易燒結(jié) 強度較高，得到最緻密的組織但抗熱震性差。 2) 粗顆粒添加 化學浸蝕反應(yīng)主要是由顆粒的邊界進行， 因此大顆粒加入以增加耐蝕性又可提高抗熱震性。 所以從物理組織考量粒度組合對耐火材料很重要 非最密充填 - 適當?shù)拇诸w粒添加及增加氣孔率。,

21、3).粒度偏析 耐火材料物理上組織是由不同粒度與各種不同比重之原料構(gòu)成， 因此造 成粒度偏析，組織不均勻影響性能。 防止粒度偏析是耐火材料最大課題，不管是定形磚或不定形。,,4) 防止粒度偏析方法,定形磚生坯斷面粒度偏析情況,4-1) 設(shè)備改善。 4-2) 定形磚混和攪拌料 練土性及黏性調(diào)整。 4-3) 不定形加水混和漿 料懸浮性調(diào)整避免 沉降分離。,10

22、.顆粒級配理論兩種形式1) 不連續(xù)粒度 由幾級粒度組成的堆積如由三級粒度組成: 中顆粒剛好填入粗顆粒堆積形成的空隙， 細顆粒又剛好填入粗中顆粒堆積形成的空隙， 以形成最緊密堆積。 如果由多級粒度組成，加入越來越細的粉料可使空隙接近零 CPFT /100 = (rlogD-rlogDs)/ (rlogDL-rlogDs)….,不同澆注材粒度組成,2) 連續(xù)粒度 Andreasse

23、n的顆粒堆積分佈方程式 CPFT=100*(D/DL)q 不定形粒度組合依施工法而定，除考慮堆積密度 還需注意施工作業(yè)性能。,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,1.定形磚技術(shù)發(fā)展 粘土磚 臘石磚 盛鋼桶 鋯磚 盛鋼桶 高鋁磚 剛玉磚

24、 鋁鉻磚 魚雷車 碳化矽磚 1950 塩基性耐火材料 1960 電鑄磚Al2O3–ZrO2-SiO2 1970 直接鍵結(jié)鎂鉻磚 含碳耐火材料(MgO-C磚、Al2O3-SiC-C磚) 賽隆磚 Sialon碳化矽磚、Si3N4碳化矽磚、 Sialon剛玉磚,2.魚雷車內(nèi)襯火

25、磚演變 從最早期一般高鋁磚→ MRL高溫燒成膜來石鋼玉磚→ Al2O3-Cr2O3低溫燒成鋁鉻磚→ Al2O3-SiC-C不燒磚 膜來石鋼玉磚(MRL-80、75、75L)使用原料組合: 膜來石75%、鋼玉及氧化鋁粉25%、粘土5%，燒成溫度1500℃。 高溫體積非常穩(wěn)定、耐蝕性佳。 鋁鉻磚Al2O3-Cr2O3 (含)或(不含P2O5)

26、 使用鍛燒過安定的85%Al2O3礬土為主要骨材 含P2O5 以很低溫度燒成即有鍵結(jié)強度 不含P2O5 則仍能以接近超微粉的氧化鋁粉，及超微粉的氧化鉻 及粘土為細粉原料低溫燒成，利用超微粉在低於熔點0.8T熔~0.3T 熔溫度下固體粉粒間進行燒結(jié)。,3.塩基性耐火材料 1) 煉鋼鹼性渣對酸性耐火材料侵蝕嚴重，塩基性耐火材料 可提高耐蝕性。

27、 2) 塩基性耐火材料提高耐蝕性也提升鋼液清淨度 清淨鋼大都用Al脫氧而鋼液中Al 4Al + 3SiO2 → 2Al2O3 + 3Si 由於Al2O3夾雜物不易使其充份上浮吸渣清除， 因此避免使用SiO2材料。 煉鋼耐火材料以塩基性耐火材料為主 煉鐵部份以鋼玉含碳材料為主 塩基性耐火材料以氧化鎂為主添

