鉻剛玉磚(chrome-corundum brick)是指含Cr?O?的剛玉質(zhì)耐火制品,主要礦物組成為α-Al?O?-Cr?O?固溶體,次要礦物組成為少量復(fù)合尖晶石(或不含復(fù)合尖晶石),氧化鉻含量為1%-30%的耐火磚。鉻剛玉磚有熔鑄鉻剛玉磚和燒結(jié)鉻剛玉磚兩種,一般情況下鉻剛玉磚就是指燒結(jié)鉻剛玉磚。
成分
氧化鋁(Al?O?)
氧化鋁是鉻剛玉磚的主要成分之一,以α-Al?O?為原料,它賦予了鉻剛玉磚高耐火性的基礎(chǔ)。α-Al?O?具有高熔點(diǎn)(約2050℃),使得鉻剛玉磚能夠在高溫環(huán)境下保持穩(wěn)定的物理和化學(xué)性能,可在1790℃以上的高溫環(huán)境下長(zhǎng)期使用。
氧化鉻(Cr?O?)
氧化鉻的加入對(duì)鉻剛玉磚的性能有著多方面的提升作用。
提高耐火性能:從Al?O?-Cr?O?二元相圖可知,Al?O?和Cr?O?能形成連續(xù)固溶體,而沒有低共熔物產(chǎn)生。因此在高純剛玉材料中加入Cr?O?,不論加入量多少,不僅不會(huì)降低材料的耐火性能,反而使材料的耐火性能有所提高,鉻剛玉磚的耐火度和荷重軟化溫度均優(yōu)于高純剛玉磚。
增強(qiáng)強(qiáng)度:在制品燒成過程中,顆粒與顆粒之間、顆粒與細(xì)粉之間、細(xì)粉與細(xì)粉之間均形成了Al?O?-Cr?O?固溶體,該固溶體像橋一樣把顆粒、細(xì)粉連接在一起,使材料的強(qiáng)度大大提高。高性能鉻剛玉磚的常溫耐壓強(qiáng)度一般>150MPa,明顯高于普通剛玉磚(常溫耐壓強(qiáng)度一般為70-100MPa)。
改善抗熱震性:適量的Cr?O?能增強(qiáng)鉻剛玉磚的抗熱震性和抗剝落性能。不過,當(dāng)Cr?O?含量為10%-66%時(shí),材料的熱震穩(wěn)定性隨Cr?O?含量的增加而降低,高性能鉻剛玉磚Cr?O?含量在12% - 20%之間,其熱震穩(wěn)定性比剛玉磚有所提高;尤其是加入少量產(chǎn)生相變的添加劑而生產(chǎn)出的AKZ型鉻剛玉磚,熱震穩(wěn)定性更優(yōu)。
提高抗渣侵蝕能力:Cr?O?在煤氣化爐渣(SK?-CaO系)及各種玻璃熔體中的溶解度比其他氧化物材料的溶解度要小得多。因而Cr?O?或含Cr?O?的耐火材料具有良好的抗鋼渣、有色冶煉渣、煤氣化爐渣、油氣化爐渣和各種玻璃熔體侵蝕能力。Cr?O?熔體或Cr?O?與爐渣反應(yīng)生成的液相粘度比其他低熔物粘度大,這就阻止了熔渣沿毛細(xì)氣孔向磚體內(nèi)部滲透,避免形成變質(zhì)層而產(chǎn)生結(jié)構(gòu)剝落。
特點(diǎn)
高耐火性
鉻剛玉磚以剛玉(α-Al?O?)為主晶相,耐火度可達(dá)1790℃以上,具有優(yōu)異的耐火性能,可在高溫環(huán)境下長(zhǎng)期使用,能承受鋼鐵冶煉、水泥回轉(zhuǎn)窯、玻璃熔窯等工業(yè)窯爐中的高溫。
優(yōu)異的抗熱震性
由于加入了適量的鉻氧化物(Cr?O?),增強(qiáng)了其抗熱震性和抗剝落性能,能夠承受溫度的急劇變化而不發(fā)生破裂或剝落,適應(yīng)工業(yè)窯爐在升溫、降溫過程中的熱沖擊。
