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鎂鉻磚高溫強度受哪些影響?

作者:河南耐火材料廠日期:2019-05-25閱讀

  鎂鉻磚在不同生産工藝下受到高溫強度變化,其大緻規律如下:
 


 

  矽酸鹽結合鎂鉻耐火材料<直接結合鎂鉻耐火材料<半再結合鎂鉻耐火材料<電熔再結合鎂鉻耐火材料。

  由于高溫抗折強度主要代表了磚中各礦物的結合情況,這說明電熔再結合鎂鉻磚的結合強度最大,因而高溫下其抗侵蝕沖刷能力好。

  由于液相在不同晶粒間的滲透能力要低于在相同晶粒間的滲透能力,當液相含量固定時,第二固相的出現會使固-固接觸增加,從而能夠提高高溫強度。在生産電鉻再結合鎂鉻耐火磚或半再結合鎂鉻磚時,添加預合成鎂鉻砂為原料,從而提高了第二固相的含量,使磚的高溫強度增大。

 

  生産普通鎂鉻磚以制磚鎂砂和一般耐火級鉻礦為原料,鎂砂中SiO2≤4%,MgO≥90%,鉻礦中Cr2O3為32%-45%。以亞硫酸鹽紙漿廢液為結合劑,經混練成型後,于1600℃左右燒成。為防止制品在燒成時産生異常膨脹,窯内須保持弱氧化氣氛。  (1) 制品的化學成分:SiO2 2.98%-4.50%, MgO 61.75% ~ 72. 69%,Cr2O3 10.04%-14. 9%。  (2) 制品的物理性能:顯氣孔率18%-21%,常溫耐壓強度36.1-50. 0MPa,荷重軟化溫度1600-1640℃。  普通鎂鉻磚對堿性渣的抵抗力強,抗酸性渣的能力比鎂磚好,抗熱震性比鎂磚好,荷重軟化溫度較高,高溫下體積穩定性好,在1500℃時的重燒線收縮小。該系列制品主要用于φ4.0m以下的中小型回轉窯燒成帶。

 

  RH爐用鎂鉻耐火磚的分類及性能

  高溫燒成的鎂鉻磚系耐火磚(如直接結合、再結合、半再結合鎂鉻磚)由于具有抗低堿度渣蝕能力強的優點,已經廣泛應用于精煉爐襯上。鎂鉻系耐火磚有許多不同的品種,磚的生産工藝、組織結構、性能差異也很大。鎂鉻系耐火磚按按Cr2O3含量可分為鎂鉻磚(Cr2O3含量為5~20%)、鉻鎂磚(Cr2O3含量為20~35%)和鉻磚(Cr2O3含量為大于35%),按生産工藝分為燒結磚和熔鑄磚等。

 

  由于鎂鉻耐火磚的品種非常繁多,有文獻對其進行了歸類總結:

  (1)矽酸鹽結合鎂鉻耐火磚(普通燒成鎂鉻磚)。這種磚是由雜質(SiO2與CaO)含量較高的普鉻礦與制磚鎂砂制做成,燒成溫度在1550℃左右。結構特點是:耐火物晶粒之間是由矽酸鹽結合的,顯氣孔率較高,抗爐渣侵蝕性較差,高溫體積穩定性差。

 

  (2)預反應鎂鉻耐火磚。将鎂砂(輕燒鎂粉)與鉻礦共磨壓坯在窯内燒成,用合成的鎂鉻砂作為原料再制磚,形成“預反應鎂鉻磚”。預反應鎂鉻磚屬矽酸鹽結合鎂鉻磚的改進型。

 

  (3)直接結合鎂鉻耐火磚。直接結合鎂鉻耐火材料是由雜質含量低的鉻精礦與較純鎂砂制作,燒成溫度在1700℃以上。其結構特點是:耐火物晶粒之間多呈直接接觸,磚中方鎂石(固溶體)-方鎂石(固溶體)與方鎂石(固溶體)尖晶石(固溶體)的直接結合程度高,因此其高溫性能、抗爐渣侵蝕性好,高溫體積穩定性都較普通鎂鉻磚好。

 

  (4)熔粒再結合鎂鉻耐火磚(電溶再結合鎂鉻)。用電熔方法使鎂砂與鉻礦(輕燒鎂粉或菱鎂石與鉻礦)充分均勻地反應,合成結構更理想的方鎂石固溶體和尖晶石固溶體鎂鉻原料,再結合鎂鉻磚就是用此原料制磚稱為熔粒再結合鎂鉻磚。由于制耐火磚原料較純,都需要在1750℃以上高溫或超高溫下燒成。其顯微結構特征是尖晶石等組元分布均勻、氣孔率低、耐火物晶粒之間為直接接觸、耐壓強度高、抗侵蝕性好、高溫強度高等,但缺點是熱震穩定性較差。

