特点
耐火度
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℃,属于耐火材料。
荷重软化温度
因为高铝制品中Al2O3高,杂质量少,形成易熔的玻璃体少,所以荷重软化温度比粘土砖高,但因莫来石结晶未形成网状组织,故荷重软化温度仍没有硅砖高。
抗渣性
高铝砖中Al2O3较多,接近于中性耐火材料,能抵抗酸性渣和碱性渣的侵蚀,由于其中含有SiO2,所以抗碱性渣的能力比抗酸性渣的能力弱些。
中国的铝土矿(亦称铝矾土)资源较丰富。用天然铝矾土生产的高铝砖,Al2O3含量很难超过90%,因此,传统上取90%Al2O3为高铝砖中Al2O3含量的高值。此值以上为刚玉制品。在高铝砖的组成中,有一个稳定的化合物——莫来石(3Al2O3、2SiO2),用人工可制造出接近理论成分的莫来石矿物相,故又单列出莫来石制品。
莫来石和刚玉是构成高铝砖的主要晶相。莫来石的网状结构使砖具有良好的高温强度;刚玉晶体呈惰性,抗酸、碱性渣好。使高铝砖在使用中显示出良好的高温性能和化学性能,并且随Al2O3含量的提高而越加明显。
性能
高铝砖随原料中Al2O3含量的不同,技术性能亦不同(表2)。对有特殊要求的热工设备,在相应的Al2O3含量条件下,可改变工艺,制造出符合性能要求的制品,例如高炉操作受到炉内高温、高压、碱蒸气及还原气氛的侵袭,又有炉料的摩擦及渣的腐蚀,高炉高铝砖具有高致密度,低透气性及低Fe2O3含量的特点;热风炉高铝砖要求优良的蠕变性;电炉顶高铝砖需要高耐火度、好的抗热震性。
高铝砖的矿物组成根据所使用的铝矾土所定,熟料的矿物组成一般是莫来石、刚玉和玻璃相。莫来石理论组成为Al2O371.8%,SiO228.2%,其熔融分解温度为1840℃。具有针状结晶,呈网络交叉结构,高温状态表现出较好的强度。刚玉以α-Al2O3形态存在,熔点为2050℃,硬度为莫氏9级,呈粒、柱状晶体,有良好的化学稳定性,对酸、碱性炉渣都有一定的抵抗能力。
用途
高铝砖是在粘土砖的基础上,改变了Al2O3/SiO2比,提高了Al2O3含量,因而耐火度及高温机械强度都优于粘土砖,化学性质亦趋中性。可以这样认为,各种热工设备原用粘土砖的部位都可以由高铝砖取代,同时也可取代某些部位的硅砖。高炉、热风炉、电炉顶、盛钢桶、水泥窑、玻璃窑及化学工业用窑炉,使用高铝砖后提高了作业温度,延长了寿命,所以高铝砖已广泛用于各种热工设备。
高铝砖在平炉的水套上使用,寿命由硅砖的150炉次提高到301炉次以上。在电炉盖上使用,寿命高达107~173炉次,比硅砖炉盖提高2~5倍。高铝塞头与水口砖代替粘土塞头水口砖后,克服了浇注沸腾钢时经常发生的漏钢现象。
高铝砖主要由铝土矿熟料等材料制成,经高温混合、成型、干燥、烧结。高铝砖的氧化铝含量因比例而异。一般含量稳定在48%-80%,高氧化铝含量可达90%,耐火温度可达到1770℃。
高铝砖通常三个级别:
高铝砖:AL2O3含量大于75%;
二级高铝砖:AL2O3含量65%~70%;
三级高铝砖:AL2O3含量55%~60%;