耐火材料与燃烧概论6

1、第第6 6章章 含锆质耐火材料含锆质耐火材料 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(ZrO(ZrO2 2) )或锆英石或锆英石(ZrO(ZrO2 2SiOSiO2 2) )的耐火材的耐火材料。料。 锆英石质耐火材料是以锆英石精矿砂为主要原料制成的，其中包括锆英石质耐火材料是以锆英石精矿砂为主要原料制成的，其中包括纯锆英石耐火制品和锆英石与其他耐火组分组成的复合制品。这些制品纯锆英石耐火制品和锆英石与其他耐火组分组成的复合制品。这些制品既可用烧结法制得，也可用熔粒再结合法制成。前者称烧结锆英石制品；既可用烧结法制得，也可用熔粒再结合法制成。前者称烧结锆英石制品；后者称熔粒再结

2、合锆英石制品。另外，还有锆英石不定形耐火材料。后者称熔粒再结合锆英石制品。另外，还有锆英石不定形耐火材料。 6.1 6.1 锆英石质耐火材料锆英石质耐火材料6.1.1 6.1.1 锆英石锆英石 锆英石锆英石(ZrO(ZrO2 2SiOSiO2 2) )是是ZrOZrO2 2-SiO-SiO2 2二元系统的唯一二元化合物，其理论二元系统的唯一二元化合物，其理论组成为组成为ZrOZrO2 267.2%67.2%，SiOSiO2 232.8%32.8%。 在自然界中的锆英石实际上常含有少量化在自然界中的锆英石实际上常含有少量化学性质与学性质与ZrOZrO2 2相近的氧化铪相近的氧化铪(HfO(HfO

3、2 20.5-3.0%) 0.5-3.0%) 和氧化钍和氧化钍(ThO(ThO2 20-2.0%)0-2.0%)。 锆英石属四方晶体，真密度为锆英石属四方晶体，真密度为4.6-4.8g/cm4.6-4.8g/cm3 3，锆英石的热膨胀性很低，锆英石的热膨胀性很低，室温至室温至14001400平均热膨胀系数约为平均热膨胀系数约为4.54.51010-6-6/，比莫来石还低。导热性，比莫来石还低。导热性较高，随温度升高而降低，较高，随温度升高而降低，100100时为时为6.69W/m6.69W/m；400400为为5.0W/m5.0W/m；1000 1000 为为4.18W/m4.18W/m。6.

4、1.1.1 6.1.1.1 锆英石的性质锆英石的性质 锆英石的常温和高温强度都很高，常温耐压强度约锆英石的常温和高温强度都很高，常温耐压强度约150MPa150MPa，荷重软，荷重软化温度大于化温度大于15001500。弹性模量较高，室温下约为。弹性模量较高，室温下约为2.32.310105 5MPaMPa；11501150为为1.01.010105 5MPaMPa。 锆英石难于与酸发生作用，也不易被一些熔融金属润湿和与之发生反锆英石难于与酸发生作用，也不易被一些熔融金属润湿和与之发生反应。对炉渣、玻璃液等都有良好的抵抗性。但易受碱金属、碱土金属的作应。对炉渣、玻璃液等都有良好的抵抗性。但易受

5、碱金属、碱土金属的作用而分解。用而分解。 锆英石在锆英石在16761676分解为四方型分解为四方型ZrOZrO2 2和方石英，如图和方石英，如图6-16-1所示。此所示。此ZrOZrO2 2溶溶有不大于的有不大于的0.1%SiO0.1%SiO2 2，即，即0.3%ZrSiO0.3%ZrSiO4 4，故为四方型，故为四方型ZrOZrO2 2固溶体。当温度达固溶体。当温度达687687时，热分解产物除了四方型时，热分解产物除了四方型ZrOZrO2 2以外，开始出现液相。以外，开始出现液相。 锆英石发生热分解的温度，这可能与其分解所形成的产物在冷却时又锆英石发生热分解的温度，这可能与其分解所形成的产

