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特点
耐火度
高铝砖的耐火度比粘土砖和半硅砖的耐火度都要高,达1750~1790℃,属于耐火材料。
荷重软化温度
因为高铝制品中Al2O3高,杂质量少,形成易熔的玻璃体少,所以荷重软化温度比粘土砖高,但因莫来石结晶未形成网状组织,故荷重软化温度仍没有硅砖高。
抗渣性
高铝砖中Al2O3较多,接近于中性耐火材料,能抵抗酸性渣和碱性渣的侵蚀,由于其中含有SiO2,所以抗碱性渣的能力比抗酸性渣的能力弱些。
中国的铝土矿(亦称铝矾土)资源较丰富。用天然铝矾土生产的高铝砖,Al2O3含量很难超过90%,因此,传统上取90%Al2O3为高铝砖中Al2O3含量的高值。此值以上为刚玉制品。在高铝砖的组成中,有一个稳定的化合物——莫来石(3Al2O3、2SiO2),用人工可制造出接近理论成分的莫来石矿物相,故又单列出莫来石制品。
莫来石和刚玉是构成高铝砖的主要晶相。莫来石的网状结构使砖具有良好的高温强度;刚玉晶体呈惰性,抗酸、碱性渣好。使高铝砖在使用中显示出良好的高温性能和化学性能,并且随Al2O3含量的提高而越加明显。
20世纪20~30年代,英国、美国对印度及本国的硅线石族原料进行了研究。制成的砖根据加入的粘土数量的不同,Al2O3含量在42%~60%之间。美国将用一水铝石制造的砖称为高铝砖。这种砖主要用于锅炉及陶瓷工业方面。尽管高铝砖具有优良的使用性能,但它们的价格高,使用受到限制。
高铝砖的矿物组成根据所使用的铝矾土所定,熟料的矿物组成一般是莫来石、刚玉和玻璃相。莫来石理论组成为Al2O371.8%,SiO228.2%,其熔融分解温度为1840℃。具有针状结晶,呈网络交叉结构,高温状态表现出较好的强度。刚玉以α-Al2O3形态存在,熔点为2050℃,硬度为莫氏9级,呈粒、柱状晶体,有良好的化学稳定性,对酸、碱性炉渣都有一定的抵抗能力。
用途
高铝砖是在粘土砖的基础上,改变了Al2O3/SiO2比,提高了Al2O3含量,因而耐火度及高温机械强度都优于粘土砖,化学性质亦趋中性。可以这样认为,各种热工设备原用粘土砖的部位都可以由高铝砖取代,同时也可取代某些部位的硅砖。高炉、热风炉、电炉顶、盛钢桶、水泥窑、玻璃窑及化学工业用窑炉,使用高铝砖后提高了作业温度,延长了寿命,所以高铝砖已广泛用于各种热工设备。
高铝砖在平炉的水套上使用,寿命由硅砖的150炉次提高到301炉次以上。在电炉盖上使用,寿命高达107~173炉次,比硅砖炉盖提高2~5倍。高铝塞头与水口砖代替粘土塞头水口砖后,克服了浇注沸腾钢时经常发生的漏钢现象。
高铝砖中的铁含量对其性能的影响是的,高铝砖中的铁元素能够降低其耐火度,主要原因在于铁的氧化物在高温下易于形成低熔点液相。同时,铁元素在高温环境中容易和其他物质发生反应,进而改变高铝砖的内部结构,致使其高温强度降低。铁含量较高会使高铝砖的热导率增大,导致热量传递加快影响其隔热效果和能源利用效率,所以高铝砖的生产过程中,对原料中的杂质含量有严格的要求。
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