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耐火材料工艺之碱性耐火材料演示文稿

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碱性耐火材料

碱性耐火材料

铝镁质材料细粉中MgO/SiO2比 对线变化的影响（1500℃，3h）
氧化硅微粉对铝镁质材料膨胀性能的影响
4） 以铝矾土取代刚玉的对比
△MA-M2S-M2A2S5 △MA-M2A2S5-M4A5S2 △MA-A3S2-M4A5S2 它们无变量点＜1500℃ △MA-A-A3S2(1578 ℃) △M-MA-M2S (1710 ℃) ∴ 基质组成点一般选择 在△M-MA-M2S 内。
四、钢包铝镁系材料的组成设计
渣线——耐熔损性； 包壁——抗结构剥落和热剥落，耐熔损性 ； 包底——抗结构剥落和热剥落，机械剥落，耐熔损性 。
包壁： Al2O3 -----抗结构剥落和热剥落强，但抗熔损差； MgO -----抗熔损性强，但抗结构剥落和热剥落差。 → Al2O3+ MgO复相耐火材料 ◆ 高纯铝镁系材料（刚玉-尖晶石或刚玉-氧化镁） ——主要用于大、中型钢包 ◆ 矾土-尖晶石材料 ——主要用于中、小型钢包
3） 尖晶石引入形式的比较
以MgO形式引入原位反应生成尖晶石
MgO含量与熔渣侵蚀 指数之间的关系
MgO含量与熔渣渗透ห้องสมุดไป่ตู้指数之间的关系
硅微粉可吸收尖晶石反应中体积膨胀，但应控制其掺加数量。
A：Al2O3-MgO-CaO材料 B：Al2O3-MA-CaO材料 C：Al2O3-MgO-CaO-SiO2材料 D：Al2O3-MA-CaO-低SiO2材料 E：Al2O3-MA-CaO-高SiO2材料
Al2O3-MgO-SiO2系1600℃等温截面图
作业：
刚玉—尖晶石或矾土—尖晶石材料主要使用 在那些部位？尖晶石一般以何种形式引入？加 入量如何控制？
1、钢包铝镁系材料抗渣机理
Al2O3+ MgO复相耐火材料 耐火材料主要矿相：刚玉、镁铝尖晶石、方镁石 熔渣主要成分：CaO，SiO2，FeO，MnO等

碱性耐火材料镁质和镁铬质优秀课件

碱性耐火材料镁质和镁铬质优秀课件
碱性耐火材料镁质和镁铬质
使用教材：王维邦主编《耐火材料工艺学》 李楠等编著《耐火材料学》
主要参考书： 林彬荫，吴清顺编著《耐火矿物原料》 李广平，张垂昌编著《相图基础与耐火材料相平衡》 徐平坤，魏国钊编著《耐火材料新工艺技术》 谭丙煜《耐火材料工艺原理》 高振昕等编著《耐火材料显微结构》
主要参考期刊： “耐火材料” “国外耐火材料”（现改为“耐火与石灰”）
问题一、什么是碱性耐火材料?
概况（survey）
1、定义：碱性耐火材料是指在高温下易与酸性耐火材料、
酸性渣、酸性熔剂或氧化铝起化学反应的耐火材料。
2、分类
◆ 镁质耐火材料：MgO≥80%，方镁石。 ◆ 石灰耐火材料：CaO≥95%，方钙石。 ◆ 白云石质耐火材料：白云石，方钙石和方镁石。
镁化白云石、白云石和钙质白云石耐火材料。
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MF胶结方镁石的显微结构
4 尖晶石-硅酸盐系
尖晶石-硅酸盐系统及其固化温度
系统 MA-M2S MA-CMS
固化温度， ℃ 1720
1410
系统 MK-M2S MK-CMS
固化温度， ℃ 1860
1490
系统 MF-M2S MF-CMS
固化温度， ℃
约1690
1410
MA-C3MS2 MA-C2S
1710
系统 MgO-MK-M2S
固化温度， ℃
1850
系统 MgO-MF-M2S
固化温度， ℃
MgO-MA-CMS MgO-MA-C3MS2
MgO-MA-C2S
1410 1430 1415
MgO-MK-CMS
1490
MgO-MF-CMS
MgO-MKC3MS2
MgO-MK-C2S

