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镁铝尖晶石和铝镁尖晶石的分类及性能?

发布日期:2018-06-08

镁铝尖晶石和铝镁尖晶石的分类及性能?

镁铝尖晶石抗渣侵蚀性、抗热震性好和高温强度高的特殊性能,使其广泛应用于炼钢用耐火材料。优质预合成尖晶石的制取为不定形及定形高纯耐火材料的生产提供了新的原料。

合成尖晶石的两个主要方法是烧结法和电熔法。多数尖晶石材料是由高纯合成氧化铝和化学级氧化镁制成,即在竖窑烧结和在电弧炉内电熔。烧结镁铝尖晶石的优势是该工艺是一个连续的陶瓷化过程,控制窑中给料速度和均衡的温度分布,产生非常均匀的晶体尺寸为30-80μm及低气孔率(<3%)的产品。

电熔法生产镁铝尖晶石是有代表性的间歇操作,大浇注块需要延长冷却时间,浇注块的冷却导致显微结构的不均匀,由于冷却较快,外部的尖晶石晶体比里面的小,低熔点杂质集中在中心处,因此,需要对电熔镁铝尖晶石原料进行分选均化。

使用高纯原料生产铝镁尖晶石的另一个优势是铝镁尖晶石骨料中的杂质含量低(MgO A1203>99%),尤其是SiO2含量低,使其具有很好的高温性能。矾土基铝镁尖晶石没有合成氧化铝基铝镁尖晶石的性能好,只能用在对抗侵蚀性能及高温强度要求不高的部位。

富镁(MR)铝尖晶石:

富镁铝尖晶石中微量方镁石的存在影响了尖晶石的特性和应用。由于富镁铝尖晶石MR66不含游离氧化铝,这种尖晶石添加到镁砖中后不再生成尖晶石并发生体积膨胀,添加MR56的镁砖用于水泥回转窑可显著地改变抗热震性能并能够取代铬矿石。改变抗热震性能的机理是尖晶石比方镁石有较低的热膨胀。

MR66中微量MgO影响了其在含水材料中的应用,如浇注料,由于方镁石的水化可能产生水镁石(Mg(OH)2),使浇注块发生体积变化.导致裂纹的产生。富镁铝尖晶石可应用于水泥窑,尤其是风口和高温带。

富铝(AR)镁尖晶石:

富铝镁尖晶石生产的耐火材料在钢铁生产中的用量最大。两个主要的特性增加了富铝镁尖晶石的应用:即可提高材料高温强度和抗热震性,抗钢渣侵蚀性。氧化铝浇注料中添加高纯富铝镁尖晶石明显改变高温强度。

铝镁尖晶石耐火材料中尖晶石的含量一般为15%-30%(对应4%-10%的MgO)。近来的研究认为,在钢包用烧成铝镁尖晶石耐火材料中,低硅(<0.1%SiO2)与高硅(1.0%SiO2)铝镁尖晶石砖相比,钢包寿命减少60%。这证明了理想的性能只能寄希望于高纯合成材料。

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预合成镁铝尖晶石与原位形成镁铝尖晶石的对比:

 

浇注料中原位生成尖晶石可降低生产成本,但是这种方法也有不足的地方。氧化铝和氧化镁反应生成尖晶石时会有明显的体积膨胀,根据相对致密结构的理论计算,其体积膨胀可达到13%,而实际上体积膨胀约是5%,这一值仍然偏高,不能避免结构裂纹的产生。硅粉添加剂(如硅微粉)常常被用来促进液相烧结,并允许一些局部的变形抑制体积膨胀。然而,残余的玻璃相对高温强度将产生很大的影响。

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