6、物在冷却时又重新化合为锆英石有关。另外，锆英石的热分解温度受加热温度与加热时重新化合为锆英石有关。另外，锆英石的热分解温度受加热温度与加热时间影响。如间影响。如CurtisCurtis和和SowmanSowman用美国佛罗里达州产的高纯锆英石在电炉中加用美国佛罗里达州产的高纯锆英石在电炉中加热并保温热并保温2 2小时，测得不同温度下锆英石离解为小时，测得不同温度下锆英石离解为ZrOZrO2 2的量的量( (从从15401540开始，开始，到到18701870时达时达95%)95%)，如图，如图6-26-2所示。若受热时保温时间延长，例如保温所示。若受热时保温时间延长，例如保温6 6小小时，则锆

7、英石在时，则锆英石在17601760即可热分解完毕。若锆英石中有杂质，则热分解温即可热分解完毕。若锆英石中有杂质，则热分解温度更有所降低。度更有所降低。6.1.1.2 6.1.1.2 锆英石的热稳定性锆英石的热稳定性150016001700180019002000020406080100ZrOZrO2 2 / % / %温度温度/ / 图图 6-2 6-2 锆英石分解锆英石分解ZrOZrO2 2生成量与温度的关系（各温度保温生成量与温度的关系（各温度保温2h2h） 锆英石分解产物之一方石英的真密度比原来的锆英石小得多，故产锆英石分解产物之一方石英的真密度比原来的锆英石小得多，故产生较大的体积膨

8、胀，导致其耐热震性降低。若将锆英石加热到很高温度，生较大的体积膨胀，导致其耐热震性降低。若将锆英石加热到很高温度，SiOSiO2 2一旦挥发逸出，则由于残留的一旦挥发逸出，则由于残留的ZrOZrO2 2在温度变化时因晶型转化产生不规在温度变化时因晶型转化产生不规则热膨胀，使其耐热震性变坏。则热膨胀，使其耐热震性变坏。 锆英石开始分解，其强度降低。为避免锆英石耐火制品受此危害，锆英石开始分解，其强度降低。为避免锆英石耐火制品受此危害，锆英石耐火材料使用温度应控制在锆英石耐火材料使用温度应控制在16701670以下为宜。以下为宜。 锆英石热分解后形成的锆英石热分解后形成的ZrOZrO2 2和和Si

9、OSiO2 2，在温度降低时，还可重新结合为，在温度降低时，还可重新结合为锆英石，特别是缓冷时更是如此。如熔融热分解的试样在锆英石，特别是缓冷时更是如此。如熔融热分解的试样在14501450下保温下保温3 3小时，可全部再结合为锆英石。若锆英石在加热时已有小时，可全部再结合为锆英石。若锆英石在加热时已有75%75%游离游离ZrOZrO2 2的材的材料在料在15001500保温一星期，即可完全再结合。保温一星期，即可完全再结合。6.1.1.3 6.1.1.3 锆英石的再结合锆英石的再结合12002285225024301687167614701170867573ZrO2(单)+ZrSiO4ZrO

10、2(四)+ZrSiO4ZrO2(四) + 液相ZrO2(四) + 方石英ZrSiO4 + 方石英ZrSiO4 + 鳞石英ZrSiO4 + 石英ZrSiO4 + 石英双液液相ZrO2(立)+ 液相ZrSiO4 400800160020002400280040206080ZrO2SiO2Mass/%温度/图图6-1 ZrO6-1 ZrO2 2-SiO-SiO2 2体系相图体系相图6.1.2 6.1.2 纯锆英石耐火制品纯锆英石耐火制品 纯锆英石耐火制品是以锆英石为主晶相，简称锆英石耐火制品，是纯锆英石耐火制品是以锆英石为主晶相，简称锆英石耐火制品，是含锆质耐火材料的重要种类之一。含锆质耐火材料的重