第六章 碱性耐火材料(修改后)

第六章 碱性耐火材料(修改后)

第六章碱性耐火材料以氧化镁或氧化钙或者以两者为主要成分的耐火材料统称为碱性耐火材，主要有镁质耐火材料，镁钙（或称富镁白云石）质耐火材料，白云石质耐火材料，镁橄榄石质耐火材料，镁铬尖晶石质耐火材料，镁铝尖晶石质耐火材料。

目前，国内外除了镁橄榄石质耐火材料的使用比例较小以外，其他碱性材料的应用都较广泛，但由于镁铬尖晶石质材料存在环境污染问题，使用比例正逐渐减少。

近20年来，由于冶炼技术的进步，要求耐火材料必须具备优良的高温性能，尤其是抗熔渣侵蚀性和渗透性能，因此出现了在MgO-CaO系材料中引入碳系材料的MgO-CaO-C系列产品，诸如：MgO-C砖，MgO-CaO-C砖，MgO-Al2O3-C砖等，而且发展之快，应用之广，效果之优是其他材料难与之相比拟的，以MgO、CaO、或者MgO-CaO基组成的碱性耐火材料，其显著特点是耐火度高，高温力学性能好，抗渣蚀能力强，已广泛应用于转炉（尤其复吹转炉）、电炉、炉外精炼、钢包、有色金属冶炼、水泥等工业领域。

CaO除了具有上述性能外，还具有除磷、除硫，净化钢水的作用。

第一节镁质耐火材料通常所说的镁质耐火材料是指MgO含量在85%及其以上的材料，普通镁砖、高纯镁砖，熔粒再结合镁砖，以及C2S结合的镁砖等都属于这类耐火材料。

冶金镁砂是作为一种产品直接用于冶金炉或其他装置，它也应属镁质耐火材料范畴，仅这种产品应用范围狭窄。

镁质耐火材料曾大量用于平炉侧墙，蓄热室，电炉侧墙，炉外精炼SKF熔池、电磁搅拌区、渣线，也曾用于V AD、LF炉熔池和渣线，目前已被MgO-C材料或镁铬材料取代。

从目前情况看，镁质耐火材料的发展与其他材料相比日趋暗淡，尤其普通镁砖，C2S结合镁砖等，但所用原料镁砂日趋向高纯高密方向发展，倍受国内外耐火材料工作者的重视，其基本原因在于它是生产各种优质碱性耐火材料的基础。

一、特性以MgO为主成分的镁质耐火材料，具有耐火性能高、高温强度大和抗碱性熔渣侵蚀性好的特点是由MgO自身特性决定的。

【材料课件】耐火材料2.ppt

【材料课件】耐火材料2.ppt
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MA-MF-C2S系
• 当尖晶石中Fe2O3被 Al2O3取代后，低共熔 点温度提高不大，从 1415 增加到1418，故 对始熔温度影响较小；
• 对于原料中不含R2O3 氧 化物时，没有必要添加 Cr2O3
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MgO-CaO-SiO2系
• 此三元系统存在矿物相为 MgO，M2S，CMS， C3MS2，C2S；
• 开始溶解温度、各温度下的溶解度和在MgO －MgO·R2O3共熔温度下的最高熔解量有所 不同。三种R2O3在方镁石中的溶解度按下列 顺序递增：Al2O3＜Cr2O3＜＜Fe2O3。
11
• 由于R2O3固溶于方镁石，有助于其烧结，故对促进烧 结的影响顺序可如下排列： Fe＋3＞Cr＋3＞Al＋3
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一、与白云石质耐火材料有关的物系 ——CaO-MgO系
• 白云石的成份为 MgCa(CO3)2;
• 煅烧后产物为氧化钙和氧 化镁的混合物，其中氧化 钙的活性大；
• CaO-MgO系最低共熔点
2300℃，二者具有一定
的互溶性；
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SiO2-CaO系
• 系统内有四个化合 物：CS、C3S2、 C2S、C3S，其中 C3S属于不稳定化合 物；
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镁铝砖的生产工艺
• 以镁铝尖晶石为主要结合物； • Al2O3加入量增加，气孔率增大，荷软增加，抗渣性
提高，当Al2O3含量小于10%时，砖较致密； • Al2O3加入量为5-10%； • 矾土、镁砂共磨； • 应该严格控制CaO和SiO2的含量； • 临界粒度较普通镁砖大些；
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镁钙砖的生产工艺
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陶瓷结合和直接结合
• 对高温下含MgO和液相的镁砖中，为了不使 液相不致贯穿方镁石颗粒边界，使方镁石间直 接结合程度提高，那么加入Cr2O3是非常有利 的

