特種耐火材料的是在傳統(tǒng)陶瓷、陶瓷和普通耐火材料以及功能性耐火材料的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的,是一組熔點(diǎn)在1800℃以上的高純氧化物、非氧化物和炭素等單一材料或各種復(fù)合料為原料的,采用傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝或生產(chǎn)工藝生產(chǎn)的、其制品具有性能和特種用途的新型耐火材料,又稱(chēng)為特種耐火材料。
特種耐火樹(shù)料包括的內(nèi)容非常廣泛,主要有高熔點(diǎn)氧化物、高熔點(diǎn)非氧化物及由此衍生的復(fù)合化合物、金屬陶瓷、高溫涂層、高溫纖維及其增強(qiáng)材料。其中高熔點(diǎn)非氧化物通常稱(chēng)難熔化合物,它又包括碳化物、氮化物、硼化物、硅化物及硫化物等。
特種耐火材料雖然成本較高,但由于具有很多優(yōu)異性能,是很多工業(yè)部門(mén)的產(chǎn)品。在很多新技術(shù)、新領(lǐng)域中,在很多關(guān)鍵的部位替代其他產(chǎn)品,可以大幅度地提髙使用壽命,明顯地增加了經(jīng)濟(jì)效益。特種耐火材料的分類(lèi)方以原料和制品性狀不同來(lái)分類(lèi),大致可以分成五方面:
(1)高熔點(diǎn)氧化物材料及其復(fù)合材料;
(2)難熔化合物材料(碳化物、氮化物、硼化物、硅化物等)及其復(fù)合材料;
(3)高熔點(diǎn)氧化物與難熔金屬的復(fù)合材料(金屬陶瓷);
(4)高溫不定形材料及無(wú)機(jī)物涂層;
(5)高溫纖維及其增強(qiáng)材料。
我們來(lái)說(shuō)說(shuō)氧化物耐火材料的應(yīng)用。
氧化鋁(剛玉)特種耐火材料
由于氧化鋁材料的制品高溫性能好,比價(jià)低,得到廣泛的應(yīng)用。
高純度、高密度、高性能的剛玉磚廣泛應(yīng)用在鋼廠的大型高爐、大型鋼包上,取得良好的效果。在大型合成氨裝置(30萬(wàn)t)的二段爐、氣化爐上,在30萬(wàn)t乙烯工程的裂解爐上使用,是很好的爐襯材料。
高熱穩(wěn)定性剛玉磚是特種耐火材料和制品的燒成爐、鉬絲爐、擴(kuò)散爐、陶瓷金屬化爐、硅化鉬電爐等各種高溫爐的優(yōu)選爐襯材料。高質(zhì)量的剛玉磚還在磁流體發(fā)電的熱風(fēng)爐上應(yīng)用。
氧化鋁空心球制品和氧化鋁纖維制品屬于高溫節(jié)能產(chǎn)品。由于其體積密度小,導(dǎo)熱系數(shù)低,是節(jié)能、降耗的理想爐襯材料。
氧化鋁陶瓷可制成冶煉或提純有色、稀有貴金屬用的坩堝和墊片、高溫爐管、熱電偶保護(hù)管和絕緣瓷管、激光管、整流器、透明鈉燈管、雷達(dá)天線(xiàn)罩、微波器件、鈉-硫電池殼、氣體凈化器以及火花塞等。
用氧化鋁陶瓷制成的耐磨、耐腐蝕材料,有金屬液體的過(guò)濾器、理化分析用的高溫陶瓷、化工和紡織工業(yè)機(jī)械的零件,如密封圈、閥門(mén)、柱塞泵、石油化工的觸媒載體等。
氧化鋁陶瓷在原子能和平利用上可以制成反應(yīng)堆絕緣片,在生物工程上可以制成人造關(guān)節(jié)、人造牙齒等。
由于剛玉質(zhì)材料的硬度非常大,僅次于金剛石,是一種很好的耐磨材料,可以制成各種切磨工具、磨料、拉絲模、化纖導(dǎo)絲塔輪、磨樣機(jī)的磨盤(pán)、耐磨高溫軸承、球磨襯罐和研磨介質(zhì)球、噴砂嘴及高溫?zé)斓取?/p>
