【材料课】耐火材料2.ppt

概述 碱性耐火材料是化学性质呈碱性的耐火材料。 镁质耐火材料(MgO80%) 石灰耐火材料(CaO95%) 白云石质耐火材料 MgO-CaO-C系耐火材料 镁橄榄石质耐火材料 碱性耐火材料的发展 1806年，粘土结合的氧化镁坩埚研制成功； 1817年，O.Henry利用湿法工艺从海水中或白云石中合成氧化镁成功; 1841年，Pattionson 获得氧化镁的合成专利； 1860年，实验室制造了氧化镁耐火砖；Leoben首先在氧气底吹转炉中使用镁砂； 1877-1879年，托马斯发明氧气顶吹转炉，同时发明焦油白云石砖作为转炉内衬材料； 1881年，Karl Spaeter在奥地利的Veitsch州发现菱镁矿的矿床，氧化镁耐火砖正式生产； 第一节 镁质耐火材料 以氧化镁为主成分和以方镁石为主晶相的耐材统称为镁质耐火材料。 镁质耐火材料的主要品种有：普通镁砖、直接结合镁砖、镁钙砖、镁硅砖、镁铝砖、镁铬砖、镁碳砖。另外，还有其他不经烧结的不烧镁质制品和不定形镁质耐火材料。 镁质耐火制品的性质主要取决于其化学和矿物组成以及显微结构，并受原料和生产工艺制度与方法控制。 方镁石 方镁石是MgO的唯一结晶形态。方镁石的化学活性很大，极易与水或大气中的水分进行水化反应。方镁石属离子晶体，，故熔点很高，达2800℃。当温度达1800℃以上，便可产生升华现象，而且其稳定性随温度提高而下降，压力愈低，稳定性愈低。 一、与镁质耐火材料有关的物系—MgO-C MgO的稳定性随温度的提高而下降； CO则随着温度的升高变得更加稳定； MgO（固）+C（固）=Mg（气）+ CO（气） 压力降低，MgO的稳定程度降低，CO的稳定程度提高，即MgO-C还原反应的温度降低； MgO-FeO系 MgO与铁氧化物在还原气氛中于800～1400?C范围内，很容易形成此种固溶体，称它为镁方铁矿。由于镁和铁原子量的差别，镁方铁矿的真密度随铁固溶量而增加。随FeO固溶量增多，镁方铁矿在高温下开始出现液相和完全液化的温度皆有降低。由方镁石为主晶相构成的镁质耐火材料是一种能够抵抗含铁熔渣的优质耐火材料。 MgO-Fe2O3系 铁酸镁是MgO－Fe2O3系统中的唯一二元化合物。其密度较方镁石为重。热膨胀性较高，但较方镁石低，方镁石吸收大量Fe2O3后仍具有较高的耐火度。当固溶铁酸镁的方镁石由高温向低温冷却时，所溶解的铁酸镁可再从方镁石晶粒中以各向异性的枝状晶体或晶粒包裹体沉析出来。此种尖晶石沉析于晶体表面，多见于晶粒的解理、气孔和晶界处。通常，称此种由晶体中沉析出来的尖晶石为晶内尖晶石。如温度再次升高，在冷却时沉析出来的晶内尖晶石，可能又发生可逆溶解。如此温度循环，发生溶解沉析变化，并伴有体积效应。 MgO-Al2O3系 在镁质耐火材料中，人为地加入含有Al2O3的组分。当Al2O3同方镁石在1500℃附近共存时，如在镁质耐火材料烧成过程中或在高温下服役时，即可经固相反应形成镁铝尖晶石（MgO·Al2O3，简写MA）。镁铝尖晶石是MgO－Al2O3二元系统中唯一的二元化合物。常简称尖晶石。真密度同方镁石相近，较镁铁尖晶石低，为3.55g/cm3。热膨胀性显著低于方镁石，也较铁酸镁小。熔点高达2105℃。 MgO-Cr2O3系 镁铬尖晶石是MgO－Cr2O3系统中唯一的二元化合物。纯镁铬尖晶石的晶格常数为8.32A 。真密度4.40～4.43 g/cm3。纯者熔点约2350℃。MgO-MgO·Cr2O3最低共熔温度2300℃。 MgO-R2O3系 这些尖晶石都具有较高的熔点或分解温度，与MgO的最低共熔温度都较高，其中（MgO－MgO·Cr2O3）?（MgO－MgO·Al2O3)?（MgO－MgO·Fe2O3 )。可见,由方镁石为主晶相，以这些尖晶石为结合相构成的镁质耐火材料开始出现液相的温度都很高。其中尤以镁铬尖晶石最为突出。 三种尖晶石在高温下都可部分地溶解于方镁石中，形成固溶体。而且溶解度都随温度升降而变化，发生尖晶石的溶解沉析，并对固溶体的性质有一定影响。 开始溶解温度、各温度下的溶解度和在MgO－MgO·R2O3共熔温度下的最高熔解量有所不同。三种R2O3在方镁石中的溶解度按下列顺序递增：Al2O3＜Cr2O3＜＜Fe2O3。 由于R2O3固溶于方镁石，有助于其烧结，故对促进烧结的影响顺序可如下排列： Fe＋3＞Cr＋3＞Al＋3 由于方镁石固溶R2O3，使MgO?R2O3系统开始形成液相的温度都有所提高。 以MgO?R2O3系统中固溶同量R2O3而论，由于MgO·Cr2O3的熔点最高，同方镁石的共熔温度最高，溶解量也较高，溶于方镁石形成固溶体后开始出现液相温度最高，故在镁质耐火材料中，除高纯方镁石材料外，含镁铬尖晶石的镁质耐火材料的高温性能是最优秀的。