《碱性耐火材料》课件

《碱性耐火材料》课件

质量控制
化学成分分析
对耐火材料的化学成分进行严格控制，确保 其符合相关标准和客户要求。
物理性能检测
对耐火材料的物理性能进行检测，如密度、 气孔率、热膨胀系数等。
微观结构观察
采用显微镜等手段观察耐火材料的微观结构 ，如晶粒大小、相组成等。
成品检验与包装
对成品进行严格的质量检验，确保无缺陷， 并进行适当的包装和标识。
抗腐蚀性
对酸性炉渣和熔融金属具有一定 的抵抗能力。
碱性耐火材料的优势与局限性
• 良好的热震稳定性：能承受温度骤变引起 的热冲击。
碱性耐火材料的优势与局限性
局限性
对碱性渣的抵抗能力较差。
在高温下容易与含氧化钙高的炉渣发生化学反应。
长期使用过程中可能会发生结构变化和性能衰退。
对未来发展的建议与展望
陶瓷烧成窑
碱性耐火材料用于陶瓷烧成窑的内衬，承受高温 和化学侵蚀，确保陶瓷产品的质量和产量。
玻璃熔炉
在玻璃熔炉中，碱性耐火材料用于制造熔池、通 道和流道等关键部位，确保玻璃液的流动和均匀 性。
陶瓷和玻璃制品的烧成
碱性耐火材料作为陶瓷和玻璃制品烧成的载体， 提供良好的热稳定性和化学稳定性。
其他领域
水泥工业
研究和发展新型的制备技术，如3D打印技术，以实现耐火材料的 快速、高效、定制化生产。
纳米技术应用
利用纳米技术改善耐火材料的微观结构和性能，提高其高温稳定性 和抗侵蚀性。
复合技术
通过复合技术将耐火材料与其他材料结合，实现多功能化和高性能 化。
新材料开发
01
高性能碱性耐火材料
研发具有更高性能的碱性耐火材料，满足高温、高压、高腐蚀等极端条
03
未来研究应关注材料的复合化、纳米化和 智能化方向。

耐火材料工艺学-第五章碱性耐火材料PPT课件

耐火材料工艺学-第五章碱性耐火材料PPT课件

22.01.2021
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2、R2O3型氧化物的影响
（1）硼的氧化物
强溶剂作用，降低C/S比，形成低熔物，其中危
害最大是B2O3。镁质材料高温强度↓ （2）Al2O3、Cr2O3和Fe2O3
R2O3型氧化物杂质对含C2S的镁砖的高温断裂模量(1500)的影响
R2O3 添加物 加入0.01%R2O3引起 加入1克分子R2O3引
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尖晶石中R2O3在硅酸盐液相的溶解度顺序： Cr2O3＜＜Al2O3＜Fe2O3
方镁石中的固溶度：Fe2O3＞＞Cr2O3＞Al2O3
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∴
◆ 对硅酸盐含量一定的材料，若要提高始熔温 度，则要提高尖晶石中Cr2O3对Al2O3或 Fe2O3的比例。
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所以,杂质含量必须降到使其不影响镁质耐材高 温性能的程度,尤其对SiO2(<0.9%)和B2O3含量低 的镁砂中,C/S应高一些;
C/S比高的材料对初期渣（SiO2高）的抗侵蚀 性好。
即:从抗渣性和高温性能的角度考虑,C/S↑
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三、镁质耐火制品结合物及其组织结构特点
1 、结合物
②在方镁石中的固溶度是：
（1000℃Fe的2O固3>溶>F C度2 rO 均2e 3 O 很3>低C A l2 ）2O Or 3 ；3A2O l3 ③1700℃时，固溶度分别是：70% FM，14% K-M，3% A-M。
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所以, ♦ Fe2O3能促进烧结，避免出现 液相的温度降低，并减少液相量；
（1）硅酸盐
结合物名称 C3S C2S

