现今冶金工业炉窑使用主要耐火材料,由耐火砖厂搜集整理。
1.氧化物-石墨复合材料:
滑板、长水口、塞棒、浸入式水口所用材料均为含碳耐火材料,它是以氧化物和鳞片状石墨为主要成分,以酚醛树脂、沥青等有机物作为结合剂热处理后形成的一种碳结合氧化物-石墨多相复合材料,如广泛使用的铝锆碳(氧化铝-氧化锆-石墨复合材料)滑板、铝碳质(氧化铝-石墨复合材料)长水口、铝碳质(氧化铝-石墨复合材料)整体塞棒、铝碳(氧化铝-石墨复合材料)-锆碳(氧化锆-石墨复合材料)复合浸入式水口等。氧化铝、氧化锆、氧化镁等氧化物具有熔点高、耐侵蚀的特点。鳞片状石墨熔点高,与耐火氧化物高温下不共熔;导热性能好,具有各向异性,宏观膨胀小,在温度变化时体积变化不大,因此石墨具有优良的抗热震性;另外石墨与熔渣润湿性差,具有优良的抗渣能力。因此氧化物-石墨复合材料具有优良的抗热震性和抗侵蚀性,在钢铁行业广泛应用。
氧化物-石墨复合材料中还经常引入少量添加物以便更有效地提升材料的性能,包括:
(1)改善抗热震性,如添加低膨胀的熔融石英、锆莫来石或者单斜氧化锆等。
(2)提高抗氧化性,含碳材料在高温下使用,其最主要的一个缺点是易氧化,通过添加Si、SiC、B4C、AlSi4C4、Al等,在使用时优先与氧反应,改变材料的显微结构,提高致密程度,阻塞气孔等,提高含碳材料的抗氧化能力;另外,Si、Al等在热处理或使用过程中能够形成陶瓷结合相,改善材料碳结合易氧化、强度低的问题,提高材料的抗侵蚀能力。
(3)提高抗侵蚀,在材料中引入硼、炭黑、ZrB2等,改善材料的抗侵蚀性,提高功能耐火材料的使用周期。
2.刚玉-尖晶石质浇注料:
透气元件目前的主流材料为刚玉-尖晶石浇注料,它是一种高纯铝镁浇注料,以刚玉、尖晶石、镁砂等高熔点氧化物为主要原料,使用铝酸盐水泥为结合剂,并添加一定量的微粉,通过浇注、高温烧结制成的一种复合耐火材料,物相中有刚玉、尖晶石和CA6三种高熔点相,并形成了良好的结合,具有良好的抗热震性和抗渣性。刚玉-尖品石浇注料中还经常引入少量的氧化铬以提高高温强度和抗冲刷性,改善服役性能。
3.氧化锆材料:
由于氧化锆材料熔点高、化学性能稳定、热稳定性能好、高温蠕变小、耐钢水侵蚀,氧化锆质定径水口广泛用于小方坯连铸。氧化锆材料是以氧化锆为主要材料,添加一定量的稳定剂,经过高温烧成制成的一种材料。
4.硼质复合材料:
侧封板目前的主流材料是硼质材料,它是一种以硼粉末为主要原料,并添加少量的黏土、SiC、氧化锆等,然后高温热压制成的一种材料。由于硼质材料硬度低,其可加工性好,采用普通加工设备即可制备不同形状的部件;硼熔点高,耐热性好;硼线膨胀系数低,抗热冲击性能优良,经过简单预热即可承受强烈高温钢水的热冲击;硼与熔钢、熔渣不发生反应,具有优良的抗侵蚀性。