 

  (5)半再結合鎂鉻耐火磚。以人工合成原料做顆粒,以鉻精礦與鎂砂為細粉的鎂鉻磚都應稱為半再結合鎂鉻磚。國内将由電熔鎂鉻料作顆粒,而以共燒結料為細粉或以鉻精礦與鎂砂粉為混合細粉,制作的鎂鉻磚都稱為半再結合鎂鉻磚。其燒成溫度在1700℃以上,磚内耐火物晶粒之間也是以直接結合為主,優點是抗熱震性較好,抗侵蝕、抗沖刷也不錯。

 

  (6)共燒結鎂鉻耐火磚(又稱全合成鎂鉻)。用百分之百的燒結合成鎂鉻砂為制磚原料,再經過高溫燒成所生産的鎂鉻磚就是共燒結鎂鉻。其特點是抗侵蝕性好,高溫體積穩定性好等。

 

  (7)不燒鎂鉻耐火磚(或稱化學結合鎂鉻)。化學結合不燒鎂鉻磚,一般采用鎂砂與鉻礦為制磚原料,以聚磷酸鈉或六偏磷酸鈉或水玻璃為結合劑壓制的鎂鉻磚。不需高溫燒成,隻經200℃左右溫度烘烤。由于未經高溫燒成,鎂砂會發生水化,不能長期存放。

 

  (8)熔鑄鎂鉻制品耐火磚。采用鎂砂、鉻礦為主要原料,加入少量添加劑,經混合、壓坯與素燒,破碎成塊,進電弧爐熔融,再注入模内、退火,生産成母磚,母磚經切、磨等冷加工制成各種特定形狀的制品。熔鑄鎂鉻磚的結構特點是成分分布均勻,耐火物晶粒之間主要為直接接觸,矽酸鹽以孤島狀存在,磚抗熔體熔蝕、滲透與沖刷特别好,但熱震穩定性差。

 

  原燃料的變化對鎂鉻磚的影響

  隻有在工況穩定的窯上,磚襯上才能粘附和維持堅實的窯皮,窯襯的壽命才得以保證,而熱工制度的穩定又要求原燃料的穩定,由于煤的供應困難,煤的灰分從32%~45%之間變化,起初為了适應高灰分煤,入窯生料飽和比較高,但煤灰分變化太頻繁,又沒有煤均化堆場,使入窯生料與煤灰分很難對應,對窯内狀況發生很大影響。

 

  檢修後投料,牢固窯皮在于20m左右,鎂鉻磚完全在窯皮之下。但由于煤質的波動,窯皮未端頻繁粘挂和脫落,與磚密合粘附在磚上形成機械錨固的窯皮脫落時連帶磚體層一同剝落,使磚體變薄,窯皮縮短至16m左右,使部分鎂鉻磚失去窯皮保護,窯皮末端由于煤灰沉落,窯皮較厚,液相量較少的生料在此處沖刷磨蝕鎂磚。

 

  燒成帶采用直接結合鎂鉻磚主要是由于直接結合鎂鉻磚耐高溫,易挂窯皮,但由于磚内矽酸鹽含量極低(0.5%~2.5%SiO2),磚内方鎂石,尖晶石主要呈直接結合,矽酸鹽相孤立存在間隙中,被方鎂石、尖晶石晶粒包圍,抗高溫性能提高,但顯微結構韌性很差,使磚的熱震穩定性,抗堿蝕能力和抗氧化與還原氣氛變化能力有相當降低。

 

  特别在開停較頻繁的窯上使用,壽命大為縮短,沒有窯皮做為屏障的鎂鉻磚,表面溫度随窯況變化,窯皮頻繁更替,會使膨脹系數較大的鎂鉻磚發生熱疲勞,化學侵蝕,液相堿鹽的滲入使磚結構惡化,降低抗熱疲勞性能,使胴體溫度在此幾環鎂鉻磚處不斷升高,最終紅窯,為了補挂窯皮在胴體表面噴水強制在火磚上形成窯皮,但窯的受熱膨脹對磚襯内壓應力補償作用消失,不利于磚襯壽命,加之,磚體太薄不能形成穩定窯皮,多次紅窯。隻有進窯挖補,磚薄處隻有40cm左右。在窯口處2m處的鎂鉻磚也出現過類似情況。

 

  入窯生料飽合比穩定适中,但煤灰分較大,使燒成帶形成低溫窯皮,疏松多孔不牢固,當煤灰分突然降低,而噴煤管行走機構故障,噴煤口與窯口平齊,不能送入窯内,使窯口溫度升高,窯口圈脫落,低溫窯皮不穩定,加上熟料粉塵沖刷、侵蝕,以及窯内幾十米磚的擠壓,使2m處的異形鎂鉻磚發生碎裂、掉磚、紅窯。

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