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    特種耐火材料的應用領域

    2017-09-26 14:44:56 點擊:

    出于科學技術的發展,在宇航、核能、冶金、電子、化工、建材、交通等行業對耐火材料不斷提出新的課題,使用條件愈來愈苛刻和特殊,普通耐火材料已滿足不了新的要求,只有具有耐高溫、抗腐蝕、髙溫化學和熱穩定性好的特種耐火材料才能承擔這些重任,滿足使用要求。

    特種耐火材料包涵的種類非常廣泛,主要有高熔點氧化物、高熔點非氧化物及由此衍生的復合化合物、金屬陶瓷、高溫涂層、高溫纖維及其增強材料。其中高熔點非氧化物通常稱難熔化合物,它又包括碳化物、氮化物、硼化物、硅化物及硫化物等。

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    下面,一一為大家講解。

    氧化物特種耐火材料的應用

    (一)氧化鋁(剛玉)特種耐火材料

    由于氧化鋁材料的制品高溫性能好,比價低,得到最廣泛的應用。

    高純度、高密度、高性能的剛玉磚廣泛應用在鋼廠的大型高爐、大型鋼包上,取得良好的效果。在大型合成氨裝置(30萬t)的二段爐、氣化爐上,在30萬t乙烯工程的裂解爐上使用,是最佳的爐襯材料。

    高熱穩定性剛玉磚是特種材料和制品的燒成爐、鉬絲爐、鎢棒爐、擴散爐、陶瓷金屬化爐、硅化鉬電爐等各種超高溫爐的首選爐襯材料。高質量的剛玉磚還在磁流體發電的熱風爐上應用。

    氧化鋁空心球制品和氧化鋁纖維制品屬高溫節能型產品。由于其體積密度小,導熱系數低,是節能、降耗的理想爐襯材料。

    氧化鋁精密陶瓷可制成冶煉或提純有色、稀有、貴金屬用的坩堝和墊片、高溫爐管、熱電偶保護管和絕緣瓷管、激光管、整流器管、透明鈉燈管、雷達天線罩、微波器件、鈉-硫電池殼、氣體凈化器以及火花塞等。

    用氧化鋁陶瓷制成的耐磨、耐腐蝕材料,有金屬液體的過濾器、理化分析用的高溫陶瓷、化工和紡織工業機械的零件,如密封圈、閥門、柱塞泵、石油化工的觸媒載體等。

    氧化鋁陶瓷在原子能和平利用上可以制成反應堆絕緣片,在生物工程上可以制成人造關節、人造牙齒等。

    由于剛玉質材料的硬度非常大,僅次于金剛石,是一種很好的耐磨材料,可以制成各種切磨工具、磨料、拉絲模、化纖導絲塔輪、磨樣機的磨盤、耐磨耐高溫軸承、球磨襯罐和研磨介質球、噴砂嘴及高溫燒嘴等。

    (二)氧化鎂(方鎂石)特種耐火材料

    氧化鎂(方鎂石)是高荷重軟化溫度、低蠕變的堿性耐火材料。雖然它的熔點很高,達2800℃,但易于在還原氣氛中揮發,最高使用溫度只能達到2000℃。它是超高溫窯爐的良好結構材料,也是用于工頻爐、中頻爐及高頻加熱爐的良好爐襯材料。高純鎂磚可做磁流體發電的通道爐襯材料。

    氧化鎂陶瓷制品可制成有色、稀有金屬及貴金屬冶煉、提純用的氧化鎂坩堝,高溫爐管、超高溫鎢錸熱電偶保護管、絕緣瓷珠等。

    (三)氧化鋯特種耐火材料

    氧化鋯是酸性耐火材料,熔點為2650℃。由于其高溫化學穩定性好,最高使用溫度可達2400℃,可作真空爐、鉬絲爐、燃氣爐、中高頻電爐、單晶爐等高溫爐襯材料。在冶金工業用做連鑄用定徑水口、水平連鑄的分離環。在單晶爐中可制成保溫罩和爐襯等。

    氧化鋯空心球和氧化鋯纖維制品是目前氧化物當中最高級的保溫節能爐襯材料。在高溫爐上不僅做保溫隔熱材料,而且還可直接作為爐襯材料。

    氧化鋯高溫陶瓷制品可制成冶煉有色、稀有金屬、貴金屬的坩堝,以及高溫爐管和熱電偶保護管等。還可制成煙道、鋼水等高溫液體的定氧和測溫的固體電解質、陶瓷絕熱發動機及其零件、磁流體發電用電絕緣片、噴氣式飛機、導彈的絕緣和燒蝕材料、火箭的燒嘴、宇宙飛船的前錐體、鼻錐等。

    氧化鋯高溫陶瓷還可以制成拉絲模、刀具、彈簧、高溫軸承、耐磨墊片、耐腐蝕泵零件以及研磨介質球等。

    氧化鋯特種耐火材料還可以制成高溫電爐的發熱體、熱敏電阻、煤氣傳感器及噴涂料和澆注料等不定形耐火材料。

    (四)其他氧化物(BeO、CaO、ThO2、CeO、SiO2)等特種耐火材料

    氧化鈹是一種堿性特種耐火材料,特別是熱導率大、抗熱震性好、導電率低的材料,它具有良好的核性質,如對中子減速能力強,對X射線有很高的穿透力。但由于自身有很大的毒性,所以在生產和應用上受到制約??捎靡灾谱饕睙捪∮薪饘俸透呒兘饘貰e、Pt、V的容器,原子反應堆的中子減速劑和反輻射材料,電子工業用做高頻、絕緣、散熱器件等。