11、要种类之一。 (1) (1) 原料处理原料处理。锆英石耐火制品的原料是精选的锆英石矿砂，简称。锆英石耐火制品的原料是精选的锆英石矿砂，简称锆砂。其中含锆英石约锆砂。其中含锆英石约90%90%。 锆英石精矿砂粒度很细，而且单一，一般为锆英石精矿砂粒度很细，而且单一，一般为0.1-0.2mm0.1-0.2mm，不宜直接制，不宜直接制砖。欲制成有粗颗粒的纯锆英石制品，通常要对精矿砂预先煅烧或高温砖。欲制成有粗颗粒的纯锆英石制品，通常要对精矿砂预先煅烧或高温熔融制成锆英石熟料团块。煅烧熟料时首先将一部分精矿砂磨成细粉，熔融制成锆英石熟料团块。煅烧熟料时首先将一部分精矿砂磨成细粉，与另一部分精矿砂混合，

12、用暂时性有机结合剂粘结制成料球或荒坯，在与另一部分精矿砂混合，用暂时性有机结合剂粘结制成料球或荒坯，在1500-17001500-1700（低于锆英石分解温度）下煅烧成密实的团块。若存在碱金（低于锆英石分解温度）下煅烧成密实的团块。若存在碱金属氧化物或属氧化物或MgOMgO、CaOCaO等矿化剂，则可在等矿化剂，则可在10501050以上的较低温度下煅烧。以上的较低温度下煅烧。锆英石砂在煅烧时从锆英石砂在煅烧时从900900开始产生收缩，约到开始产生收缩，约到13501350趋于停止，此后反趋于停止，此后反而有所膨胀，在而有所膨胀，在17001700以后又急剧收缩。锆英石精矿砂团块经煅烧后致以

13、后又急剧收缩。锆英石精矿砂团块经煅烧后致密性提高，体积密度可达密性提高，体积密度可达3.5g/cm3.5g/cm3 3以上。以上。 若以细粉料生产纯锆英石制品，则可直接将精矿砂在若以细粉料生产纯锆英石制品，则可直接将精矿砂在14501450下煅烧，下煅烧，经急冷使其疏松，然后再磨细。经急冷使其疏松，然后再磨细。6.1.2.1 6.1.2.1 纯锆英石耐火制品的生产纯锆英石耐火制品的生产 (2) (2) 制品生产制品生产。生产纯锆英石制品宜采用暂时性的结合剂，如亚硫。生产纯锆英石制品宜采用暂时性的结合剂，如亚硫酸盐纸浆废液、糊精和木质素等，也可用乙基硅酸盐、烷基酸钙和磷酸酸盐纸浆废液、糊精和木质

14、素等，也可用乙基硅酸盐、烷基酸钙和磷酸以及水玻璃等。若用可塑耐火粘土作结合剂，制品便于成型和烧结，但以及水玻璃等。若用可塑耐火粘土作结合剂，制品便于成型和烧结，但往往会引起制品耐火度和体积稳定性的降低。特别是当配料中加入的粘往往会引起制品耐火度和体积稳定性的降低。特别是当配料中加入的粘土量较高时，影响尤为显著，如图土量较高时，影响尤为显著，如图6-36-3所示。所示。 为促进纯锆英石制品的烧结，在配料中常加入少量为促进纯锆英石制品的烧结，在配料中常加入少量CaOCaO、 Ca(OH)Ca(OH)2 2、 MgOMgO或或MgFMgF2 2以及其他矿化剂。这种添加剂在高温下促使以及其他矿化剂。这

15、种添加剂在高温下促使ZrOZrO2 2SiOSiO2 2分解，分解，并与并与ZrOZrO2 2形成形成ZrOZrO2 2固溶体和进入玻璃相中，从而促进烧结。固溶体和进入玻璃相中，从而促进烧结。A A SiO SiO2 2/Al/Al2 2O O3 33.23.2，碱含量极少，耐火度碱含量极少，耐火度16701670，以石蜡为主成，以石蜡为主成分的粘土；分的粘土；B B SiO SiO2 2/Al/Al2 2O O3 33.53.5， 碱含量碱含量4.5%4.5%，耐火度，耐火度15201520，系游离石英的，系游离石英的硅质粘土；硅质粘土；C C SiOSiO2 2/Al/Al2 2O O3

