高熱穩(wěn)定性氧化鋁空心球磚是一種使用溫度可高達(dá)700℃的高溫隔熱體積密度的耐火材料。它廣泛應(yīng)用于溫度變化頻繁、熱沖擊負(fù)荷大、不接觸液體物質(zhì)的高溫爐窯內(nèi)襯上。
武鋼硅鋼片廠共有7條熱處理作業(yè)線的五氧化爐、其拱頂都是采用由日本引進(jìn)的氧化鋁空心球磚。
無氧化爐屬于連續(xù)退火爐，由于硅鋼生產(chǎn)的復(fù)雜性，爐內(nèi)用氫氣、氮氣作保護(hù)很多，一旦某一裝置發(fā)生故障，爐內(nèi)燃燒控制系統(tǒng)必須立即關(guān)閉切斷，爐子降溫熄火。因此，爐子反復(fù)升降溫的情況較多，所以對爐內(nèi)耐火材料要求是應(yīng)具有優(yōu)良的抗熱震穩(wěn)定性。
影響硅鋼熱處理爐爐襯壽命的關(guān)鍵是氧化鋁空心球磚的熱震穩(wěn)定性，氧化鋁空心球磚中莫來石相的存在可以改善磚的熱震穩(wěn)定性。我們研究了原料的種類，礦化劑、原料處理工藝，按比例配料及燒成工藝制度等對莫來石形成的影響，以及對氧化鋁空心球磚熱震穩(wěn)定性的影響，以氧化鋁空心球和氧化鋁粉味主要原料，添加適量粘土等，以磷酸鹽作結(jié)合劑，經(jīng)手工成型和高溫?zé)色@得穩(wěn)定性氧化鋁空心球磚。研制的產(chǎn)品必須達(dá)到下列指標(biāo)
Al2O3≥83%，SiO2≤15%，F(xiàn)e2O3≤0.3%
氣孔率≥50%，熱震穩(wěn)定性(1100℃水冷)≥20次，常溫耐壓強度≥6MPa，重?zé)�變化(1600℃，3h)≤±0.2%，熱導(dǎo)率(平均溫度350±10℃)>0.642W(m·K)，產(chǎn)品成品率≥95%。
研制過程
(1)對日本進(jìn)口的氧化鋁空心球磚的使用情況進(jìn)行總結(jié)和理化性能進(jìn)行分析；
(2)對粘土、藍(lán)晶石、硅線石等硅礦物進(jìn)行莫來石化反應(yīng)試驗；
(3)選擇合適的外加劑和原材料，并據(jù)在不同的加入量對比燒成后的熱震穩(wěn)定性數(shù)據(jù)，確實合適的原料加入量；
(4)在不同燒成溫度下比較試驗磚的耐壓強度，重?zé)�變化和熱震穩(wěn)定性等的變化，制定出工業(yè)生產(chǎn)的工藝制度；
(5)通過工業(yè)生產(chǎn)中制品燒成尺寸的變化情況得出模具縮放尺寸的比例；
(6)根據(jù)多次試驗，確定出最佳的燒成溫度，使制品在燒成中形成針柱狀莫來石，達(dá)到研制攻關(guān)目的。
(7)編制高熱穩(wěn)定性氧化鋁空心球磚質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。
研制成效
我們以氧化鋁空心球為骨料，氧化鋁細(xì)粉和含硅礦物為基質(zhì)，添加微量外加劑、紙漿、硫酸鋁等作結(jié)合劑，經(jīng)混煉、振動成型、干燥和燒制成抗熱震穩(wěn)定性優(yōu)異的氧化鋁空心球磚。
氧化鋁空心球磚坯在燒成過程中，含硅礦物質(zhì)和氧化鋁細(xì)粉發(fā)生二次莫來石化反應(yīng)，在微量外加劑的促進(jìn)下，莫來石呈針柱狀發(fā)育。針柱狀莫來石晶體長徑比較大(8~9倍)。而且針柱狀莫來石相互交錯，鑲嵌構(gòu)成結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，力學(xué)強度大的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，因而大幅度地提高了氧化鋁空心球磚的抗熱震穩(wěn)定性及高溫性能。
由于在氧化鋁空心球磚基質(zhì)中形成由針柱狀二次莫來石構(gòu)成的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，其雜質(zhì)含量低，制品高溫性能好，其主要性能見表1。
表1 氧化鋁空心球磚主要性能
