鎂質耐火材料
上述這些系統開始出現液相的溫度皆在1300~1400℃。
當CaO/SiO,比大于2時,系統中再無M,S、CMS和C,MS,等硅酸鹽礦物,其中的CaO除可生成C,S以外,若余量CaO與Fe,O,的質量比小于1.4,與Al,O,的質量比小于2.2,則可形成C,AF,即此系統與方鎂石共存的礦物為;C,s=2.87S;C,AF=2.16(C-1.87S);MF=1.25(F-0.33C,AF);MA=1.40(A-0.21C,AF)。若系統中CaO余量形成C,AF以外,與Fe,O,余量的質量比小于0.70,則還可形成C,F,即此系統中與方鎂石共存的礦物為∶C,S=2.g7Ss;C,AF=4.77A;C,F=2.42(C-1.87S-2.20A);MF=1.25(F-1.57A-0.58C,F)。6.1.3各種鎂質耐火材料的性質
由不同結合相與主晶相方鎂石構成的各種鎂質耐火材料雖具有很高的耐火度(一般皆高于1920℃),抗堿性渣侵蝕的能力也強,但依結合相的種類、性質、數量和分布的不同,制品的性質也有一定差別。
3.1硅酸鹽結合的鎂質耐火制品
硅酸鹽結合的鎂質耐火制品是指由M,S、CMS、C,MS,和C,S等硅酸鹽相將方鎂石聯結為整體而構成的制品。在硅酸鹽結合的鎂質耐火制品中,鎂鐵尖晶石(MF)也與方鎂石共存。但是,由于此種尖晶石在高溫下固溶于方鎂石中,在冷卻時由晶粒內沉析于晶粒解理面和晶界上,方鎂石品粒間的結合仍往往由硅酸鹽承擔。由于這些硅酸鹽相的性質不同,這類鎂質耐火制品的性始
質也主要依硅酸鹽相而異。與
A強度和荷重軟化溫度
這類鎂質耐火制品的強度和荷重軟化溫度有如下特點∶
由M,S為結合相的鎂質制品,如鎂硅磚,其M,S的熔點(1890℃)和MgO-M,S低共熔點(1860℃)都很高,雖然制品常溫強度不高,但卻具有較高的高溫熱態強度。無易熔物的密實制品
荷重軟化溫度可達1600℃以上。
當鎂質耐火制品由CMS和C,MS,作結合相時,由于CMS和C,MS,的分解溫度都很低(分別為1498℃和1575℃),遠低于方鎂石的熔點(2800℃),也低于M,S的,MgO-CMS-C,MS,尖晶石系統開始出現液相的溫度僅在1300~1400℃之間。而且,此種硅酸鹽在高溫下所形成的液相黏度都很低,對方鎂石的潤濕性較好,皆可將方鎂石晶體包圍,呈連續相,使方鎂石呈分散相。故這類耐火制品的耐熱重負荷性能很差,荷重軟化溫度很低,僅1400℃左右。普通鎂磚的結合相中雖常有少量鎂橄欖石或C,S,但因含有此類易熔物,故荷重軟化溫度一般也只有1500℃左右。
由C,S結合的鎂磚(如鎂鈣磚),由于C,S具有很高熔點(2135℃),MgO-C,S共熔點1800℃,所以開始產生液相的溫度很高。在相當高的溫度下(如煉鋼溫度),晶相間無液相形成。它同方鎂石之間的結合為固相間的直接結合。而且,C,S的晶格能較高,在高溫下的塑性變形較小,結晶體又呈針狀和棱角狀,故由C,S結合的鎂磚具有很高的高溫強度。無易熔物的致密制品荷重軟化溫度可達1700℃。
前已述及,鎂質耐火制品中與方鎂石共存的硅酸鹽結合相,以哪一種為主,取決于材料化學組成中的CaO/SiO,比,所以可認為以硅酸鹽結合的鎂質耐火材料的高溫性能受其化學組成中CaO/SiO,比的控制。當CaO/SiO,比不同時,M,S-C,S系統中硅酸鹽的耐火度的變化和鎂質耐!材料(以方鎂石90%與M,S-C,S系統的硅酸鹽10%構成,經1560℃燒成)的荷重軟化溫度的變都明顯地依賴于CaO/SiO,比,如圖6-8所示。