16、31.31.3，碱含量在碱含量在0.8%0.8%以下，耐以下，耐火度火度17501750，硬质粘，硬质粘 土。土。图图6-3 6-3 粘土对锆英石耐火度的影响粘土对锆英石耐火度的影响6.1.2.2 6.1.2.2 纯锆英石制品的性质和应用纯锆英石制品的性质和应用 （1 1）制品的性质）制品的性质。纯锆英石制品含。纯锆英石制品含ZrOZrO2 265%65%左右，几乎由全部锆英石晶左右，几乎由全部锆英石晶体组成，只有极少量玻璃相和游离体组成，只有极少量玻璃相和游离ZrOZrO2 2。真密度。真密度4.55g/cm4.55g/cm3 3左右，最高达左右，最高达4.62g/cm4.62g/cm3 3

17、，普通制品体积密度，普通制品体积密度3.6-3.8g/ cm3.6-3.8g/ cm3 3，显气孔率大于，显气孔率大于13%13%；致密制；致密制品体积密度品体积密度3.8-4.0g/ cm3.8-4.0g/ cm3 3；显气孔率；显气孔率5%5%左右；高致密性制品，体积密度大左右；高致密性制品，体积密度大于于4.1g/ cm4.1g/ cm3 3，显气孔率小于，显气孔率小于1.0%1.0%。 由于此种制品几乎全由锆英石晶体组成，仅含极少量玻璃相，在高温由于此种制品几乎全由锆英石晶体组成，仅含极少量玻璃相，在高温下粘度也很高，故耐火度很高，大于下粘度也很高，故耐火度很高，大于18251825。

18、制品的常温耐压强度。制品的常温耐压强度100-100-430MPa430MPa，抗折强度达，抗折强度达17.8-76.3MPa17.8-76.3MPa。荷重软化温度。荷重软化温度16501650以上，并随矿化以上，并随矿化剂减少和烧成温度提高而增加，高者可达剂减少和烧成温度提高而增加，高者可达17501750。因而，它。因而，它是一种在高温是一种在高温下抵抗热重负荷共同作用的优良而耐磨性较好的耐火制品下抵抗热重负荷共同作用的优良而耐磨性较好的耐火制品。 由于锆英石的热膨胀性较低，又经高温烧成，故制品的体积稳定性由于锆英石的热膨胀性较低，又经高温烧成，故制品的体积稳定性较高。由室温至较高。由室温

19、至14001400，热膨胀率仅为，热膨胀率仅为0.5%0.5%。15001500下下2 2小时重烧，残存小时重烧，残存收缩率仅为收缩率仅为0.04-0.20%0.04-0.20%。有的制品经。有的制品经16501650重烧无任何残存收缩。重烧无任何残存收缩。 高致密性的锆英石制品，当其中无粗颗粒时，耐热震性较差。高致密性的锆英石制品，当其中无粗颗粒时，耐热震性较差。在使在使用时必须缓慢加热或冷却。当制品由多级颗粒构成时，耐热震性会显著提用时必须缓慢加热或冷却。当制品由多级颗粒构成时，耐热震性会显著提高。高。 此种制品不易受金属液和熔渣的润湿与侵蚀，特别是不易受铝及其合此种制品不易受金属液和熔渣

20、的润湿与侵蚀，特别是不易受铝及其合金润湿。故具有良好的耐熔渣、金属液和玻璃液侵蚀的性能。高致密的制金润湿。故具有良好的耐熔渣、金属液和玻璃液侵蚀的性能。高致密的制品性能更佳，例如受碱性熔渣侵蚀的程度只相当于莫来石制品的三分之一。品性能更佳，例如受碱性熔渣侵蚀的程度只相当于莫来石制品的三分之一。 （2 2）制品的应用）制品的应用。锆英石制品可用作连铸用盛钢桶中的内衬以及其。锆英石制品可用作连铸用盛钢桶中的内衬以及其他受熔渣侵蚀极严重的部位，也可用作铜、铝冶炼炉的铸口等。还可用于他受熔渣侵蚀极严重的部位，也可用作铜、铝冶炼炉的铸口等。还可用于玻璃熔窑与玻璃液直接接触之处和上部结构以及用作电熔锆刚玉

