氧化锆耐火砖的意义
氧化锆耐火砖具有许多优秀功能,例如耐火性好,运用温度可达2500℃左右,在氧化或还原气氛中都很安稳,对许多金属熔液和熔渣的抗腐蚀功能强等。此外,氧化锆耐火砖在高温下(1000℃以上)还具有导电性。
制作氧化锆耐火砖用的氧化锆(ZrO2)质料有两种结晶型态,即低温型和高温型。低温型属单斜晶系,高温型为细密的四方晶系,它们在加热和冷却进程中,在930?1230℃温度范围内会发作可逆的晶型转化,并发作快速的和很大的体积改变(7~9%).因此,直接用纯氧化锆作质料不可能生产出细密而又不开裂的氧化锆耐火砖。
制作氧化锆耐火砖的关键在于怎么安稳氧化锆质料。在氧化锆质料中参加必定数量氧化钙(CaO)、氧化镁(MgO)、氧化钇(Y2O3)等氧化物安稳剂,使他们在高温下与氧化锆构成立方晶系固溶体,从而消除ZrO2固有的单斜与四方晶型之间可逆转化所发作的体积骤变。ZrO2MgO构成的立方晶系固溶体,在1000?1400℃温度下长时间加热后发作分化而导致耐火砖破坏;固溶体虽然较安稳,但在长时间加热时也会发作部分分化而使力ZrO2失掉安稳作用。与上述两种固溶体相比较,ZrO2-Y2O3固溶体安稳性最好。但Y2O3这类氧化物稀缺和价格昂贵,因此,现在还只能局限于制作某些具有特别运用要求的氧化锆耐火砖。
因为氧化锆的导热性低,热膨胀系数大,因此氧化锆耐火砖的热安稳性很差。但选用部分安稳氧化锆质料制得的氧化锆耐火砖的热安稳性比用全安稳性质料制得的为好,其间以含30%单斜晶型和70%立方晶型组成的氧化锆质料所制得的氧化锆耐火砖热安稳性最好。因此,制作氧化锆耐火砖时往往对氧化锆质料进行部分安稳,而不是彻底安稳。
安稳氧化锆质料的工艺大致如下:直接将ZrO2含量大于98.5%的氧化锆质料放入橡胶衬球磨内,并参加氧化锆3?5%(质量〉氧化钙,或参加7~15%的氧化钇对质料进行部分安稳。研磨介质大都选用锆质球研磨。磨细后的粉料经成型压块后,在温度不低于1450℃温度下煅烧,即制得部分安稳的氧化锆质料。
近年来,为了进步对氧化锆质料的安稳作用和合理运用氧化物安稳剂。已研究成功了多种复合安稳剂。如配料组成为90%ZrO2、8% CaO、2%Y2O3,试样在1550?1570℃℃温度下保温4h煅烧成安稳性氧化锆。这种安稳性氧化锆在1200℃温度下等温加热500h后仍彻底是立方晶型。
选用全安稳或部分安稳氧化锆质料制作氧化锆耐火砖的工艺进程与上述氧化物耐火砖的制 造工艺相似,耐火砖的烧成温度一般控制在1750?1850℃之间。
烧成锆英石可制得砖和空心耐火砖。耐火砖的运用首要限于玻璃和有色金属工业。锆英石在 炼钢的运用限于接连浇注中的全体水口或复合水口的镶衬。
安稳性氧化锆也用于接连浇铸,特别是用作浇注沸腾钢的水口砖或复合水口的镶衬。安稳的氧化锆与锆英石相比,其优点是氧化硅含量低,因此减少了因为氧化铁与二氧化硅反响所构成的低熔相的体积。还有少数的用在氧化锆的窑用支架砖和真空感应熔化用的等静压成型的坩埚。安稳的氧化锆耐火砖用于高温炉衬的覆面层。锆英石耐火砖与覆面层不发作相互作用的安全运用温度是900℃,覆面于高铝耐火砖、铬砖、铬镁砖、镁橄榄石砖、镁砖和硅砖则 1600℃,而超级粘土砖是1550℃。最高运用温度是2200?2500℃,其上限随纯度而增加。
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