B抗熱震性
鎂質耐火制品的抗熱震性都較低,這主要是由于方鎂石的熱膨脹性較高所致。在2
lool120ok
Csp
20ciMs6080
M}s
cMs
圖6-8CaO/SiO的影響
1—耐火度;2—南重軟化溫度;3一耐壓強度
1000℃平均線膨脹系數為14×10/。另外,普通鎂質耐火制品中含有一定量鐵酸鎂等礦物在溫度變化時,反復固溶于方鎂石中和脫溶,產生結構應力,而且當由晶粒中沉析于晶粒的解確面和晶界處時,阻礙方鎂石晶粒沿此解理面滑移,使高溫塑性降低,進一步影響其抗熱震性。但是,結合相不同,制品的抗熱震性也有一定差別。
由M,S結合的鎂磚,由于M,S的熱膨脹性較高.20~1500℃平均線膨脹系數為110一廠℃,故制品的抗熱震性仍然較低。但在硅酸鹽結合的鎂磚中,它還是比較高的
由CMS結合的制品,因CMS各向異性,熱膨脹性在z軸向較高,為13.6×10"產,故抗熱震性低,普通鎂磚經1100℃水冷循環僅2~3次。
C抗渣性
雖然鎂質耐火制品具有抵抗堿性渣侵蝕的能力,但依結合相的不同,也有一定差別當以MS結合的鎂質制品中含鐵量較高時,特別是在還原氣氛下同Fe直接接觸時,除Mg0可與FeO形成固溶體以外,M,S也可發生鎂鐵置換形成鐵橄欖石(2FeO·SiO。,簡寫F,5),并共同形成無限固溶體【M,S-F,S】ss。雖然M,S因鎂鐵置換及F,S的形成與高溫下鎂蒸氣的逸出而使結構破壞,并因F,S的溶入而可能降低出現液相的溫度,耐火度也有所降低,但不甚嚴重。如M,S中固溶F,S達10%,即固溶FeO約占5.4%時,此種【M,S-F,S】s開始出現液相溫度約為1750℃,耐火度約為1800℃。而且,若材料中存在的MgO數量較多,此種MgO可在高溫下溶解更多的Fe0,而避免F,S的形成,即發生4MgO+2FeO·SiO,—→2【MgO-FeO】+2Mg0·Si0,反應。因此,此種以M,S為結合相的鎂質耐火材料具有一定的抵抗含鐵介質侵蝕的性能。
由CMS和C,MS,結合的鎂質耐火制品,由于在使用過程中極易形成液相,而且,這些液相又呈連續相,使外來雜質易于沿此種液相通道遷入耐火材料內部,促進熔渣向內部侵蝕,而且形成較厚的變質層,導致結構崩裂。故由此類易熔硅酸鹽結合的鎂質制品,抗渣蝕能力較差。
通常,含有CMS或C,MS,的普通鎂磚中,往往還含有鐵酸鎂。這類鎂質耐火制品,在遭受氧化和還原氣氛影響時,由于MgO·Fe,0,——【MgO-FeO】ss的轉化,其體積也隨之發生顯著變化(如圖6-9所示)。這種變化成為該耐火制品損壞的主要原因。由此可見,當氣氛經常變化時,鎂質制品中的鐵含量應予限制。
由C,S結合的鎂質制品,由于C,S形成及同方鎂石的直接結合,使液相潤濕方鎂石晶粒的能力大為下降,既可使制品內(因雜質帶入)可能形成的少量液相從方鎂石晶粒表面排擠到晶粒的間隙中(呈孤立狀),又可使外來液相不易滲入制品內部,從而大大提高這種制品的抗渣能力。實踐證明,CaO/SiO。比很高的鎂磚,對煉鋼的初期渣的抵御能力是很高的。
0條評論
網友評論僅供其表達個人看法,并不表明本站立場。