氧化气氛熔炼炉主体内衬耐火材料,需要选用氧化物系耐火材料。含铬耐火材料中铬在熔渣中溶解度非常小,因而当铬熔于熔渣时可使其黏度增大,从而降低铝铬耐火材料的熔解蚀损反应的这一机理,认为该类耐火材料特别是铝铬耐火浇注料通常都被选来作为氧化气氛熔炼炉内衬上主要使用的一类重要的耐火浇注料制品。
铝铬耐火浇注料的配制:
为了能够同熔融炉的操作条件相适应,配制熔融炉用铝铬耐火浇注料需使用高质量(结构致密,高强度)的铝铬耐火材料。
理论上认为,采用任何比例的铝铬混合料都可以制备铝铬耐火材料。然而,以刚玉和铬粉搭配直接制备铝铬耐火浇注料时,铬粉配置量则受到限制。如果需要提高材料中铬的含量,那就需要将铬、铝混合料事先进行合成以获得铝铬耐火材料,然后制粒配人配料中以配制铬含量高的铝铬耐火浇注料。
铝铬耐火浇注料虽然可以采用任何铝铬比例的混合料进行配制。但需要配制高铬含量的铝铬耐火浇注料,同时考虑到制造成本时,通常都以刚玉和铝铬固溶体材料以及铬粉搭配起来配制铝铬耐火浇注料。
高纯刚玉耐火浇注料中掺入适量(0~10%)工业铬粉体,按低水泥技术配制铝铬耐火浇注料时,铬含量对耐火材料高温抗折强度的影响情况,如下图所示,随着铬含量的增加,材料在1400℃时的高温抗折强度显著提高。原因显然是高温下铝-铬的反应,生成了铝铬固溶体。
铬含量对铬刚玉耐火浇注料高温抗折强度的影响
下图为铬含量对铝铬耐火浇注料性能的影响。由该图看出,铬含量增加,耐火材料的耐压强度提高,烧后线变化由收缩变为膨胀。
铬含量对铬刚玉耐火浇注料性能的影响
下表列出了铝铬耐火浇注料基质组成同抗渣性(坩埚法,LF炉渣为侵蚀剂,CaO/SiO2=1.86)的关系。它表明,随着铬含量的增加,材料抗渣性提高,特别是抗渣渗透性显著提高。
铝铬耐火材料基质组成与抗渣性的关系表
编号 | 基质组成(质量分数)/% | 渣蚀、渣渗透深度/mm | 坩埚内残渣厚度/mm | |||
Cr2O3 | Al2O3 | CAO | 渣蚀 | 渣渗透 | ||
1 | 0 | 96.67 | 3.33 | 22 | 21 | 1 |
2 | 16.67 | 81.67 | 1.67 | 17 | 17 | 8 |
3 | 30.00 | 68.33 | 1.67 | 20 | 13 | 14 |
可见,为了提高铝铬耐火浇注料的抗渣性,就应提高配料中铬的含量。
研究结果表明,采用高质量(结构致密,高强度)的铝铬材料(砂)为骨料生产铝铬耐火浇注料便能够提高抗渣性。
由以上各数据看出,配方中致密铝铬材料(粒料)越多,材料的显气孔率就越低。结果,材料的抗侵蚀和抗渗透能力都趋于更好。然而,低气孔率则导致抗热震性降低,因此铝铬耐火浇注料中常加入少量的氧化锆(质量分数约为5%),来提高其抗热震性能。