21、砖与硅砖玻璃熔窑与玻璃液直接接触之处和上部结构以及用作电熔锆刚玉砖与硅砖之间的隔离砖。之间的隔离砖。 6.1.3 6.1.3 其他含锆英石烧结耐火材料其他含锆英石烧结耐火材料 (1) (1) 锆铝砖锆铝砖。锆英石。锆英石氧化铝耐火制品简称锆铝砖。在锆英石的配料中氧化铝耐火制品简称锆铝砖。在锆英石的配料中添加氧化铝质材料添加氧化铝质材料( (如电熔刚玉或高铝矾土熟料如电熔刚玉或高铝矾土熟料) )，生产普通烧结耐火制品，生产普通烧结耐火制品，经高温烧成而得。与致密的纯锆英石耐火制品相比，含经高温烧成而得。与致密的纯锆英石耐火制品相比，含ZrOZrO2 2低低( (如当含如当含A1A12 2O O3

22、 3为为26-13%26-13%时，时，ZrOZrO2 2为为37-54%)37-54%)；体积密度较小，气孔率略高，显气孔率一般；体积密度较小，气孔率略高，显气孔率一般为为15-24%15-24%；强度稍低。当加入的电熔刚玉细粒度含量很高时，强度较高；强度稍低。当加入的电熔刚玉细粒度含量很高时，强度较高；荷重软化温度相近或稍低；耐火度有所降低，如其中荷重软化温度相近或稍低；耐火度有所降低，如其中A1A12 2O O3 3较高者，其低限较高者，其低限为为17901790；热膨胀性和导热系数相近；制品气孔率较高，耐热震性有明显；热膨胀性和导热系数相近；制品气孔率较高，耐热震性有明显提高；抗金属液

23、和熔渣性略低。提高；抗金属液和熔渣性略低。 (2) (2) 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简称锆铝铬砖。这是氧化铬耐火制品简称锆铝铬砖。这是在锆英石和氧化铝配料中加入少量超细氧化铬粉而制成的耐火制品。加入在锆英石和氧化铝配料中加入少量超细氧化铬粉而制成的耐火制品。加入氧化铬超细粉，既有利于坯体密度的提高，强化基质的耐高温性，又降低氧化铬超细粉，既有利于坯体密度的提高，强化基质的耐高温性，又降低熔渣的渗透性，增强抗渣性。此种制品的许多性质与锆英石熔渣的渗透性，增强抗渣性。此种制品的许多性质与锆英石氧化铝耐火制氧化铝耐火制品相近，但其抗渣性较好。品相近，但其抗渣性较好。

24、 (3) (3) 锆英石碳化硅砖锆英石碳化硅砖。锆英石碳化硅砖是在纯锆英石砖配料中加入碳。锆英石碳化硅砖是在纯锆英石砖配料中加入碳化硅而制成。加入碳化硅可提高制品的抗渣性和耐磨性。在锰钢盛钢桶中化硅而制成。加入碳化硅可提高制品的抗渣性和耐磨性。在锰钢盛钢桶中使用，寿命较长。使用，寿命较长。 此外，在一些普通酸性耐火材料配料中加入一定量锆英石，组成复合此外，在一些普通酸性耐火材料配料中加入一定量锆英石，组成复合耐火材料，可使这些普通耐火材料的性质耐火材料，可使这些普通耐火材料的性质( (特别是抗渣性特别是抗渣性) )，得到一定的改，得到一定的改善。善。 6.2 6.2 锆质熔铸耐火制品锆质熔铸耐