28、加各種原料，並發(fā)展超高 溫燒成技術(shù)形成直接鍵結(jié)，使晶界面不存在低融點的矽酸 鍵，改以尖晶石鍵結(jié)提高顆粒晶界面的高溫結(jié)合強度，並 增加抗爐渣浸潤及侵蝕。,4. 抗水化的方法 鹼性材料中的CaO、MgO ，特別是CaO在大氣中易吸潮水化使產(chǎn)品疏鬆 破壞 CaO (s) + H2O (g,l) → Ca(OH)2 (s) MgO (s) + H2O(g,l)

29、→ Mg(OH)2 (s) 煉鋼廠使用的各種鹼性不定形吹附材、塗抹材 由於使用時間短所以水化不明顯但儲存則須注意。 鹼性燒成磚不僅儲存時間較長，使用時間也久，就會產(chǎn)生水化。 鎂磚、鎂鉻磚、鎂尖晶石磚、鎂鋁鋯磚、鎂鈣磚都會水化。 抗水化的方法: 1) 提高燒成溫度使其死燒。 2) 添加少量助燒劑提高燒結(jié)密度。 3) 加入少量添加物與CaO或MgO反應(yīng)生成低熔

30、相 將CaO或MgO顆粒包覆起來與環(huán)境隔絕。 4) 加入氧化物如Fe2O3、Al2O3、TiO2生成不易水化的化合物。 5) 表面改性處理:CO2氣體在原料上面形成碳酸鹽薄膜。,RH Snorkel預(yù)熱後消化龜裂,鎂尖晶石磚消化情形,塩基性磚水化龜裂,圖4. 抗消化劑實驗比較,5.含碳耐火材料 1) Al2O3-SiC-C磚 魚雷車三脫的脫硫劑(CaO,CaC2,CaF2,CaCl2,

31、Na2CO3,鐵鱗)及 操作，對膜來石鋼玉磚及鋁鉻磚造成嚴重侵蝕及熱震， 因為骨材以鋼玉及高鋁礬土為主熱震差，SiO2量仍高不耐 Na2CO3及CaF2的侵蝕。 a) C在還原氣氛下的接觸角最大，不易被爐渣浸潤耐蝕性優(yōu) 越，耐熱震佳，石墨以不超過15% ，過多氣孔高，熱間 強度低。 b) SiC耐高溫爐渣不易潤濕，接處角>900,耐磨、熱膨脹係 數(shù)小，熱傳導率高耐

32、熱震佳又可當C的抗氧化劑，在磚 表面形成玻璃膜也產(chǎn)生SiC(g)及C(s)碳析出，使磚緻密。 SiC加入量以5~15%細的SiC較佳。,c) C易氧化 氧化開始溫度 非晶質(zhì)炭素 300~350℃ 結(jié)晶石墨 400~450℃ C(s)+O2(s) = CO2(g) 2C(s)+O2(s)= 2CO(g) 抗氧化劑Al,Si,Mg,

33、B4C,硼玻璃粉。 d) 添加MgO形成尖晶石添加量3%為佳， 產(chǎn)生適當殘存線膨脹率。 e) 添加Si3N4 8%提高耐蝕性及熱間強度。,2). MgO-Carbon磚 最早以焦油結(jié)合或燒成後油浸或添加少量碳黑 含墨為第二代鎂碳磚 C本身在氧氣及大氣氣氛中低溫即氧化， 在煉鋼條件溫度高於煉鐵情況下，MgO亦會與C反應(yīng)。 MgO和C的共存關(guān)係主要取決於溫度和氧分壓(Ρo

34、2) Pco = 0.1MPa在1600℃溫度下MgO和C可共存， 但溫度在上升就開始反應(yīng)。 MgO-Carbon磚緻密層生成機構(gòu) MgO(s) + C(s) = Mg(g)+CO(g) Mg(g) + [O] = MgO(s)但MgO-C在高溫減壓下的損毀是由於MgO和C的氧化還原反應(yīng)使C氧化失去作用，所以必須添加抗氧化劑。,a) MgO-Carbon磚氧化 在減壓條件下未加

35、抗氧化劑在1500℃時失重較少， 1600℃失重明顯增加， 隨保溫時間延長繼續(xù)增加， 1600℃1小時後幾乎碳都被氧化， 1700℃更快幾乎15min就完全氧化。 較小的MgO顆粒失重率較大，較小的MgO顆粒與石墨之間氧 化還原反應(yīng)速度較大。 抗氧化劑對減少失重及對氧的親和力強對緻密層生成有助益 石墨含量<10%抗剝落性降低 石墨含量<1

