高鋁磚鋁含量與荷載軟化溫度的關(guān)系

    高鋁耐火磚是高鋁磚的簡(jiǎn)稱。其主要礦物成分為莫來(lái)石、剛玉和玻璃相。隨著高鋁磚中氧化鋁含量的增加，莫來(lái)石和剛玉相的數(shù)量增加，玻璃相相應(yīng)減少，產(chǎn)品的耐火性能和高溫性能相應(yīng)提高。玻璃相數(shù)量的增加和粘度的降低會(huì)破壞高鋁磚的結(jié)構(gòu)，特別是KO和Nao的存在不僅會(huì)降低液相的溫度，還會(huì)降低液相的粘度，從而導(dǎo)致產(chǎn)品高溫強(qiáng)度迅速下降。對(duì)于Al2O3含量低于72%的高鋁產(chǎn)品，唯一的高溫穩(wěn)定相是莫來(lái)石，隨著Al2O3含量的增加而增加;對(duì)于Al2O3含量高于72%的高鋁產(chǎn)品，高溫穩(wěn)定相是莫來(lái)石和剛玉。隨著氧化鋁含量的增加，莫來(lái)石含量增加，莫來(lái)石含量減少，產(chǎn)品的高溫強(qiáng)度相應(yīng)提高。

    因此，高鋁磚按氧化鋁含量可分為三級(jí)。一級(jí)高鋁磚大于75%，二級(jí)高鋁磚為60%-75%，三級(jí)高鋁磚為48%-60%，氧化鋁小于48%，統(tǒng)稱粘土磚。
　　
　三級(jí)高鋁磚與粘土磚性能相近，主要晶相為莫來(lái)石和玻璃相。由于其高溫性能優(yōu)于粘土磚，所以在使用粘土磚時(shí)可采用三級(jí)高鋁產(chǎn)品。兩級(jí)高鋁磚的主要晶相為莫來(lái)石。該產(chǎn)品的高溫性能明顯優(yōu)于粘土磚：一級(jí)高鋁磚的主要晶相為莫來(lái)石和剛玉。由于剛玉的化學(xué)穩(wěn)定性和耐火性高于莫來(lái)石，所以剛玉含量越高，產(chǎn)品的耐高溫和耐腐蝕性就越高。但剛玉的熱膨脹系數(shù)遠(yuǎn)大于莫來(lái)石，因此剛玉含量越高，其抗熱震性越低。

　高鋁磚的重要工作性能是加載溫度和高溫蠕變。負(fù)載軟化溫度隨產(chǎn)品中Al2O3含量的增加而升高，如下圖所示。當(dāng)Al2O3含量低于70%時(shí)，高鋁磚的負(fù)載軟化溫度取決于莫來(lái)石晶相與液相的量比，Al2O3含量在70%-90%之間的莫來(lái)石剛玉制品。隨著Al2O3含量的增加，負(fù)載軟化溫度并沒(méi)有明顯提高，這是因?yàn)樵现蠪e2O3和TiO2含量隨著Al2O3含量的增加略有增加，改變了高溫液相的數(shù)量和性質(zhì)。高溫下，莫來(lái)石晶相部分軟化，剛玉含量增加，但不能形成骨架，所以負(fù)載軟化溫度沒(méi)有明顯提高。只有當(dāng)產(chǎn)品中Al2O3含量超過(guò)90%甚至95%以上時(shí)，產(chǎn)品的主晶相為剛玉，晶粒間的直接結(jié)合率才顯著提高。液相只存在于顆粒間的空隙中，其負(fù)載軟化溫度顯著提高。

　高鋁磚的高溫蠕變用蠕變速率表示。一、二級(jí)高鋁磚的扭轉(zhuǎn)徐變率相近。1200℃時(shí)，蠕變速率為0.25～0.29×10-5r.H，而同一溫度下，三級(jí)高鋁磚的蠕變速率為3.5×10-5r.H，是一、二級(jí)高鋁磚的10倍。相分析表明，一、二級(jí)高鋁磚的玻璃相含量為7%～9%，三級(jí)高鋁磚的玻璃相含量為20%。蠕變速率不僅與玻璃相含量有關(guān)，還與玻璃相的組成和高溫粘度有關(guān)。1200℃時(shí)，三級(jí)高鋁磚的液體粘度僅為一級(jí)高鋁磚的一半，為二級(jí)高鋁磚的26%。因此，玻璃相在三級(jí)高鋁磚的蠕變行為中起主導(dǎo)作用，而晶界蠕變除了玻璃效應(yīng)外，在第一和第二階段起著重要作用。晶相的直接結(jié)合率越高，晶界蠕變效應(yīng)越明顯。顯然，改善高溫蠕變的關(guān)鍵是提高原材料的純度，改變基體的化學(xué)和礦物組成，減少玻璃相的數(shù)量，調(diào)整玻璃相的組成。同時(shí)，還可以提高高溫下的體積穩(wěn)定性和抗渣性。

　高鋁磚的熱震穩(wěn)定性差，這與產(chǎn)品的物相組成密切相關(guān)。在生產(chǎn)中，通常采取調(diào)整漿料顆粒組成、改善產(chǎn)品顆粒結(jié)構(gòu)特性等措施，以適當(dāng)提高熱震穩(wěn)定性。在混合料中加入合成堇青石和鋯英石粉，制備出高熱震穩(wěn)定性和高鋁制品。

　高鋁磚廣泛應(yīng)用于冶金、機(jī)械制造、石化、電力、輕工等行業(yè)。