高強(qiáng)度和耐腐蝕性
鉻氧化物提高了磚體的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度,常溫及高溫下抗壓強(qiáng)度高(常溫抗壓強(qiáng)度可達(dá)100-200MPa),同時(shí)對(duì)酸性、堿性和熔渣的侵蝕有較強(qiáng)的抵抗力,尤其適用于含鐵或含堿成分較高的熔渣環(huán)境,可有效抵抗高溫鋼水、爐渣、腐蝕性氣體等的侵蝕。
化學(xué)穩(wěn)定性好
在高溫下的化學(xué)穩(wěn)定性較強(qiáng),尤其是在氧化氣氛和弱還原氣氛中表現(xiàn)出良好的適用性,能保持自身性能的穩(wěn)定,不與周圍介質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng),保證了在復(fù)雜化學(xué)環(huán)境下的使用壽命。
耐磨性高
鉻剛玉磚表面硬度高,能夠承受強(qiáng)烈的機(jī)械摩擦和磨損,適用于有物料沖刷、摩擦的部位,如高爐出鐵溝、軋鋼加熱爐的滑軌等。
應(yīng)用
冶金行業(yè)
煉鋼爐:用于煉鋼爐的爐頂、側(cè)墻、爐門以及渣線部位,因其高溫耐受性好、抗熔渣性能突出,能夠抵抗高溫鋼水和爐渣的侵蝕,延長(zhǎng)爐襯的使用壽命。
精煉爐:在精煉爐中,鉻剛玉磚能夠承受高溫度和高腐蝕環(huán)境,保證精煉過程的順利進(jìn)行。
高爐出鐵溝、混鐵爐:這些區(qū)域需要高抗渣性的材料,鉻剛玉磚的抗渣侵蝕能力使其成為理想的選擇。
鐵水預(yù)處理設(shè)備:如魚雷罐、混鐵車內(nèi)襯,鉻剛玉磚可以抵抗鐵水的高溫和化學(xué)侵蝕。
有色金屬冶煉
用于處理銅、鋁、鎳等有色金屬的熔煉設(shè)備,如熔煉爐內(nèi)襯。特別適用于高溫侵蝕性的高強(qiáng)度工作環(huán)境,能夠承受有色金屬熔煉過程中的高溫和化學(xué)腐蝕。
水泥工業(yè)
用于回轉(zhuǎn)窯的燒成帶、高溫帶,因其抗堿侵蝕和耐磨損性能優(yōu)越,可抵抗水泥熟料在煅燒過程中產(chǎn)生的堿性物質(zhì)的侵蝕,同時(shí)承受物料的磨損。
玻璃工業(yè)
用于玻璃熔窯中的關(guān)鍵部位,如蓄熱室和通道區(qū)域、熔池、流液洞等部位,抵抗高溫玻璃液的侵蝕。因其高溫耐受性好和耐化學(xué)腐蝕性能出色,能夠保證玻璃熔制過程的穩(wěn)定進(jìn)行。
化工行業(yè)
用于高溫爐、氣化爐等需要高耐腐蝕性和耐磨性的設(shè)備襯里,如大中型化肥廠氣化爐內(nèi),鉻剛玉磚可以承受長(zhǎng)期高溫(1350-1450℃)、高壓(3.1-8.53MPa)、強(qiáng)還原氣氛(CO+H?+CH?)、高空氣流速(約10m·s?1)的環(huán)境,減少內(nèi)襯耐火材料的腐蝕和破壞。
(六)其他行業(yè)
在垃圾焚燒爐中,鉻剛玉磚能夠抵抗高溫和腐蝕性氣體的侵蝕;在炭黑行業(yè),鉻剛玉磚用于炭黑反應(yīng)器,其使用壽命明顯長(zhǎng)于剛玉磚等其他材料。