36、0%耐蝕性低,b) 低碳鎂碳磚 C < 5% MgO顆?？@密充填相互之間接觸頻率高，經(jīng)高溫使用後燒結(jié)　　彈性模量和強度顯著增加，導致抗剝落性能顯著下降。 　(1) 奈米碳形成連續(xù)分布網(wǎng)絡(luò) 　　(2) 加奈米尺寸的碳纖維　　　　因碳纖維的效應(yīng)提高MgO-Carbon磚韌性 　 (3)　不添加奈米碳選用殘?zhí)己扛叩臉渲瑲執(zhí)即箪?0%，　　　　MgO顆粒完全被圍碳粒子包圍減少

37、MgO燒結(jié)。,c) 鎂碳磚抗氧化劑 含碳耐火材料中添加 Al、Si、Mg、Al-Mg、Al-Si、SiC、B4C、BN等 抗氧化劑效果： (1) 減少開口氣孔率 (2) 將CO(g)還原成C(s)，以抑制碳的消耗速度 (3) 生成碳化物和氧化物時則可使耐火材料緻密化 (4) 形成表面保護層 (5) 提高熱間強度 (6) 促進石墨

38、的結(jié)晶長大 除了(5)以外所有現(xiàn)象均可以起到防止碳氧化的作用,e) Al作用 700℃抗氧化劑　4Al(l)+3( C)(s)=Al4C3(s) 溫度升高　　 　Al4C3(s)+6CO(g)=2 Al2O3(s)+6C(s)　　　　　　 　 MgO(s)+ 2 Al2O3(s)=Mg Al2O4(s) T>1300℃　　 　Al4C3 (s)+11 MgO(s)=　　　　　　　　2 Mg Al2O4

39、(s)+3 CO(g)+9 Mg(g)f) 含硼物質(zhì)(BN、B4C)作用金屬粉聯(lián)合加入鎂碳磚比單一金屬粉的效果更佳。 1/2B4C + 3CO = B2O3 + 7/2C分離出的碳均勻的分佈於鎂碳磚中，孔隙被填充抗?jié)B透力增加。此外， B2O3易與MgO反應(yīng)形成3MgO? B2O3 (共熔點1407℃)於表面阻止熔渣與氧氣的侵入。,6.不定形技術(shù)發(fā)展,,１) 傳統(tǒng)水泥澆注材 一般添加水泥量 15~25%。

40、 耐火材料使用的高鋁水泥品質(zhì)： NO.2普通水泥 用於低溫及斷熱保溫灌注材 NO.1普通水泥 　用於1500℃以下的部位 高鋁水泥 　 用於1500℃以上的部位 超級水泥　　 　耐蝕性　　CaO→低融點鈣長石CA2S→鈣黃長石2CAS　　降低AC添加量，運用SiO2和Al2O3超微粉產(chǎn)生強度。,2) 澆注材技術(shù)演變,7.超微粉　　　超微粉粒徑從10μ以下，最近1μ以下。,微米級

41、SiO2矽是鐵合金?矽合金副產(chǎn)品氣相沉澱初生無定形態(tài)　矽灰水化後表面形成大量烴基Si-OH鍵=矽膠可以低溫結(jié)合　矽灰表面矽膠40℃就開始反應(yīng)80℃，　最劇烈完成一直到250℃無變化　300℃形成Si-O-Si網(wǎng)狀鍵到700~1200℃無變化　但800℃開始強度較大提高所以，不是膜來石鍵可能是矽膠脫水　後絮膠之故?！∥夷馨盐⒎壑g網(wǎng)狀鍵一直保持到1200℃以上，　因此在中溫強度高?！∥遗cAl2O3在700℃燒

42、後強度上升,與其它SiC,ZrSiO4則無,　所以1200℃可視為SiO2和Al2O3完全形成膜來石　並晶體長大到可偵測到。,8. 超低水泥澆注料預(yù)熱爆裂　低水量?高緻密?氣孔低並且矽灰等超微粉阻塞氣孔通道,　造成爆裂?！「咪X水泥水化物CAH10,C2AH8,C3AH6　與矽灰形成類似沸石類的　鈣鋁矽化合物在300℃才脫水而且時間短，蒸氣快速大量逸出導　致爆裂。　從實際測試預(yù)熱時不定形灌注體受熱溫度及蒸氣壓　離乾燥

