Chapter5含锆质耐火材料课件.ppt

1、College of Chemistry&Materials Science无机非金属材料无机非金属材料-耐火材料耐火材料“含锆质耐火材料含锆质耐火材料”u 含锆质耐火材料是指含有氧化锆（含锆质耐火材料是指含有氧化锆（ZrO2）或）或锆英石（锆英石（ZrO2 SiO2）的耐火材料。）的耐火材料。l 锆英石质耐火材料锆英石质耐火材料l 氧化锆制品氧化锆制品l 铝硅锆制品铝硅锆制品College of Chemistry&Materials Science无机非金属材料无机非金属材料-耐火材料耐火材料“含锆质耐火材料含锆质耐火材料”美国美国1950年年在盛钢桶内衬中使用氧化锆，（在盛钢桶内衬中使用

2、氧化锆，（平均寿命平均寿命600次，粘土内衬次，粘土内衬42次）；次）；1956年氧化锆质耐火材料年氧化锆质耐火材料在炼钢中的使用公在炼钢中的使用公开发表；开发表；日本日本1970年使用年使用，1985年进口年进口14万万5千吨氧千吨氧化锆；化锆；College of Chemistry&Materials Science无机非金属材料无机非金属材料-耐火材料耐火材料“含锆质耐火材料含锆质耐火材料”第一节第一节 锆英石质耐火材料锆英石质耐火材料锆英石锆英石 锆英石属四方晶体，理论组成锆英石属四方晶体，理论组成ZrO2 67.2%，SiO232.8%；密度密度3.9-4.9g/cm3，硬度，硬度

3、7-8，热，热导率较低，热膨胀系数较低（导率较低，热膨胀系数较低（4.5 106/C）；）；化学惰性，除化学惰性，除HF外，碱和酸的外，碱和酸的溶液在加热时不与锆英石作用。溶液在加热时不与锆英石作用。对炉渣、玻璃液等都有良好的抵对炉渣、玻璃液等都有良好的抵抗性。抗性。College of Chemistry&Materials Science无机非金属材料无机非金属材料-耐火材料耐火材料“含锆质耐火材料含锆质耐火材料”锆英石在锆英石在1676 C分解为分解为四方型四方型ZrO2和方石英。和方石英。分解温度为分解温度为1540-2000，锆英石耐火材料锆英石耐火材料使用温使用温度的上限为度的上限

4、为1670 C。影响锆英石分解温度的影响锆英石分解温度的因素：因素：杂质、粒度、加杂质、粒度、加热温度、炉内气氛、加热温度、炉内气氛、加热速度等；热速度等；College of Chemistry&Materials Science无机非金属材料无机非金属材料-耐火材料耐火材料“含锆质耐火材料含锆质耐火材料”杂质对锆英石分解的影响杂质对锆英石分解的影响 碱金属氧化物最易与锆英石反应形成玻璃，碱金属氧化物最易与锆英石反应形成玻璃，其反应式：其反应式：ZrSiO4R2OZrO2 SiO2R2O 碱土金属氧化物与锆英石反应可形成立方型碱土金属氧化物与锆英石反应可形成立方型固溶体，其反应式如下：固溶体

5、，其反应式如下：ZrSiO4+RO=ZrO2(单斜型单斜型)+ZrO2(立方固立方固熔型熔型)+SiO2ROCollege of Chemistry&Materials Science无机非金属材料无机非金属材料-耐火材料耐火材料“含锆质耐火材料含锆质耐火材料”锆英石质耐火材料的生产锆英石质耐火材料的生产 原料：原料：精选的锆英石矿砂精选的锆英石矿砂-简称锆砂。简称锆砂。1500 1700 C下煅烧，体积密度可达下煅烧，体积密度可达3.5 g/cm3以上；以上；粒度组成：粒度组成：制品需要多级颗粒配料，细粉的比表面制品需要多级颗粒配料，细粉的比表面积和含量应比普通耐火制品高，调整粒度组成降低积

6、和含量应比普通耐火制品高，调整粒度组成降低制品的气孔率；制品的气孔率；制品的生产：制品的生产：采用暂时性的结合剂；并加入矿化剂采用暂时性的结合剂；并加入矿化剂，烧成温度，烧成温度1700 C以下。以下。College of Chemistry&Materials Science无机非金属材料无机非金属材料-耐火材料耐火材料“含锆质耐火材料含锆质耐火材料”锆英石制品的性质和应用锆英石制品的性质和应用 性质：性质：含含ZrO2 65左右，极少量玻璃相和游左右，极少量玻璃相和游离离ZrO2。真密度。真密度4.55 g/cm3左右，最高达左右，最高达4.62 g/cm3。耐火度大于耐火度大于1825

7、C；常温耐压强度；常温耐压强度100 430Mpa，抗弯强度达，抗弯强度达17.6-76.3Mpa，荷，荷重软化温度重软化温度1650 C以上。以上。应用：应用：用在受熔渣、金属和玻璃液侵蚀严重用在受熔渣、金属和玻璃液侵蚀严重的部位。的部位。College of Chemistry&Materials Science无机非金属材料无机非金属材料-耐火材料耐火材料“含锆质耐火材料含锆质耐火材料”锆铝砖锆铝砖 锆英石锆英石-氧化铝耐火制品。用于盛钢氧化铝耐火制品。用于盛钢桶等；桶等；锆铝铬砖锆铝铬砖 锆英石锆英石-氧化铝氧化铝-氧化铬耐火制品氧化铬耐火制品。其抗渣性好；。其抗渣性好；锆英石碳化硅砖