25、火制品 锆质熔铸耐火制品以含锆质熔铸耐火制品以含ZrOZrO2 2的材料为主要原料，经熔化、浇注、凝固的材料为主要原料，经熔化、浇注、凝固和退火并经机械加工而制成。锆质熔铸耐火制品，依其主要组成，可分为和退火并经机械加工而制成。锆质熔铸耐火制品，依其主要组成，可分为锆莫来石制品和锆刚玉制品。锆莫来石制品和锆刚玉制品。 6.2.1 6.2.1 熔铸锆刚玉制品的矿物组成熔铸锆刚玉制品的矿物组成 熔铸锆刚玉制品按其组分论，属于熔铸锆刚玉制品按其组分论，属于A1A12 2O O3 3-ZrO-ZrO2 2-SiO-SiO2 2系统的耐火材料，系统的耐火材料，简称为简称为熔铸熔铸AZSAZS制品制品。由

26、于具体组成和熔融液的熔化以及冷却过程的差别，。由于具体组成和熔融液的熔化以及冷却过程的差别，析出的矿物晶体、制品的结构和性质也不尽一致。析出的矿物晶体、制品的结构和性质也不尽一致。 熔铸锆刚玉制品的组成一般都处在熔铸锆刚玉制品的组成一般都处在A1A12 2O O3 3-ZrO-ZrO2 2-SiO-SiO2 2三元系的三元系的ZrOZrO2 2初晶初晶区内，如图区内，如图6-46-4所示。熔融液在正常冷却过程中，所示。熔融液在正常冷却过程中，ZrOZrO2 2晶体首先析出，然后晶体首先析出，然后沿沿ZrOZrO2 2-A1-A12 2O O3 3二元共晶线析出二元共晶线析出ZrOZrO2 2与

27、与A1A12 2O O3 3的共晶体，最后当冷却到的共晶体，最后当冷却到 A1A12 2O O3 3- -ZrOZrO2 2-SiO-SiO2 2的共晶温度时，析出莫来石。由于组分中含有少量的共晶温度时，析出莫来石。由于组分中含有少量R R2 2O O3 3，使熔融，使熔融液在冷却时一般并未析出莫来石，而以玻璃相形式残留于制品中。如含液在冷却时一般并未析出莫来石，而以玻璃相形式残留于制品中。如含ZrOZrO2 2近近33%33%的制品，随着熔融液中的制品，随着熔融液中NaNa2 2O O含量增加，锆刚玉基质中莫来石的形含量增加，锆刚玉基质中莫来石的形成受到抑制，而玻璃相却增加，约在成受到抑制，

28、而玻璃相却增加，约在NaNa2 2O1.5%O1.5%附近，莫来石完全消失，玻附近，莫来石完全消失，玻璃相含量可达璃相含量可达20%20%，如图，如图6-56-5所示。故所示。故熔铸锆刚玉制品的矿物组成为熔铸锆刚玉制品的矿物组成为ZrOZrO2 2晶晶体和刚玉，另外还有玻璃相体和刚玉，另外还有玻璃相。 图图6-4 Al6-4 Al2 2O O3 3-ZrO-ZrO2 2-SiO-SiO2 2三元相图三元相图图图6-5 Na6-5 Na2 2O O对对AZSAZS熔铸制品矿物组成的影响熔铸制品矿物组成的影响 ZrO ZrO2 2晶体在常温下为单斜锆石，其真密度为晶体在常温下为单斜锆石，其真密度为

29、5.56g/cm5.56g/cm3 3，加热到约，加热到约11001100转化为四方转化为四方ZrOZrO2 2，真密度为，真密度为5.74g/cm5.74g/cm3 3，体积收缩。此四方，体积收缩。此四方ZrOZrO2 2冷却冷却到约到约950950左右又转化为单斜锆石，体积膨胀，如图左右又转化为单斜锆石，体积膨胀，如图6-66-6所示。故熔铸锆刚所示。故熔铸锆刚玉制品在常温下的矿物组成为斜锆石、刚玉、斜锆石与刚玉的共晶体，玻玉制品在常温下的矿物组成为斜锆石、刚玉、斜锆石与刚玉的共晶体，玻璃相介于其间。制品的性能，取决于这些物相的性质、数量、分布及结合璃相介于其间。制品的性能，取决于这些物相