43、面90~180mm處 溫度300~400℃蒸氣壓力大?！。? 在300~400℃間緩慢升溫?！?2) 並添加防爆劑預(yù)防爆裂?！?3) 低水澆注料和預(yù)注塊安全烘烤溫度應(yīng)達到600℃以上。,9. 氧化鋁-尖晶石澆注材 1) 組成 鋼玉或燒結(jié)鋁及氧化鋁粉 70~80% 高鋁水泥 8~12%

44、尖晶石含量 10-30wt% 2) 富鋁尖晶石(Alumina-rich MgOAl2O 3 Spinels) 在盛鋼桶有優(yōu)異的抗渣性 尖晶石與FeO有共溶現(xiàn)象可抗鐵水 尖晶石有72, 90, 95% Al203三種 性能 95% > 90% > 72% Al2O3 含量低於72wt%者

45、不適用，free MgO 。 3) 添加尖晶石於Castable能提升其高溫強度， 高溫折斷強度(1000-1500℃)隨尖晶石量(5-l5wt%) 的增加及溫度的上升而增加。,4) CaO效應(yīng) 高鋁水泥的CA6與尖晶石間有鍵結(jié)關(guān)係(Bond Linkage)， 造成高溫折斷強度隨CaO量的增加及溫度的上升而增加。 抗爐渣滲透 與水泥含量成正比 抗爐渣侵蝕 與水泥

46、含量成反比。 含量為8-12wt%平衡最佳5) 引入粗顆粒10~30mm 抗侵蝕 抗熱震6) 添加0.1wt% PP纖維 可防預(yù)熱中爆裂。,氧化鋁-氧化鎂澆注材 MgO的效應(yīng)是與Al2O3作用，生成 MgO Al2O3尖晶石取代原先的尖晶石SiO2的效應(yīng)是促進尖晶石的生成;爐渣試驗顯示氧化鋁-氧化鎂澆注材的抗渣性優(yōu)於氧化鋁-尖晶石澆注材，生成的尖晶石較細，且均勻分佈成網(wǎng)。

47、60;添加0.75wt% microsi1ica於 Al2O3-MgO澆注材，可有效壓抑熱膨脹及荷重熱膨脹。但氧化鋁-氧化鎂澆注材的的高溫折斷強度較低所以某些衝擊部位以氧化鋁-尖晶石澆注材佳。,,。,Al2O3-MgO澆注料＋不銹鋼纖維,Al2O3-Spinel澆注料無不銹鋼纖維,RH爐Snorkel上層 鋁鎂澆注料＋不銹鋼纖維 耐蝕及避免澆注料龜裂爐渣滲入。下層鋁尖晶石澆注料不添加纖維鋁尖晶石澆注料熱間強

48、度高因此更適合破渣浸入盛鋼桶。,耐蝕性 抗熱震 三項性能都是鋁鎂澆注料 ﹥鋁尖晶石澆注料再熱線膨脹率 熱間強度 鋁尖晶石澆注料》鋁鎂澆注料,高爐流道操作條件,,10. Al2O3-SiC-C不定形,Titling runner,Iron runner,Main runner,Slag runner,Stimmer,Runner cover,Taphole face,Torpedo car,Plu

49、ggingoperation,Drill machine,Optimum physical properties of the main trough materials,1) 含碳澆注料主要技術(shù),,2) SiC熱傳導率高?熱膨脹係數(shù)小?耐磨與高爐等低鹼度爐渣反應(yīng)小等特性但SiC容易受到鹼性物質(zhì)侵蝕和容易氧化SiC在強還原氣氛中到2454℃仍穩(wěn)定但在高氧氣氛氧化反應(yīng)　氧氣和空氣氣氛屬於高氧分壓　爐內(nèi)CO,CO2,N