5、耐火材料教学课件---第五章

5、耐火材料教学课件---第五章

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（3）热力学稳定性
CaO、MgO材料对钢水再供氧的可能性
最小。MgO-CaO系耐火材料热力学稳定性好 ，所以适合于使用在具有高温真空工作环境的 炉外精炼中。
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（4）净化钢液
MgO-CaO系耐火材料能净化钢液，游离CaO能较好地
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尖晶石结合相3
3. 镁铬尖晶石（MgO• Cr2O3，简写MK） 自然界中很少有镁铬尖晶石，多与其他金属离子 构成复合尖晶石。 纯镁铬尖晶石熔点约2350℃，与氧化镁最低共熔 温度大于2300 ℃。 与方镁石在高温下也互溶，溶解量随温度升高而 增大，随冷却而降低。
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中国的发展：
70年代，二步法煅烧白云石熟料沥青结合白云石砖→
轻烧油浸白云石砖→沥青结合镁白云石砖→烧成镁白云 石砖→不烧镁钙砖→无水树脂结合镁白云石砖 1990-1995年（国家85），合成优质镁钙砂和优质镁钙
碳系列耐火材料制品
1996-2000年（国家95），烧成镁钙砖和中间包镁钙涂
— 2000年后，镁资源保护办公室。
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主要种类：普通镁砖、直接结合镁砖、镁钙砖、镁硅
砖、镁铝砖、镁铬砖、镁碳砖、不烧镁质制品、不定
型镁质制品。
性能特点 ： —— 抗渣侵蚀性好 —— 耐火度高
主要应用 ◆ 转炉、电炉炉衬永久层 ◆ 玻璃窑蓄热室
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③杂质量↓，CaO-CaO, MgO- CaO, MgO- MgO, 晶粒之 间直接结合数目增多高 →→高温强度↑
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材料科学与工程学院
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2、冶金白云石砂
砌筑平炉炉底、电炉和转炉炉底、维护炉底坡。
① 定义：将烧结较充分的白云石熟料破粉碎，筛分成具 有适当粒度和组成的散装耐火材料（1~10毫米），拌 少量的焦油防止水化。
在回转窑煅烧时，加入少量铁鳞，在1750~1850℃煅 烧，加入焦碳，重油）
② 冶金白云石分级：按熔剂化合物总量和比， 和低熔物数量，
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3、人工合成白云石 实践证明：
◆天然白云石炉衬，化学反应性强，使其受 侵蚀表面增大；
◆纯 MgO和高钙镁砖，结构易脱落（热震稳 定性差）
煅烧后理论组成CaO58%，MgO42%。
（2）物理性质：纯净的白云石为乳白色，一般为深灰色、
浅 灰色等，比重2.85，硬度3.5~4 。
（3）分类：
钙质白云石 CaO/MgO＞1.39
依据CaO/MgO 白云石 CaO/MgO=1.39
镁质白云石 CaO/MgO<1.39
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耐火材料工艺之碱性耐火材料 演示文稿
（优选）耐火材料工艺之碱性 耐火材料
性能特点： §5.1 镁质耐火材料
—— 耐火度高 —— 抗渣侵蚀性好 —— 抗热震性差 —— 抗渣渗透性差
对镁砖性能的改进：
◆ 镁铝砖
◆ 镁铬砖
◆ 镁钙／白云石砖
◆ 镁锆砖
◆ 镁碳砖
◆ 镁橄榄石砖
◆ 镁碳化硅／氮化硅材料
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①能堵塞气孔,抑制炉渣向砖内渗透; ②能避免高温炉衬长时间裸露大气中,防止衬砖氧化脱碳; ③能减缓钢水和炉料对炉衬的冲刷和撞击; ④炉衬易挂渣,也易喷补等。
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（4）净化钢液
(a)因为游离CaO能捕捉钢中非金属 夹杂,形成低熔物 上浮进入炉渣中。
(b)在冶炼超低碳钢(＜0.03%时),镁钙 碳砖可能还大 大减少或消除使用镁碳砖时可能出 现的增碳现象。
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（4）菱镁矿、白云石、石灰石的区别
冷HCl溶液 TDA
三种矿物共生，肉眼难分
菱镁矿
白云石