氧化鎂(方鎂石)特種耐火材料
氧化鎂(方鎂石)是高荷重軟化溫度、低蠕變的堿性耐火材料。雖然它的熔點(diǎn)高,達(dá)2800℃。但易于在還原氣氛中揮發(fā),至高使用溫度只能達(dá)到2000℃。它是高溫窯爐的良好結(jié)構(gòu)材料,也是用于工頻爐、中頻爐及高頻加熱爐的良好爐襯材料。高純鎂磚可做磁流體發(fā)電的通道爐襯材料。
氧化鎂陶瓷制品可制成有色、稀有金屬及貴金屬冶煉、提純用的氧化鎂坩堝,高溫爐管、高溫鎢錸熱電偶保護(hù)管、絕緣瓷珠等。
氧化鋯特種耐火材料
氧化鋯是酸性耐火材料,熔點(diǎn)為2650度。由于其高溫化學(xué)穩(wěn)定性好,至高使用溫度可達(dá)2400度,可以作真空爐、鉬絲爐、燃?xì)鉅t、中高頻電爐、單晶爐等高溫爐襯材料。在冶金工業(yè)用做連鑄用定徑水口、水平連鑄的分離環(huán)。在單晶爐中可制成保溫罩和爐襯等。
氧化鋯空心球和氧化鋯纖維制品是目前氧化物中的保溫節(jié)能爐襯材料。在高溫爐上不僅做保溫隔熱材料,而且還可以直接作為爐襯材料。氧化鋯高溫陶瓷可制成冶煉有色、稀有金屬的坩堝,以及高溫爐管和熱電偶保護(hù)管等。還制成煙道、鋼水等高溫液體的定氧和測(cè)溫的固體電解質(zhì)、陶瓷絕熱發(fā)動(dòng)機(jī)及其零件、磁流體發(fā)電用電絕緣片、噴氣式飛機(jī)、導(dǎo)彈的絕緣和燒蝕材料等。
氧化鋯高溫陶瓷還可以制成拉絲模、道具、彈簧、高溫軸承、耐磨墊片、耐腐蝕泵零件以及研磨介質(zhì)球等。
氧化鋯特種耐火材料還可以制成高溫電爐的發(fā)熱體、熱敏電阻、煤氣傳感器及噴涂料和澆注料等不定型耐火材料。
其他氧化物特種耐火材料
其他氧化物特種耐火材料主要有(BeO、CaO、ThO2、CeO、SiO2)
氧化鈹是一種堿性特種耐火材料,熱導(dǎo)率大、抗熱震性好、導(dǎo)電率低的材料,它具有良好的核性質(zhì),如對(duì)中子減速能力強(qiáng),對(duì)X射線(xiàn)有很高的穿透力。但由于自身有很大的毒性,所以在生產(chǎn)和應(yīng)用上受到制約??捎靡灾谱饕睙捪∮薪饘俸透呒兘饘貰e、Pt、V的容器,原子反應(yīng)堆的中子減速劑和反輻射材料,電子工業(yè)用做高頻、絕緣、散熱器件等。
氧化鈣也是一種堿性特種耐火材料。雖然其熔點(diǎn)很高,但易水化產(chǎn)生粉化現(xiàn)象,在應(yīng)用上受到很大的限制。制品可作熔煉白金、超純鈾和有色金屬的坩堝、噴射冶金用的特種耐火材料。
氧化釷特種耐火材料,雖熔點(diǎn)很高為3050℃,至高使用溫度可達(dá)2700℃,但有放射性??勺鲆睙捊饘兮?、鋨、銠、鐳的坩堝,做原子反應(yīng)堆的核燃料,還可以制作高溫電爐的發(fā)熱元件。
氧化鈰特種耐火材料,雖然熔點(diǎn)很高,但易被還原。其制品可做熔煉稀土金屬的容器、低電阻半導(dǎo)體器件,也可做研磨材料。
氧化硅特種耐火材料,具有極低的線(xiàn)膨脹系數(shù),抗熱震性能極好。熔融石英制品在有色金屬冶煉中可以作為金屬液體的輸送管道,閥門(mén)和泵的內(nèi)襯。熔融石英陶瓷制品可制成連鑄用長(zhǎng)水口磚和浸入式水口磚。
在化學(xué)工業(yè)中,用石英材料做耐酸、耐蝕的容器與反應(yīng)器的內(nèi)襯材料。在玻璃工業(yè)中做熔池磚、拱門(mén)流環(huán)、柱塞和熱修材料。