熱風(fēng)爐對(duì)紅柱石質(zhì)磚的技術(shù)要求
作為高溫結(jié)構(gòu)材料的熱風(fēng)爐磚，對(duì)高溫蠕變率的要求是十分苛刻的。紅柱石和硅線石一樣，都具有優(yōu)良的高溫結(jié)構(gòu)強(qiáng)度性能。表1列出紅柱石與莫來(lái)石、 鋁礬土、剛玉等耐火制品的性能比較。從表1可以看到，紅柱石磚的高溫蠕變率優(yōu)于鋁礬土、剛玉和大部分莫來(lái)石磚，紅柱石是低蠕變耐火材料理想的材質(zhì)之一。
盛產(chǎn)紅柱石的南非，在熱風(fēng)爐中部、中上部使用紅柱石質(zhì)低蠕變磚。
國(guó)外某公司在承包武鋼、太鋼、首鋼、唐鋼、鞍鋼等熱風(fēng)爐工程時(shí)，于熱風(fēng)爐上部、中上部使用紅柱石質(zhì)低蠕變磚(簡(jiǎn)稱(chēng)紅柱石質(zhì)磚)。 該磚對(duì)化學(xué)成分要求很?chē)?yán)，尤其TiO2及R20。TiO2不大于0. 5%或0. 6%，R2O不大于0. 6% ,并控制R2O +雜質(zhì)不大于1.2%。
近年來(lái)，我國(guó)各鋼鐵公司在新建熱風(fēng)爐時(shí)，內(nèi)襯材質(zhì)除參考以上指標(biāo)外，尚增加抗熱震性指標(biāo)，熱震穩(wěn)定性次數(shù)20次、25次或30次;Al2O3含量除53%、57%外，尚增至65%;蠕變溫度從1350℃、1400℃，提高到1450℃、1500℃。 總之，技術(shù)要求更高，較國(guó)外同類(lèi)產(chǎn)品的理化指標(biāo)更為苛刻。
以上表明，紅柱石質(zhì)低蠕變磚，將越來(lái)越為人們所青睞。加上它在高溫過(guò)程莫來(lái)石化伴隨的體積膨脹較小，抗溫度急變、熱震穩(wěn)定性好以及抗侵蝕好等特點(diǎn)，在其他領(lǐng)域也將有廣闊的前景。
紅柱石或紅柱石復(fù)合料對(duì)制品荷重軟化溫度等性能的影響
該磚類(lèi)似高鋁磚生產(chǎn)工藝，以高鋁礬土或剛玉或莫來(lái)石為骨料，添加系列紅 柱石，探求制品的荷重軟化溫度、蠕變率的變化規(guī)律。
紅柱石精礦為遼寧岫巖縣產(chǎn)：Al2O3 56.71%，F(xiàn)e2O3 0.75%，TiO2 0.08%， R2O 0.56%。
由表3明顯見(jiàn)到，隨紅柱石加入量增加，制品的荷重軟化溫度隨之升高。當(dāng)紅柱石添加量為15%時(shí)，荷重軟化溫度達(dá)1600℃左右。
在高鋁耐火材料中，添加紅柱石或紅柱石復(fù)合添加物都獲得很高的高溫結(jié)構(gòu)強(qiáng)度值。綜合我們研究試驗(yàn)工作得出：當(dāng)添加紅柱石精礦15% ~20%、25% ~30%時(shí)，高鋁制品荷重軟化溫度可望達(dá)到1600℃或1700℃，但會(huì)因高鋁制品骨料、基質(zhì)組成不同而稍有差異。
荷重軟化溫度、蠕變性是耐火材料使用重要的指標(biāo)，爐襯在使用過(guò)程中的變形，甚至坍塌都與這幾個(gè)性質(zhì)有密切關(guān)系。在高鋁耐火材料中，添加紅柱石或紅柱石與硅線石復(fù)合可獲得良好指標(biāo)。
添加紅柱石提高材料的耐熱沖擊性
添加紅柱石能形成使熱應(yīng)力擴(kuò)散的無(wú)數(shù)細(xì)微空隙。圖2為蠕變溫度1450℃的紅柱石質(zhì)磚基質(zhì)部分的顯微結(jié)構(gòu)。該視域顯微結(jié)構(gòu)的特征是由紅柱石反應(yīng)生成莫來(lái)石，在莫來(lái)石晶內(nèi)、晶間都可見(jiàn)到μm級(jí)的封閉氣孔。晶內(nèi)氣孔小于1~2μm，晶間氣孔長(zhǎng)3~9μm，寬0.5~1μm。
我們知道，耐火材料的散裂是由于對(duì)耐火材料加熱冷卻而引起熱脹冷縮時(shí)， 在耐火材料的內(nèi)部產(chǎn)生的應(yīng)力超過(guò)組織的彈性界限而發(fā)生。而由紅柱石反應(yīng)形成的無(wú)數(shù)細(xì)微孔隙，使得由于熱脹冷縮在耐火材料的內(nèi)部產(chǎn)生的應(yīng)力得到釋放，從而提高材料的耐熱沖擊性。
含TiO2高的紅柱石，如我國(guó)眉縣紅柱石TiO2約在2.5%，更有利于材料的高熱震性，其機(jī)理與降低了紅柱石的彈性模量(E)與形成鈦酸鋁(AT)低膨脹礦物有關(guān)。線膨脹系數(shù)(α)、彈性模量(E)與材料的抗熱震因子(R)成反比關(guān)系。
