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锆英石制品

作者:admin 发布日期: 2019-12-25 二维码分享

含锆耐火制品是以氧化锆、锆英石为主要原料制造的耐火制品。按组成可以分为氧化锆制品、锆英石制品、锆刚玉制品和锆莫来石制品。按生产工艺又可分为烧结制品和熔铸制品。

锆英石制品

以锆英石为主要原料,加入适量的烧结添加剂(.常用的是耐火黏土)制成的制品。

由于锆英石原料本身无塑性并在高温下分解,因此在生产中必须对结合剂、粒度配比和烧成条件等方面采取与其相适应的工艺措施,锆英石制品生产工艺流程如图16-1所示。


应选用**锆英石作为制砖的原料,ZrO2的质量分数在65%以上,严格控制锆英石中的杂质成分R2O,因为R2O不仅会降低锆英石的分解温度,而且还影响分解后形成玻璃相的数量和黏度。

锆英石原料粒度很细,直接制砖,工艺上难度大。为了调整配料的粒度组成和减少烧成收缩,需将锆英石预先合成熟料。在合成熟料前,.好先将锆英石磨细,以便促进烧结,降低烧结温度,并可增加泥料塑性。通常磨细至小于0.063mm颗粒占80%以上。这样的原料可制得吸水率低,体积密度高的熟料。

当选用软质黏土为结合剂时,应选用可塑性大、耐火度较高、烧结温度低的黏土。如Al2O329%~32%,SiO2 48%~50%、灼减15%~16%,耐火度1730~1750,可塑性指数1.95~2.96,烧结温度1300左右的软质黏土。

随着黏土加入量的增加,锆英石砖的耐火度明显降低,荷重软化温度也下降,黏土加入量从5%增加到15%,制品的耐火度从1750降至1680,荷重软化温度从1700降低到1600.黏土加入量及烧成温度对抗热震性的影响见表16-1.降低黏土加入量,有利于锆英石砖的抗热震性的提高,全用熟料比用部分生料的制品具有更高的抗热震性。


黏土的加入量对制品的烧结和高温性能都有较大影响。加入较多黏土的锆英石砖烧成时形成的高温液相量大,高温液相充填在锆英石颗粒周围,促进烧结,容易致密化。在烧成过程中,该液相浸渗到开裂的锆英石颗粒里,增加了新的反应面,促进了锆英石分解。较多的液相,使耐火度和荷重软化温度降低。温度变化时,相应的有较大的体积变化,使制品抗热震性变差。

实际使用表明,配料的临界粒度稍大时(大于3mm,其抗热震性较好。

为使泥料水分均匀,使黏土产生可塑料,应进行困料,困料时间不少于48h

提高成型压力对降低制品的气孔率、提高体积密度是有效的措施,一般成型压力应在85MPa以上。

锆英石制品的烧成温度为1550~1650,为避免锆英石大量分解,应把锆英石砖的烧成温度控制在1600以下。

烧成时,锆英石在高温下发生分解。纯锆英石在1540开始缓慢分解,1700开始迅速分解。影响锆英石分解的因素有原料中的杂质、粒度、加热温度、保温时间、炉内气氛、加热速度和冷却速度等。与SiO2反应性强的氧化物,对锆英石分解影响大,并按元素周期表Ⅰ族﹥Ⅱ族﹥Ⅲ族的顺序,即碱金属氧化物(Na2OK2O).易与SiO2反应,形成玻璃相,对锆英石分解的影响.大,使锆英石开始分解的温度降低。

通过研究得出,当砖中锆英石约有30%分解生成SiO2ZrO2时,制品有很高的抗熔渣浸透能力。这时,SiO2玻璃相已形成连续的基质,在高温下,液相表现为高黏度,且使砖有热塑性。从耐侵蚀性方面考虑、锆英石砖中的锆英石颗粒不分解为好;从抗熔渣渗透方面考虑,有一定数量的分解,以获得连续的高黏度的SiO2基质相较有利。为此,工艺上采取加入一定数量的SiO2微粉或者熔融石英粉,制除有连续SiO2基质的锆英石制品,这类制品可在较低的温度下烧成,有较好的耐用性。

纯锆英石制品的烧结比较困难,在高温下靠固相扩散作用,其速度非常缓慢。加入某些氧化物可以促进烧结,Na2OK2OMgOCaOB2O3等氧化物,能非常有效地促进烧结,但也显著地促进锆英石分解。TiO2P2O5Fe2O3BeOCu2O等氧化物,能促进锆英石制品烧结,而不促进锆英石分解。故TiO2P2O5可作为锆英石材料的烧结添加剂。

把锆英石原料(含ZrO2 64%~65%)研磨至粒度﹤0.06mm82%,以7%淀粉浆(粉:水=1:7)做结合剂,成型压力85MPa,坯体成型水分4.5%~5.5%,.高烧成温度1600,保温2~3h,制得吸水率4%~6%的锆英石原料。

以锆英石熟料作为粗颗粒(粒度1.5~0.5mm,以球磨粉(粒度﹤0.06mm)和软质黏土(粒度≦0.5mm)作为细粉,配料、混合、困料48h,成型压力85MPa,砖坯干燥残余水分≦3%,半成品体积密度≧3.1g/cm3,烧成温度1550~1600℃,保温3~4h,制得气孔率≦24%,体积密度≧3.2g/cm3,常温耐压强度50~70MPa,荷重软化温度(0.2MPa1510~1630,ZrO2 56%~60%的锆英石制品。

**机压锆英石制品理化性能见表16-2.其工艺是先把锆英石砂磨细(﹤0.088mm量占97%),合成熟料,再破碎成5~3mm3~1mm,1~0mm,基质中加入一定比例的添加剂(TiO2+Al2O3+MgO)约0.8%~1.5%,并加入5%~25%的锆英石砂,成型后在1550~1650℃烧成。


锆英石制品的耐火度和荷重软化温度较高,热膨胀率小,有较好的抗钢渣侵蚀性和抗热震性,曾经作为钢包内衬材料被广泛应用,如宝钢投产初期30t钢包,使用蜡石砖,寿命为38次,而使用进口的锆英石砖寿命达90次,但锆英石砖价格较贵,在以后的钢包耐火材料国产化中,已被高铝质耐火材料替代。

锆英石砖作钢包内衬使用,大多数情况是熔渣通过砖的气孔向内部渗透,同时与分解了的锆英石粒子发生反应形成变质层,并从变质层处发生剥落,为了提高锆英石砖的耐用性,必须提高砖的抗渗透能力,通过研究认为加入叶蜡石,制成锆英石-叶蜡石砖,可使气孔微细化,能抑制熔渣渗透。

生产钢包用锆英石砖时,以合成锆英石熟料为颗粒,以锆英石Al2O3/SiO2系混合粉为细粉,当Al2O3/SiO2比较低时,即能生成高黏度的高温液相,提高了其抗熔渣渗透的能力。

加入电熔Al2O3可明显提高制品的高温强度。加入Cr2O3强化基质,能制得组织结构致密的砖,抗侵蚀和抗渗透性都比纯锆英石砖好。

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