采用高铝矾土为主要原料,引入少量ZrO2(因ZrO2呈单斜和四方型之间的相变,可提高耐火砖的热震稳定性),加入一定量的复合结合剂和添加剂,通过控制泥料的颗粒级配,经成型和高温烧成制得的耐火制品成为抗剥落高铝砖。
抗剥落机理是由于引入ZrO2后,其微观结构特征决定了具有抗剥落性能。
①ZrO2集合体周围有明显的微裂纹,该集合体与周围的刚玉、莫来石有明显的间隙脱皮。
②发育良好的ZrO2集合体呈柱状,在空间形成层状分布,ZrO2之间有细小狭缝,其尺寸只有1~5μm,形成沟道结构。这种结构乱层迭加,迂回曲折,有利于应力传递和分散。
③莫来石发育良好,呈纤维状,与ZrO2和刚玉等在空间交错存在,形成复合增强结构。显然,ZrSiO4在高温下分解时与周围的A12O3反应,生成ZrO2与莫来石,ZrO2晶体的存在阻止了纤维状莫来石晶体及板柱状刚玉的生长,并被其包裹,因此在ZrO2周围呈乱层状态。
④岩相分析表明刚玉和莫来石结构的交错,ZrO2间插其中,在周围存在微裂纹,较大ZrO2晶体自身及周围有放射状微裂纹。
抗剥落高铝砖的上述结构在承受应力时会起到能量逸散,提高热稳定性及高温强度的效果。抗剥落高铝砖所用原材料有高铝矾土、锆英砂、结合黏土等。
抗剥落高铝砖应具有较高的荷重软化温度,高温结构性能好,热震稳定性能好,抗侵蚀性能强,抗剥落、耐碱蚀、低热导率等性能优良。
抗剥落高铝砖理化指标
YRS-70 | YRS-75 | AZM-1550 | AZM-1650 | AZM-1600 | |
Al2O3% | 70 | 75 | 65 | 63 | 60 |
ZrO2% | 6-8 | – | – | – | – |
耐火度(℃) | 1790 | 1790 | 1790 | 1790 | 1790 |
体积密度BD g/cm3≥ | 2.5 | 2.6 | 2.5 | 2.55 | 2.6 |
显气孔率AP%≤ | 24 | 23 | 20 | 20 | 21 |
常温耐压强度CCS MPa≥ | 60 | 70 | 80 | 90 | 95 |
常温抗折强度 MOR MPa | – | – | 8 | 12 | 15 |
0.2MP荷重软化开始温度℃RUL≥ | 1470 | 1520 | 1550 | 1650 | 1680 |
热震稳定性次(1100℃,水冷)TSR | 30 | 25 | 10 | 12 | 15 |
耐磨系数 CC CWT | – | – | – | 8.2 | 8.5 |