d 当温度急变或受热不均匀时,材料不致崩裂破坏,即材料的耐热震性高;
e 对于化学侵蚀应具有一定的耐侵蚀能力;
f 在满足性能要求时,应尽量选用较小的体积密度,以减少蓄热和增加保温效果、减少炉体质量,降低能耗。
g 根据不同需要,应具有一定的导热、导电性能。
高铝砖是Al2O3含量大于48%的硅酸铝质耐火制品,属于高级耐火材料。按以Al2O3含量分>48%、>55%、>65%三等。高铝矾土、硅线石族矿物以及刚玉、合成莫来石等为主要原料,加入适量黏土等结合剂,混匀后干压成型,干燥后高温烧成。
高铝砖的耐火度比粘土砖和半硅砖的耐火度都要高,达1750~1790℃。由于高铝砖中Al2O3含量高,杂质少,形成易熔的玻璃体少,所以荷重软化温度比粘土砖高,荷重软化点开始在1420~1500℃以上,高温化学稳定性好,但耐急冷急热性较差。使用温度为1400~1600℃。
本设计中直接还原炼铁需升高炉温至1400℃以保证球团的直接还原反应,加以比较各种耐火材料的荷重软化温度和热膨胀系数等条件,因此,电炉最里层选用致密度较高的高铝砖(LZ)-65。
(2) 轻质耐火粘土砖
轻质耐火粘土砖是Al2O3含量小于40%,体积密度0.4~1.3g/cm3的耐火砖。由于它的导热系数小、绝热性能好、密度小、气孔率高、保温性能好以及具有一定的耐压强度等特点,用作炉温低于1200℃电阻炉的炉衬及外层隔热层。
用热导率低、热容量小的轻质耐火粘土砖作炉体结构材料,可节省燃料消耗;同时,由于窑炉可以快速升温和冷却,能提高设备生产效率,还能减轻炉体重量,简化窑炉构造,提高产品质量。
但是由于轻质耐火粘土砖的气孔率较大,组织疏松,不能用于直接接触熔渣和液态金属的部位;力学强度低,不能用于承重结构;耐磨性能差,不宜用于与炉料接触、磨损严重的部位。
因此,本设计中采用两种不同密度的轻质耐火粘土砖用作中间层。不仅满足了高温电炉的工作设计要求,而且可以避免轻质耐火粘土砖的缺陷,更好发挥它的优点。
(3) 普通硅酸铝纤文
耐火纤文是以Al2O3和SiO2为主要成分组成的玻璃相或晶相二元化合物。是一种新型耐火保温材料。它重量轻,耐高温,导热系数低,比热容小,蓄热少,耐热冲击,是一种柔性材料。它还可以掺加有益成分,如Cr2O3等。
耐火纤文中无掺加成分时,Al2O3含量越高,其使用温度越高;当Al2O3含量相当、有掺加Cr2O3时,纤文的使用温度比未掺加成分时的要高。
使用最广的普通硅酸铝纤文,是将焦宝石、铝矾土等在2000℃的电弧炉中熔化后,以细股流出,用压缩空气高速吹出或用高速旋转轮甩成散状纤文,纤文直径为几微米,长度为几毫米至几十毫米,去除渣球后,加入0.3%~0.5%的粘合剂(无钠甲基纤文素、天然橡胶乳液),做成毡、毯、板、纸和绳等制品。
耐火纤文具有以下特征:
a 使用温度高:长期工作温度为1000~1200℃;
b 隔热性能好:导热系数一般为轻质砖的1/5~1/1.5。做炉衬可减少墙壁厚度1/3~1/2。节约能耗15%~30%以上,缩短生产周期40%以上;
c 体积密度小:仅为耐火砖的1/20~1/5,节约钢材,炉膛升温快,炉衬蓄热少。
d 耐热震性好:富有弹性,柔软,能抗热冲击和振动,并能消除热应力。
e 隔音好:能减少噪音,作为高温消音材料;
f 化学稳定性好:除氢氟酸、强酸、热碱侵蚀以外,一般强碱均不能腐蚀;
g 绝缘性能好:可做高温绝热材料。击穿电压5~5.5V/mm;
h 对熔融金属不润湿:对铝、铜、锡、铅等金属溶液不润湿,可用于这些金属的冶炼。
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