不溶 起泡（慢）
600℃分解 二个吸热峰
石灰石 起泡溶解 900℃分解
（5）分布 分布广泛，几乎遍布全国，而且原料较纯，
CaO含量不小于30％，MgO含量大于19％， C/M ＝1.40-1.68。
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（4）烧结白云石的化学组成变化对砖性能的影响
① CaO/MgO比和杂质含量将对制品在使用过程的 耐火性能产生影响，其中， CaO/MgO =40～20 /60～80，抗渣性好；
②杂质量↑，低熔物相组分和数量↑，其中Al2O3 、 SiO2 ↑，液相量增加；
②荷重软化性能（ MgO 55~70%之间）较好， CaO提高，荷重软化性能变好。
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四、CaO材料的抗水化措施
Ca2+半径比Mg2+大，极化能力较弱，被O2-略为推出。 CaO的晶格较为疏松，晶格常数 CaO-4.80×10-4µm， MgO-4.20×10-4µm，密度低，比MgO更容易水化。
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2）白云石煅烧的物理化学变化
（1）分解阶段 （二步进行）
CaMg(CO3)2→MgO+CaCO3+CO2↑ （730~760℃） CaCO3→CaO +CO2↑ （880~940)（称轻烧白云石或苛性白云石） 原因：900~1000℃之间分解产物呈游离态，化学活性高，
在大气中易水化。
发展合成白云石炉衬（抗炉渣渗透和抗剥落） 采用二步煅烧法：（一般采用）
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日本：
石灰石 白云石
我国：
天然镁石
轻烧 制球
磨细 水化
高温煅烧
加入Mg（OH）2 泥浆
白云石熟料
搅拌ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
轻烧水化 磨细水化+Ca（OH）2
湿法合成 白云石熟料
优点：①抗水化性能好，化学组成可任意调节，（MgO含量越 高，抗水化性能越强）；
在高温真空条件下,CaO-C共存的热力学稳定性高于 MgO-C,从而镁钙碳砖失重较小,组织劣化轻微,高温 体积稳定性和高温强度优于镁碳砖。
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（3）抗渣性强
游离CaO对炉渣有广泛的适应性。 镁钙碳砖中的游离CaO能优先与炉渣中的SiO2反应,生
成高熔点(2130℃)高粘性的硅酸二钙C2S附着在衬砖工作表 面,生成炉渣保护层,因而:
1990-1995年（国家85），合成优质镁钙砂和优质镁钙碳
系列耐火材料制品.
1996-2000年（国家95），烧成镁钙砖和中间包镁钙涂料及 CaO
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特性
（1）耐高温性
氧化镁的熔点为2800℃，氧化钙的熔点2600℃，二者共熔 温度也在2370℃。
（2）热力学稳定
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一、与白云石质耐火材料有关的物系 二、白云石耐火材料的抗渣性
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三、白云石原料
1、天然白云石 2、冶金白云石砂 3、人工合成白云石
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1、天然白云石
1）天然白云石的性质
（1）化学组成：CaMg(CO3)2，复盐CaO/MgO=1.39，
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§5.2 白云石质耐火材料
国内发展概况
传统但又具有吸引力的耐火材料，作为洁净钢冶炼用耐火
材料正在引起世界各国的极大关注，是我国21世纪耐火材料
四70大年发代展，方二向步之法一煅。烧白云石熟料
沥青结合白云石砖→轻烧油浸白云石砖→沥青结合镁白云石 砖→烧成镁白云石砖→不烧镁钙砖→无水树脂结合镁白云石砖
（2）烧结阶段
T↑→晶格缺陷得到校正，晶体长大。 1200℃后，长大速度↑；1600℃后，气孔由50%降 到15%， 体密3.0g/cm3，活性↓；2000℃后，体密 3.4-3.5g/cm3。
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（3）化学矿物组成对白云石质耐火材料性能的影响
其中，◆Al2O3 、。SiO2是有害杂质； ◆在转炉冶炼时将炉渣由高钙 变成低钙硅酸侵蚀炉衬。