高熱穩(wěn)定性氧化鋁空心球磚是一種使用溫度可高達700℃的高溫隔熱體積密度的耐火材料。它廣泛應用于溫度變化頻繁、熱沖擊負荷大、不接觸液體物質(zhì)的高溫爐窯內(nèi)襯上。
武鋼硅鋼片廠共有7條熱處理作業(yè)線的五氧化爐、其拱頂都是采用由日本引進的氧化鋁空心球磚。
無氧化爐屬于連續(xù)退火爐，由于硅鋼生產(chǎn)的復雜性，爐內(nèi)用氫氣、氮氣作保護很多，一旦某一裝置發(fā)生故障，爐內(nèi)燃燒控制系統(tǒng)必須立即關閉切斷，爐子降溫熄火。因此，爐子反復升降溫的情況較多，所以對爐內(nèi)耐火材料要求是應具有優(yōu)良的抗熱震穩(wěn)定性。
影響硅鋼熱處理爐爐襯壽命的關鍵是氧化鋁空心球磚的熱震穩(wěn)定性，氧化鋁空心球磚中莫來石相的存在可以改善磚的熱震穩(wěn)定性。我們研究了原料的種類，礦化劑、原料處理工藝，按比例配料及燒成工藝制度等對莫來石形成的影響，以及對氧化鋁空心球磚熱震穩(wěn)定性的影響，以氧化鋁空心球和氧化鋁粉味主要原料，添加適量粘土等，以磷酸鹽作結合劑，經(jīng)手工成型和高溫燒成獲得穩(wěn)定性氧化鋁空心球磚。研制的產(chǎn)品必須達到下列指標
Al2O3≥83%，SiO2≤15%，F(xiàn)e2O3≤0.3%
氣孔率≥50%，熱震穩(wěn)定性(1100℃水冷)≥20次，常溫耐壓強度≥6MPa，重燒線變化(1600℃，3h)≤±0.2%，熱導率(平均溫度350±10℃)>0.642W(m·K)，產(chǎn)品成品率≥95%。
研制過程
(1)對日本進口的氧化鋁空心球磚的使用情況進行總結和理化性能進行分析；
(2)對粘土、藍晶石、硅線石等硅礦物進行莫來石化反應試驗；
(3)選擇合適的外加劑和原材料，并據(jù)在不同的加入量對比燒成后的熱震穩(wěn)定性數(shù)據(jù)，確實合適的原料加入量；
(4)在不同燒成溫度下比較試驗磚的耐壓強度，重燒線變化和熱震穩(wěn)定性等的變化，制定出工業(yè)生產(chǎn)的工藝制度；
(5)通過工業(yè)生產(chǎn)中制品燒成尺寸的變化情況得出模具縮放尺寸的比例；
(6)根據(jù)多次試驗，確定出最佳的燒成溫度，使制品在燒成中形成針柱狀莫來石，達到研制攻關目的。
(7)編制高熱穩(wěn)定性氧化鋁空心球磚質(zhì)量標準。
研制成效
我們以氧化鋁空心球為骨料，氧化鋁細粉和含硅礦物為基質(zhì)，添加微量外加劑、紙漿、硫酸鋁等作結合劑，經(jīng)混煉、振動成型、干燥和燒制成抗熱震穩(wěn)定性優(yōu)異的氧化鋁空心球磚。
氧化鋁空心球磚坯在燒成過程中，含硅礦物質(zhì)和氧化鋁細粉發(fā)生二次莫來石化反應，在微量外加劑的促進下，莫來石呈針柱狀發(fā)育。針柱狀莫來石晶體長徑比較大(8~9倍)。而且針柱狀莫來石相互交錯，鑲嵌構成結構穩(wěn)定，力學強度大的三維網(wǎng)絡結構，因而大幅度地提高了氧化鋁空心球磚的抗熱震穩(wěn)定性及高溫性能。
由于在氧化鋁空心球磚基質(zhì)中形成由針柱狀二次莫來石構成的三維網(wǎng)絡結構，其雜質(zhì)含量低，制品高溫性能好，其主要性能見表1。
表1 氧化鋁空心球磚主要性能