50、2氣氛為低氧分壓Po2　>　P(CO+SiO) 時高氧分壓 SiC　(s) +3/2 O2(g) =SiO2(s)+CO(g)形成SiO2保護層，氧分壓高時一開始反應(yīng)劇烈但3h後氧化率幾乎零。Po2　<　P(CO+SiO) 時低氧分壓 SiC(s) + O2(g) = SiO(g)+CO(g)不能形成SiO2保護層SiC繼續(xù)氧化, 氧分壓低時SiC表現(xiàn)較長時間慢速氧化表面形成纖維狀的SiO2SiC在1

51、550℃溫度下，在含碳耐火材料當高氧分壓時形成SiO2保護膜在低氧分壓時又不斷氧化特性發(fā)生氣相揮發(fā)而C析出對材料產(chǎn)生修復(fù)性提高材料壽命。,3) SiC加入量　高爐流道以鐵鱗作為主要脫矽劑時C和SiC受到FeO嚴重侵蝕　2FeO (s.l) + SiC(s)= 2Fe(s.l)+SiO(g)+C(s)　3FeO (s.l) + SiC(s)= 3Fe(s.l)+SiO2(s)+CO(g)為主1000~1200℃　4FeO

52、 (s.l) + SiC(s)= 4Fe(s.l)+SiO2(s)+CO(g)　FeO (s.l) + C(s)= Fe(s.l)+CO(g)　添加Spinel減少SiC及C　Spinel對耐蝕有幫助Spinel耐蝕性優(yōu)於Al2O3　添加uf-SiO2及Al2O3超微粉增加流動性?燒結(jié)強度?提高緻密　性，uf-SiO2加入適當量減少水量0.8%中溫強度增加近一倍。,SiC添加量在12~28%之間隨量的增加熱應(yīng)力明顯

53、降低，改善抗熱震性SiC有：　1.　不親水性　　　在澆注料中影響流動值?施工性，降低澆注材緻密度。　2.　不易燒結(jié)強度降低　選用影響流動性較小的SiC原料，如SiC顆粒形狀大多是針狀　以uf-SiC取代角狀SiC及粒度大小，調(diào)整減水劑種類及添加量?！√砑觰f-SiO2及Al2O3超微粉增加流動性?燒結(jié)強度?提高緻密性　uf-SiO2加入適當量減少水量0.8%中溫強度增加近一倍。,4) Al2O3-SiC-C不定

54、形加入Si粉　　Si(s)+C(s)=SiC(s)生成β-SiC鬚晶,　　Si和C反應(yīng)在1000~1150℃開始明顯　　當Si粉顆粒生成一層薄SiC後其反應(yīng)速度變慢　　只有提高溫度通過液相或氣相加速速度　　Si熔點1410℃溫度上升至1405℃後出現(xiàn)液相　　少量Si提高燒成後強度及高溫強度，　　對耐蝕性影響不大。,M,30秒,60秒,K,J,90秒,不定形攪拌難易度實驗:加水後攪30秒、60秒、90秒,,,,

55、180秒,150秒,120秒,,不定形攪拌難易度實驗:加水後攪120、150、180秒,M,K,J,不定形攪拌難易度實驗50kg攪拌試驗,加水前,30秒,3分鐘,下料,8,RH真空脫氣精煉爐,Stable in vacuum and at high temperatures High hot strength to resist the erosion caused by hot steel flow. High t

56、hermal shock resistance. Resistance to corrosion and structural spalling caused by infiltration of Fe-oxide, CaO,SiO2 and MnO.,,鋼水向上 ZigZag防止磚上浮,增加磚擋防止磚下滑,,上升管,下降管,,如前述上升管不必然要設(shè)計的與下降管一樣，更進一步將上升管採取如右邊的設(shè)計，而將下降管設(shè)計成右邊方式

57、並且再增加磚擋將會是最佳組合設(shè)計如圖11,,,,,,,,,,,,四、 RH精煉爐在煉鋼工業(yè)中扮演非常重要角色尤其 隨著高級鋼的需越來越大，真空精煉設(shè)備越形 重要，RH精煉爐功能不斷提升，耐火材料及設(shè) 計也必需精進，如浸漬管上升管與下降管的設(shè) 計不必然要相同，針對其使用環(huán)境及條件改變 設(shè)計對使用壽命有很大的幫助，在下部槽同樣 也根據(jù)侵蝕殘厚設(shè)計不同厚度的磚以達到最佳 利用。