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简介致密电熔刚玉、亚白刚玉、β-刚玉、青刚玉、锆刚玉的冶炼

发布时间:15-02-11 09:11  来源:www.rsgy.org

本文我们主要从冶炼过程、刚玉性能及其一般用途上来对致密电熔刚玉、亚白刚玉、β-刚玉、青刚玉、锆刚玉进行简单的讲解:

1、致密电熔刚玉

致密电熔刚玉

致密电熔刚玉是以工业氧化铝为原料,加入外加剂,在电炉中熔融而成。熔融时应严格操作,以控制碳化物的过量生成。致密电熔刚玉外观呈灰色、灰黑色或灰白色,Al2O3≥98%,显气孔率比电熔白刚玉低,一般≤4%,体积密度≤3.8g/cm3,主晶相为α-Al2O3,次晶相有FeTi3、CaAl12O9、Ca3Si8O9、TiN、TiO7等,还有少量玻璃相。致密刚玉中C含量应≤0.14%,并应尽量减少β-Al2O3的生成,以提高刚玉颗粒强度及抗侵蚀性能。电熔刚玉中含有较多的碳化物(Al4C3、Al4O4C、Al2C)时,碳化物在常温下可与水反应:

Al4C3+12H2O→4Al(OH)3+3CH4↑

可造成电熔刚玉颗粒粉化。配置不定型耐火材料时可致施工体疏松、鼓胀,甚至严重开裂。致密电熔刚玉在耐火制品中多用做骨料,在不定型耐火材料中的应用正在不断扩大。

2、亚白刚玉

又称铝矾土基电熔刚玉或高铝刚玉,实际上是铝矾土基的致密电熔刚玉。它是在还原气氛和控制条件下电熔特级或一级铝矾土而制得的,熔融时加入还原剂(碳)、沉降剂(铁屑)及脱碳剂(铁鳞)。在冶炼中、前期以过量的还原剂将TiO2还原除去,在冶炼后期再加入脱碳剂或吹氧以除去过量的碳,从而得到亚白色的电熔刚玉。其理化指标与致密电熔刚玉相当,颜色也接近,通常Al2O3含量大于98%,显气孔率小于4%,刚玉结晶一般为粒状,尺寸1~15mm,主要杂质矿物为六铝酸钙(CA6)、金红石、钛酸铝及其固溶体。但在矿物组成中含有较高的钛化物,热膨胀系数较致密电熔刚玉高。它的应用目前主要是在不定型耐火材料及Al2O3-SiC-C砖中代替致密电熔刚玉,替代量可达25%~50%。应用时应控制C含量,一般应≤0.14%。在定型耐火材料中使用时,尚应控制铁磁性物含量,以免砖表面产生黑斑。

亚白刚玉

俄罗斯以天然铝矾土直接电熔制成的刚玉,Al2O3含量98.25%,其价格比用工业氧化铝熔融的低25%~30%,电耗减少2/3,并利用此种原料制造了Al2O3含量为95%和90%的刚玉砖。我国洛阳耐火材料研究院李再耕教授等人在“八五”期间完成了用铝矾土直接电熔制取Al2O3含量≥98.5%刚玉的研究,生产出Al2O3含量≥98.0%的Ⅰ型亚白刚玉和Al2O3含量≥98.5%的Ⅱ型刚玉,走出了一条我国独特的制取较高纯度刚玉的新途径。亚白刚玉是一种十分有发展前途的耐火材料。

3、β-刚玉

β-刚玉是以工业氧化铝为原料,熔融时引入Na2O,刚玉中的Na2O控制在5%~7%,使主晶相形成Na2O·11Al2O3即β-Al2O3.其密度为3.25g/cm3,熔点为1600℃,热膨胀系数较α-Al2O3小,在2000℃左右转变为α-Al2O3而分解出Na2O。

在浇铸不锈钢时,浸入式水口的本体多采用Al2O3-SiC-C材料。材料中的C和SiC被钢水中的氧及FeO、Cr2O3、MnO等氧化,还原出Fe、Cr,替代C,致使在水口内孔,出钢口周围形成变质层并不断扩大,妨碍浇铸。以β-刚玉替代Al2O3(多用作粗颗粒部分,细粉部分仍为α-Al2O3)制成浸入式水口砖,大大减少了变质层,并使抗剥落性大为改善。其原因在于高温下Na2O被释放,与钢渣中的CaO、SiO2等反应,在工作面生成玻璃膜,防止石墨氧化和渣成分的侵入以及钢水中Al2O3的沉积。

4、青刚玉

青刚玉

青刚玉也称低铝刚玉,是以高铁铝矾土熟料为主要原料,在电弧炉中经高温熔融、结晶而成。合成青刚玉是我国二十世纪八十年代的创新产品。

青刚玉主晶相为α-Al2O3,次晶相为铁尖晶石,体积密度3.7~3.9g/cm3,耐火度通常大于1800℃。通过调整配料,控制主晶相与次晶相的比例,以满足耐火材料(Al2O3≥80%)和磨料(Al2O3≥73%)的不同要求。

耐火青刚玉替代白刚玉成功地用做炼铁炮泥骨料;磨料青刚玉制成的切削砂轮,切削效果优于以白刚玉制成的同类砂轮。

5、锆刚玉

锆刚玉

锆刚玉是煅烧氧化铝或铝矾土中加入氧化锆或锆英石砂,在电弧炉中共同熔融而制成的。根据ZrO2的含量,一般有低锆刚玉(ZrO210%~15%),中锆刚玉(ZrO225%)和高锆刚玉(ZrO240%)。锆刚玉主晶相为α-Al2O3,次晶相为斜锆石,还存在少量玻璃相。锆刚玉一般呈灰褐色,密度4.05g/cm3左右。其耐熔体侵蚀性好,多用做玻璃窑衬材料。

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