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氧化物家族的几大类特种耐材及其应用

2021-04-25 11:53:42

潍坊隔热砖

特种耐火树料包括的内容非常广泛,主要有高熔点氧化物、高熔点非氧化物及由此衍生的复合化合物、金属陶瓷、高温涂层、高温纤维及其增强材料。其中高熔点非氧化物通常称难熔化合物,它又包括碳化物、氮化物、硼化物、硅化物及硫化物等。

特种耐火材料虽然成本较高,但由于具有很多优异性能,是很多工业部门不可缺少、不能替代的产品。特别是在很多新技术、新领域中,在很多关键的部位替代其他产品,可以大幅度地提髙使用寿命,明显地增加了经济效益。特种耐火材料的分类方以原料和制品性状不同来分类,大致可以分成五方面:

(1)高熔点氧化物材料及其复合材料;

(2)难熔化合物材料(碳化物、氮化物、硼化物、硅化物等)及其复合材料;

(3)高熔点氧化物与难熔金属的复合材料(金属陶瓷);

(4)高温不定形材料及无机物涂层;

(5)高温纤维及其增强材料。

氧化铝(刚玉)系列

由于氧化铝材料的制品高温性能好,比价低,得到最广泛的应用。

高纯度、高密度、性能好的刚玉砖广泛应用在钢厂的大型高炉、大型钢包上,取得良好的效果。在大型合成氨装置(30万t)的二段炉、气化炉上,在30万t乙烯工程的裂解炉上使用,是很好的炉衬材料。

高热稳定性刚玉砖是特种耐火材料和制品的烧成炉、钼丝炉、扩散炉、陶瓷金属化炉、硅化钼电炉等各种超高温炉的炉衬材料。高质量的刚玉砖还在磁流体发电的热风炉上应用。

氧化铝空心球制品和氧化铝纤维制品属于高温节能产品。由于其体积密度小,导热系数低,是节能、降耗的理想炉衬材料。

氧化铝精密陶瓷可制成冶炼或提纯有色、稀有贵金属用的坩埚和垫片、高温炉管、热电偶保护管和绝缘瓷管、激光管、整流器、透明钠灯管、雷达天线罩、微波器件、钠-硫电池壳、气体净化器以及火花塞等。

用氧化铝陶瓷制成的耐磨、耐腐蚀材料,有金属液体的过滤器、理化分析用的高温陶瓷、化工和纺织工业机械的零件,如密封圈、阀门、柱塞泵、石油化工的触媒载体等。

氧化铝陶瓷在原子能和平利用上可以制成反应堆绝缘片,在生物工程上可以制成人造关节、人造牙齿等。

由于刚玉质材料的硬度非常大,仅次于金刚石,是一种很好的耐磨材料,可以制成各种切磨工具、磨料、拉丝模、化纤导丝塔轮、磨样机的磨盘、耐磨高温轴承、球磨衬罐和研磨介质球、喷砂嘴及高温烧嘴等。

氧化镁(方镁石)系列

氧化镁(方镁石)是高荷重软化温度、低蠕变的碱性耐火材料。虽然它的熔点高,达2800℃。但易于在还原气氛中挥发,使用温度只能达到2000℃。它是温窑炉的良好结构材料,也是用于工频炉、中频炉及高频加热炉的良好炉衬材料。隔热砖可做磁流体发电的通道炉衬材料。

氧化镁陶瓷制品可制成有色、稀有金属及贵金属冶炼、提纯用的氧化镁坩埚,高温炉管、超高温钨铼热电偶保护管、绝缘瓷珠等。

氧化锆系列

氧化锆是酸性耐火材料,熔点为2650度。由于其高温化学稳定性好,使用温度可达2400度,可以作真空炉、钼丝炉、燃气炉、中高频电炉、单晶炉等高温炉衬材料。在冶金工业用做连铸用定径水口、水平连铸的分离环。在单晶炉中可制成保温罩和炉衬等。

氧化锆空心球和氧化锆纤维制品是目前氧化物中高级的保温节能炉衬材料。在高温炉上不仅做保温隔热材料,而且还可以直接作为炉衬材料。氧化锆高温陶瓷可制成冶炼有色、稀有金属的坩埚,以及高温炉管和热电偶保护管等。还制成烟道、钢水等高温液体的定氧和测温的固体电解质、陶瓷绝热发动机及其零件、磁流体发电用电绝缘片、喷气式飞机、导弹的绝缘和烧蚀材料等。

氧化锆高温陶瓷还可以制成拉丝模、道具、弹簧、高温轴承、耐磨垫片、耐腐蚀泵零件以及研磨介质球等。

氧化锆特种耐火材料还可以制成高温电炉的发热体、热敏电阻、煤气传感器及喷涂料和浇注料等不定型耐火材料。

其他氧化物种类

其他氧化物特种耐火材料主要有(BeO、CaO、ThO2、CeO、SiO2)

氧化铍是一种碱性特种耐火材料,特别是热导率大、抗热震性好、导电率低的材料,它具有良好的核性质,如对中子减速能力强,对X射线有很高的穿透力。但由于自身有很大的毒性,所以在生产和应用上受到制约。可用以制作冶炼稀有金属和高纯金属Be、Pt、V的容器,原子反应堆的中子减速剂和反辐射材料,电子工业用做高频、绝缘、散热器件等。

氧化钙也是一种碱性特种耐火材料。虽然其熔点很高,但易水化产生粉化现象,在应用上受到很大的限制。制品可作熔炼白金、超纯铀和有色金属的坩埚、喷射冶金用的特种耐火材料。

氧化钍特种耐火材料,虽熔点很高为3050℃,使用温度可达2700℃,但有放射性。可做冶炼金属铀、锇、铑、镭的坩埚,做原子反应堆的核燃料,还可以制作超高温电炉的发热元件。

氧化铈特种耐火材料,虽然熔点很高,但易被还原。其制品可做熔炼稀土金属的容器、低电阻半导体器件,也可做研磨材料。

氧化硅特种耐火材料,具有极低的线膨胀系数,抗热震性能极好。熔融石英制品在有色金属冶炼中可以作为金属液体的输送管道,阀门和泵的内衬。熔融石英陶瓷制品可制成连铸用长水口砖和浸入式水口砖。

在化学工业中,用石英材料做耐酸、耐蚀的容器与反应器的内衬材料。在玻璃工业中做熔池砖、拱门流环、柱塞和热修材料。

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