30、的性质、数量、分布及结合状态。状态。 在上述在上述AZSAZS制品中玻璃相的化学组成近于钠长石制品中玻璃相的化学组成近于钠长石(Na(Na2 2OAlOAl2 2O O3 36SiO6SiO2 2) )。因少量因少量ZrOZrO2 2溶于其中，其软化温度约为溶于其中，其软化温度约为850850，比钠钙硅酸盐玻璃的软化，比钠钙硅酸盐玻璃的软化温度高得多，见图温度高得多，见图6-76-7。而且，此种玻璃相在高温下的粘度也非常大，在。而且，此种玻璃相在高温下的粘度也非常大，在12001200下，约为同温度下钠钙硅酸盐玻璃的数万倍，提高下，约为同温度下钠钙硅酸盐玻璃的数万倍，提高4 4个数量级，几个数

31、量级，几乎与固体相似。上述性质，对制品的耐高温性能虽有不利影响，但并不甚乎与固体相似。上述性质，对制品的耐高温性能虽有不利影响，但并不甚严重。而且玻璃相介于各种晶体的间隙中，在高温下，对严重。而且玻璃相介于各种晶体的间隙中，在高温下，对AZSAZS制品中晶相制品中晶相转化所带来的异常变形，还可起缓冲作用。但应指出，此种制品中玻璃相转化所带来的异常变形，还可起缓冲作用。但应指出，此种制品中玻璃相一般含量较高。如含一般含量较高。如含ZrOZrO2 233%33%的普通制品，玻璃相达的普通制品，玻璃相达20%20%左右。因此，此种左右。因此，此种玻璃相的性状，特别是其中杂质含量和其所处的价态，影响玻

32、璃相在高温玻璃相的性状，特别是其中杂质含量和其所处的价态，影响玻璃相在高温下的行为，进而对制品的性质有重要影响，应予以严格控制。下的行为，进而对制品的性质有重要影响，应予以严格控制。图图6-6 6-6 锆刚玉砖热膨胀曲线锆刚玉砖热膨胀曲线6.2.2 6.2.2 熔铸锆刚玉耐火制熔铸锆刚玉耐火制品品6.2.2.1 6.2.2.1 熔铸锆刚玉制品的生产要点熔铸锆刚玉制品的生产要点 (1) (1) 制品的生产过程制品的生产过程。熔铸锆刚玉耐火制品是以精选的锆英石矿砂或。熔铸锆刚玉耐火制品是以精选的锆英石矿砂或锆英石砂再经脱硅处理的产品和工业氧化铝为原料。首先将粉状原料混合锆英石砂再经脱硅处理的产品和

33、工业氧化铝为原料。首先将粉状原料混合制成料球，在电弧炉内制成料球，在电弧炉内( (约约2000)2000)熔化。然后，将熔融液浇注入砂模或金熔化。然后，将熔融液浇注入砂模或金属模内，铸成具有一定形状的粗坯或制品，并经退火处理。最后，经切割属模内，铸成具有一定形状的粗坯或制品，并经退火处理。最后，经切割和磨平等机械加工制成具有一定形状和和磨平等机械加工制成具有一定形状和尺寸尺寸的制品。的制品。 (2) (2) 熔化熔化。熔化时除应保证适当的熔化温度以外，气氛对熔融液的组。熔化时除应保证适当的熔化温度以外，气氛对熔融液的组成和性质以及制品的性质影响很大，应严格控制。当熔化采用埋弧操作，成和性质以及