8、锆英石碳化硅砖 用于盛钢桶等。用于盛钢桶等。含锆英石的其它烧结耐火材料含锆英石的其它烧结耐火材料College of Chemistry&Materials Science无机非金属材料无机非金属材料-耐火材料耐火材料“含锆质耐火材料含锆质耐火材料”第二节第二节 氧化锆制品氧化锆制品 原料：原料：斜锆石，锆英石；斜锆石，锆英石；二氧化锆的晶型：二氧化锆的晶型：单斜型，四方型，立方型；单斜型，四方型，立方型；单斜型单斜型 四方型四方型 立方型立方型 稳定二氧化锆：稳定二氧化锆：经过稳定处理的立方氧化锆；经过稳定处理的立方氧化锆；稳定剂稳定剂CaO，MgO，Y2O3；College of Chem

9、istry&Materials Science无机非金属材料无机非金属材料-耐火材料耐火材料“含锆质耐火材料含锆质耐火材料”部分稳定氧化锆部分稳定氧化锆 由于加热和冷却时由于加热和冷却时ZrO2有可逆性的多晶转变有可逆性的多晶转变，致使，致使ZrO2制品的抗热震稳定性很差，制品的抗热震稳定性很差，采取采取部分稳定的方法提高制品的热震稳定性；部分稳定的方法提高制品的热震稳定性；相变增韧：相变增韧：微裂纹增韧：微裂纹增韧：College of Chemistry&Materials Science无机非金属材料无机非金属材料-耐火材料耐火材料“含锆质耐火材料含锆质耐火材料”生产工艺生产工艺 稳定剂

10、：稳定剂：CaO，MgO；引入形式：引入形式：Ca(OH)2、CaCO3、CaF2、CaCl2，MgO、MgCO3、Mg(OH)2、MgF2等；等；结合剂：结合剂：磷酸、糊精、硼酸等；磷酸、糊精、硼酸等；烧成温度：烧成温度：1700-2000 C；College of Chemistry&Materials Science无机非金属材料无机非金属材料-耐火材料耐火材料“含锆质耐火材料含锆质耐火材料”锆质熔铸耐火制品锆质熔铸耐火制品 以含以含ZrO2的材料为主要原料，经溶化、浇的材料为主要原料，经溶化、浇铸、凝结和退火并经机械加工而制成。铸、凝结和退火并经机械加工而制成。College of C

11、hemistry&Materials Science无机非金属材料无机非金属材料-耐火材料耐火材料“含锆质耐火材料含锆质耐火材料”熔铸锆刚玉制品的矿物组成熔铸锆刚玉制品的矿物组成 Al2O3-ZrO2-SiO2系统耐火材料；简称为系统耐火材料；简称为AZS制品制品。相组成为。相组成为ZrO2晶体和刚玉，另外还有玻璃相。晶体和刚玉，另外还有玻璃相。AZS制品中的玻璃相的化学组成近于钠长石（制品中的玻璃相的化学组成近于钠长石（Na2O Al2O3 6SiO2）。）。因少量的因少量的ZrO2溶于其中，溶于其中，其软化温度约为其软化温度约为850 C，比钠钙硅酸盐玻璃的软，比钠钙硅酸盐玻璃的软化温度高

12、得多。同温度下的粘度为钠钙硅酸盐玻化温度高得多。同温度下的粘度为钠钙硅酸盐玻璃的数万倍，提高璃的数万倍，提高4个数量级。个数量级。熔铸锆刚玉制品熔铸锆刚玉制品College of Chemistry&Materials Science无机非金属材料无机非金属材料-耐火材料耐火材料“含锆质耐火材料含锆质耐火材料”制品的生产过程：制品的生产过程：在电弧炉内在电弧炉内(约约2000 C)熔化。熔化。熔化：熔化：软化温度、气氛应严格控制。软化温度、气氛应严格控制。埋弧操作称为还原熔化法埋弧操作称为还原熔化法采用长弧或吹氧操作称为氧化熔融法。采用长弧或吹氧操作称为氧化熔融法。浇注与退火浇注与退火 两次浇注法、倾斜浇注法、切去缩两次浇注法、倾斜浇注法、切去缩孔法。孔法。熔铸锆刚玉耐火制品熔铸锆刚玉耐火制品College of Chemistry&Materials Science无机非金属材料无机非金属材料-耐火材料耐火材料“含锆质耐火材料含锆质耐火材料”熔铸锆刚玉制品的性质和应用熔铸锆刚玉制品的性质和应用 按按ZrO2的含量分为：的含量分为：33，35，41，45锆刚玉制品锆刚玉制品等等。制品中等等。制品中虽有高粘度玻璃相存在，只能部分缓解其危害。虽有高粘度玻璃相存在，只能部分缓解其危害。制品的应用制品的应用：主要用于玻璃熔窑。主要用于玻璃熔窑。