    氧化鈣也是一種堿性特種耐火材料。雖然其熔點很高,但易水化產生粉化現象,在應用上受到很大的限制。制品可作熔煉白金、超純鈾和有色金屬的坩堝、噴射冶金用的特種耐火材料。

    氧化釷特種耐火材料,雖熔點很高為3050℃,最高使用溫度可達2700℃,但有放射性??勺鲆睙捊饘兮?、鋨、銠、鐳的坩堝,做原子反應堆的核燃料,還可以制作超高溫電爐的發熱元件。

    氧化鈰特種耐火材料,雖然熔點很高,但易被還原。其制品可做熔煉稀土金屬的容器、低電阻半導體器件,也可做研磨材料。

    氧化硅特種耐火材料,具有極低的線膨脹系數,抗熱震性能極好。熔融石英制品在有色金屬冶煉中可以作為金屬液體的輸送管道,閥門和泵的內襯。熔融石英陶瓷制品可制成連鑄用長水口磚和浸入式水口磚。

    在化學工業中,用石英材料做耐酸、耐蝕的容器與反應器的內襯材料。在玻璃工業中做熔池磚、拱門流環、柱塞和熱修材料。

    難熔化合物特種耐火材料的應用

    (一)碳及碳化物制品

    碳或石墨制品廣泛應用于冶金工業,其中以高爐炭磚用量最大,如高爐爐底、爐缸、爐腹等。炭磚還用于鋁電解槽、電石爐、鐵合金爐、電鍍工業的酸洗槽、造紙工業的溶解槽、化學工業的反應槽及貯槽、石油化工工業的高壓釜等。

    石墨塊和石墨電極在煉鋼、電解鋁、電解鎂、電解鎳及電熔耐火材料等各種工業電爐上作為導電的電極材料使用。由于碳或石墨制品的導電性能很好,還用以制造碳質發熱體。

    碳化物的品種很多,如SiC、B4C、ZrC、TiC、WC等。目前應用較為普遍的只有SiC、B4C、WC。

    碳化硅及其制品由于具有很多優異性能,應用最為廣泛,主要有三個方面:其一是用于制造磨料、磨具;其二是用于制造非金屬電阻發熱體;其三是用于制造特種耐火材料。碳化硅制品在冶金工業中做高爐爐襯材料;在有色金屬(鋅、銅、鋁)冶煉中用于蒸餾塔、電解槽熔融金屬管道、吸送泵、坩堝等;在電瓷和陶瓷行業中可做隔燃窯的馬弗罩、棚板、匣缽及其他窯具。碳化硅陶瓷可制成高溫爐管、熱電偶管、輻射管、換熱器管、陶瓷滾棒、絕熱發動機及其零件、透平機葉片和密封環等。碳化硅制品是很好的耐磨材料,可以制成造紙機零件、氣流紡紗機噴嘴等。在化學工業中,可制成反應裝置的管、泵、閥等各種零件。還可以制成碳化硅發熱體、碳化硅纖維和晶須等。

    碳化硼特種材料主要做磨料和磨具,亦可做熔煉金屬、拉單晶的坩堝、水平連鑄的分離環、金屬鑄模、熱電偶套管及原子能反應堆的控制劑、減速劑以及核燃料的覆蓋劑材料。

    (二)氮化物特種耐火材料

    氮化硅特種耐火材料。在冶金工業方面可做鑄造容器、輸送液態金屬的管道、閥門、泵、熱電偶套管以及非金屬冶煉的坩堝、舟皿和各種爐襯材料。利用其耐熱沖擊性大,可制造火箭噴嘴、導彈噴管的襯墊材料和其他部件。在機械工業上可制成透平葉片、渦輪葉片、汽車發動機葉片。利用其耐磨性能好的特點,可用以制造軸承滾珠和滾柱、高速紡織機的瓷件及切磨材料。在建材陶瓷工業可制成高強度、高壽命的窯具、匣缽材料。由于氮化硅材料是電絕緣體和介電體,可用作集成電路的薄膜。

    氮化硼特種耐火材料。由于對熔融金屬等液體有很高的耐蝕性、耐熱性和耐熱沖擊性,可做各種熔液的容器,拉單晶的坩堝、熱電偶保護管和壓力鑄模等。由于氮化硼的電絕緣性好,可做磁流體發電裝置和等離子氣流爐的爐襯材料、高頻電絕緣材料、三極管、集成電路用的散熱片和離子火箭的噴嘴等。氮化硼還可以做潤滑劑和脫模劑,立方氮化硼制成的砂輪的耐磨性要超過用金剛石制造的砂輪。

    氮化鋁特種耐火材料。由于氮化鋁是很好的耐侵蝕材料,可做熔煉金屬的坩堝、脫模劑、保護管。在煉鋁工業中做鋁真空蒸鍍用的容器。高純度氮化鋁可做煉砷化鎵和磷化鎵等半導體的容器。

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