20世纪初世界上已有不烧镁砖应用。中国从20世纪50年代初研制出不烧砖。不烧砖生产工艺简化,提高了成品率,节省了大量能源。
不烧砖以不同颗粒度的耐火原材料按比例配料,加入结合剂、添加剂,经过混合、成型,在低于800℃热处理后制成。工艺流程如下:
结合剂、添加剂
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耐火颗粒料+粉料→混合→成型→热处理→成品
制作工艺与普通耐火砖区别不大,只是没有烧成工序,但不烧砖在生产中有一些特殊要求:①所用原材料必须煅烧良好。颗粒体积密度要足够大,并且颗粒配比要合理。②要配以适当的结合剂。为了使砖的性能更加优良,有时加入不止一种结合剂。③采用较高的成型压力。严格按照先轻后重、多次加压的规则成型,以保证不烧砖的致密化过程在成型工序基本完成。④添加剂的选择至关重要。如在制作不烧砖时,适当添加一些本身具有膨胀性能的耐高温原料就可以缓解其高温烧结后收缩大的问题。
几乎所有组分的耐火原料都可以用来生产不烧砖。按原料种类可以分为硅酸铝质、镁质不烧砖等;按所用结合剂可以分为磷酸盐结合、氯化物结合、硫酸盐结合、水玻璃结合、水泥结合、碳结合(如树脂)不烧砖。中国普遍生产的不烧砖有以树脂结合的含碳耐火材料,以铝酸钙水泥结合的高铝质预制件,以硅酸盐水泥结合的黏土质预制件,以工业磷酸、磷酸铝等磷酸盐结合的高铝质不烧砖,以硫酸盐结合的高铝质不烧砖,以水玻璃结合的普通不烧砖,以氯化镁溶液(卤水)、硫酸镁溶液结合的镁质不烧砖等。各种不同材质的不烧砖主要性能和用途见表。
种类 | 主要化学成分/% | 耐火度 /℃ | 耐压强度 /MPa | 荷重软化温度(4%变形)/℃ | 用途 |
铝酸盐水泥结合高铝质预制件 | Al2O355~80 CaO 20~35 | 1450~1700 | 75 | >1550 | 电炉炉顶、回转窑窑衬、隧道窑窑顶、加热炉炉衬、保温帽等 |
硅酸盐水泥结合黏土质预制件 | - | 1200~1450 | 12~16 | 1000~1280 | 高炉基础、热风炉下部、烟道、浇钢系统等 |
磷酸盐结合高铝质不烧砖 | Al2O3>60 | >1700 | 35~79 | 1260~1490 | 电炉炉顶、水泥回转窑烧成带、热风炉、保温帽、热处理炉、浇钢系统等 |
硫酸盐结合高铝质不烧砖 | Al2O3>75 | >1700 | 54.4 | 1440 | 电炉炉顶、加热炉高温区、喷嘴等 |
水玻璃结合不烧砖 | - | 1400~1700 | 35~40 | 950~1250 | 适用于1200℃以下温度的热工设备 |
氯化镁溶液结合镁质不烧砖 | MgO | >1700 | >70.7(1400℃加热后) | >1500 | 用于受碱性渣侵蚀的部位,使用温度1400℃以上 |
树脂结合镁碳砖 | MgO,C | - | 35~50 | - | 转炉炉衬、电弧炉内衬、钢包渣线部位 |
树脂结合Al2O3-SiC-C砖 | Al2O3≥58~65 SiC≥12~14 C≥4.5~10 | - | ≥40~50 | - | 鱼雷式混铁车、铁水罐内衬等 |
铝镁碳不烧砖 | MgO≥10 Al2O3≥65~70 C≥7 | - | ≥40~45 | - | 钢包内衬等 |
铝镁质不烧砖 | Al2O3,MgO | - | 100~120 | 1450~1520 | 钢包内衬等 |
铝碳质不烧制品 | Al2O3,C | - | 30~60 | - | 主要用于铁水包 |