免燒耐火材料的特點(diǎn)和要求

免燒耐火材料雖然操作工藝簡(jiǎn)單，但為滿足其高溫實(shí)用性能，對(duì)原料及其顆粒級(jí)配、結(jié)合劑和添加劑的選擇均有一定要求，主要反映在以下方面。

1)免燒耐火材料在使用過程中熱端直接接觸高溫，溫度較高，冷端朝外溫度較低，冷端熱端由于溫度差異，以及材料內(nèi)部之間受熱微觀結(jié)構(gòu)的變化會(huì)產(chǎn)生熱應(yīng)力和結(jié)構(gòu)應(yīng)力，降低材料的高溫性能。因此原料需煅燒較好，或直接采用電熔制備，以保證原料有較大的致密度和較高純度，使用過程中體積變化較??；骨料和細(xì)粉之間的顆粒搭配需均勻致密，成型需采用較大壓力使材料更加致密。

2)免燒耐火材料的結(jié)合劑必須保證其常溫下能夠發(fā)生硬化且有一定強(qiáng)度，要求其常溫耐壓強(qiáng)度不低于40MPa，且不會(huì)產(chǎn)生低溫共熔相降低材料的高溫性能。

3)免燒耐火材料的添加劑可輔助結(jié)合劑，用于提升制品的中、高溫強(qiáng)度，在改善耐火材料性能的同時(shí)，須避免產(chǎn)生低溫共熔相。

在我國(guó)的無鉻化進(jìn)程中，國(guó)內(nèi)一些大型鋼廠以方鎂石-尖晶石免燒材料逐步替代燒成的鎂鉻制品或燒成方鎂石-尖晶石制品，取得了較好的使用結(jié)果。免燒制品生產(chǎn)原料與燒成制品相似，以燒結(jié)鎂砂和鎂鋁尖晶石為主。相比方鎂石-尖晶石燒成制品，方鎂石-尖晶石免燒制品不用經(jīng)過高溫處理，大大節(jié)約能源，減小了對(duì)環(huán)境的污染。

在方鎂石-尖晶石質(zhì)免燒耐火材料無機(jī)結(jié)合體系中，中高溫性能相對(duì)薄弱。因此考慮加入一定的金屬添加劑提高其中高溫強(qiáng)度和高溫使用性能。金屬中高溫生成的非氧化物一般強(qiáng)度較高，可有效的增強(qiáng)材料的強(qiáng)度；生成的化合物可阻塞氣孔，降低材料的氣孔率和透氣度；且可與骨料及基質(zhì)之間反應(yīng)生成新的物相，有利于材料燒結(jié)更加致密。

一般來說，為保證免燒制品在結(jié)合劑分解后的強(qiáng)度，會(huì)在原料中加入一定量的添加劑金屬Al粉形成金屬的塑性結(jié)合。Al在氧化后的Al2O3與鎂砂原位生成尖晶石產(chǎn)生的陶瓷結(jié)合，在顯微結(jié)構(gòu)上形成更多的方鎂石-鋁鎂尖晶石及方鎂石一方鎂石的晶間結(jié)合，這種直接結(jié)合類型的材料比傳統(tǒng)硅酸鹽結(jié)合材料有更優(yōu)越的高溫性能；另一方面，Al在高溫下生成的非氧化物甚至一些晶須，改變了材料的顯微結(jié)構(gòu)，使其結(jié)構(gòu)致密化，封閉了部分開氣孔，從而提高尖晶石材料性能。