34、制品的性质影响很大，应严格控制。当熔化采用埋弧操作，即在还原气氛下进行时，称还原熔化法，简称还原法此时，由于电极存即在还原气氛下进行时，称还原熔化法，简称还原法此时，由于电极存在而未充分氧化的在而未充分氧化的COCO和和C C，在高温下还原熔融物料和熔融液中的部分组分，在高温下还原熔融物料和熔融液中的部分组分，即可能发生以下反应：即可能发生以下反应：SiOSiO2 2+C Si+CO+C Si+CO2 2FeFe2 2O O3 3+C 2FeO+CO+C 2FeO+CO2TiO2TiO2 2+C Ti+C Ti2 2O O3 3+CO+CO 这些组分的还原，使系统中的组分增加，液相线下降，制品

35、中玻璃相的这些组分的还原，使系统中的组分增加，液相线下降，制品中玻璃相的软化温度和粘度下降，容易从制品内部渗出，使制品的晶体易受侵蚀。另外，软化温度和粘度下降，容易从制品内部渗出，使制品的晶体易受侵蚀。另外，此种被还原的组分易从与其接触的熔融物中夺取氧，使溶于熔融液中各成分此种被还原的组分易从与其接触的熔融物中夺取氧，使溶于熔融液中各成分的溶解度降低，或变成不溶物，如当此种制品与玻璃液接触时，溶于玻璃液的溶解度降低，或变成不溶物，如当此种制品与玻璃液接触时，溶于玻璃液中的中的SOSO3 3变成变成SOSO2 2，因，因SOSO2 2在玻璃中的溶解度降低而成为气泡。在玻璃中的溶解度降低而成为气泡

36、。 当熔化是采用长弧或吹氧操作，即在氧化条件下进行时，电极中的碳充当熔化是采用长弧或吹氧操作，即在氧化条件下进行时，电极中的碳充分氧化，称为氧化熔融法，简称氧化法分氧化，称为氧化熔融法，简称氧化法。此时，熔融液和制品基质中的金属。此时，熔融液和制品基质中的金属氧化物处于高价态，玻璃相软化温度和粘度都较高，不易由制品中渗出，制氧化物处于高价态，玻璃相软化温度和粘度都较高，不易由制品中渗出，制品耐侵蚀性良好。对与其接触的熔融物的发泡危害也小。故生产优质制品一品耐侵蚀性良好。对与其接触的熔融物的发泡危害也小。故生产优质制品一般皆采用氧化熔融法。两种熔融方法所制的熔铸锆刚玉制品在玻璃液中受侵般皆采用氧

37、化熔融法。两种熔融方法所制的熔铸锆刚玉制品在玻璃液中受侵蚀的情况如图蚀的情况如图6-86-8所示。所示。 (3) (3) 浇注与退火浇注与退火。熔铸耐火制品的熔融液浇注后，在凝固过程中，因体。熔铸耐火制品的熔融液浇注后，在凝固过程中，因体积收缩而在浇注口下方形成积收缩而在浇注口下方形成缩孔缩孔。缩孔附近杂质富集，结构疏松，耐侵蚀性。缩孔附近杂质富集，结构疏松，耐侵蚀性极差。缩孔愈大危害愈严重。为尽量减轻其危害，在浇注时可采用两次浇注极差。缩孔愈大危害愈严重。为尽量减轻其危害，在浇注时可采用两次浇注法、倾斜浇注法、切去缩孔法。法、倾斜浇注法、切去缩孔法。图图6-8 AZS6-8 AZS砖受侵蚀情况砖受侵蚀情况 11还原法；还原法；22氧化法氧化法 6.2.2.2 6.2.2.2 熔铸锆刚玉制品的性质熔铸锆刚玉制品的性质 (1) (1) 制品的性质制品的性质。熔铸锆刚玉制品是当前生产和使用最广泛的熔铸耐。熔铸锆刚玉制品是当前生产和使用最广泛的熔铸耐火制品。根据其中火制品。根据其中ZrOZrO2 2含量的高低，划分若干品种。如含含量的高低，划分若干品种。如含ZrOZrO2 2在在33%33%左右者，左右者，通称通称33#33#锆刚玉制品；含锆刚玉制品；含36%36%者称者称36#36#锆刚玉制品，含锆刚玉制品，含41%41%者称者称41#4