Cómo clasificar los materiales refractarios
En primer lugar, según clasificaciones ordinarias y especiales
se divide en dos categorías: materiales refractarios ordinarios y materiales refractarios especiales.
(1) Los materiales refractarios ordinarios se refieren a productos convencionales utilizados para revestir hornos calientes, como hornos metalúrgicos, hornos de cemento y hornos de vidrio. La mayoría de ellos se procesan a partir de materias primas naturales. Los materiales refractarios ordinarios se dividen en ácidos, neutros y alcalinos según sus propiedades químicas.
(2) Los materiales refractarios especiales son nuevos materiales inorgánicos no metálicos desarrollados sobre la base de cerámicas tradicionales y materiales refractarios ordinarios. Los materiales refractarios especiales se utilizan para materiales de alta pureza, principalmente óxidos, compuestos y materiales compuestos de alta temperatura, y se utilizan en hornos especiales, altos hornos de fundición y otras piezas especiales que no están preparadas para altas temperaturas.
Los productos refractarios de óxidos especiales incluyen alúmina, óxido de lantano, óxido de berilio, óxido de calcio, óxido de circonio, óxido de uranio, óxido de magnesio, óxido de cerio y óxido de torio, etc. El punto de fusión es 2050~3050℃.
Los productos refractarios compuestos especiales incluyen carburos (carburo de silicio, carburo de titanio, carburo de tantalio, etc.), nitruros (nitruro de boro, nitruro de silicio, etc.), boruros (boruro de circonio, boro de titanio, boruro de hafnio, etc.), siliciuros (disiliciuro de molibdeno, etc.) y sulfuros (sulfuro de torio, sulfuro de cerio, etc.). Sus puntos de fusión son 2000~3887°C, y los más refractarios son los carburos.
Los productos refractarios compuestos especiales de alta temperatura incluyen principalmente cermets, revestimientos inorgánicos de alta temperatura y cerámicas reforzadas con fibra.
2. Clasificación según sea negativo o no
Según la forma de entrega del producto antes de salir de fábrica, se divide en productos estereotipados y productos sin forma. Los llamados ladrillos son todos productos moldeados. Varios moldes, materiales auxiliares, materiales de apisonamiento y lodo refractario son productos sin forma.
(1) Los productos moldeados se pueden dividir en tipos densos y tipos termoaislantes.
Los ladrillos refractarios son productos densos y el hormigón es un producto de entrega conformado, pero es un producto amorfo.
Según la forma del producto, los productos formados se pueden dividir en formas de bloques (ladrillos estándar, ladrillos de formas especiales, etc.), formas especiales (crisoles, Saggers, tubos, etc.) y fibras. (silicato de aluminio, circonio y carburo de boro, etc.).
(2) El material refractario sin forma es un nuevo tipo de material refractario que no requiere calcinación y su límite de resistencia al fuego no es inferior a 1580 ℃. .
El material refractario amorfo es una mezcla de agregado refractario y polvo, aglutinante u otros aditivos en una proporción determinada. Puede usarse directamente o después de agregar el líquido adecuado. Los ejemplos incluyen lodos refractarios, moldes y materiales de apisonamiento.
3. Clasificación por grado de resistencia al fuego
Los materiales refractarios están compuestos por varios minerales, y cada mineral tiene su propio punto de fusión. A altas temperaturas, existen o generan minerales de terceros, lo que resulta en temperaturas de fusión más bajas. Los materiales refractarios son aquellos que se encuentran en un estado de fusión * * bajo, pero por encima de la temperatura de fusión * * baja. Cuanto mayor sea el índice de resistencia al fuego. Los resultados muestran que los materiales refractarios con mejor resistencia a las altas temperaturas se dividen en tres grados según el índice refractario: ordinario, de alta calidad y especial.
(1) Productos refractarios ordinarios: el grado refractario es 1580~1770℃, lo que equivale a Al2O3 315~45 en el sistema binario SiO2-Al2O3.
(2) Productos refractarios avanzados: el nivel de resistencia al fuego es de 1770 ~ 2000 ℃. Los ladrillos con alto contenido de alúmina, los ladrillos de mullita, los productos de magnesia ordinarios, los ladrillos de aluminio de magnesia, los ladrillos de cromo de magnesia ordinarios y los ladrillos de olivino pertenecen a este grupo. nivel.
(3) Productos refractarios de grado especial: el grado refractario es superior a 2000 ℃, los productos de óxido puro, los productos moldeables, los ladrillos de cromo de magnesia unidos directamente de alta pureza, los ladrillos de espinela y los productos sin óxido pertenecen a este grado. Sin embargo, aunque algunos productos (que utilizan materiales sintéticos) tienen una alta resistencia refractaria pero no demasiado alta, tienen un alto contenido técnico y son materiales refractarios verdaderamente especiales.
En la actualidad, este método de clasificación rara vez se utiliza en el campo de los materiales refractarios y simplemente describe las propiedades técnicas de los materiales refractarios.
4. Clasificación según fase cristalina principal y propiedades ácido-base.
(1) Productos ácidos: La sílice estacional (SiO2) es el componente principal (primera fase) de este tipo de productos. El SiO2 es un óxido ácido, de ahí su nombre.
Los ladrillos de sílice son productos silíceos que contienen más del 93% de óxido de silicio y se utilizan comúnmente como productos representativos para materiales ácidos. Las materias primas utilizadas en los ladrillos de sílice incluyen sílice, ladrillos de sílice de desecho, etc. Sus características principales son una fuerte resistencia a la erosión de la escoria ácida, una temperatura de ablandamiento de carga alta, ninguna contracción o incluso una ligera expansión después de una calcinación repetida, pero se corroe fácilmente con la escoria alcalina y tiene poca resistencia al choque térmico. Los ladrillos de sílice se utilizan principalmente en equipos térmicos como hornos de coque, hornos de fusión de vidrio y hornos de fabricación de acero ácido.
El contenido de sílice en los ladrillos de semisílice, los ladrillos resistentes a los álcalis y los ladrillos resistentes a los ácidos es de 60 a 80, que es una sustancia semiaácida.
Los ladrillos de arcilla utilizan arcilla refractaria como materia prima principal y contienen de 30 a 46 alúmina. Son un material refractario débilmente ácido. El límite de resistencia al fuego es 1580 ~ 1770 ℃. Tiene buena resistencia al choque térmico y a la corrosión por escoria ácida, y se usa ampliamente. Actualmente es el material refractario más producido.
(2) Producto básico: Las principales fases cristalinas son MgO y CaO. Debido a que el MgO y el CaO son óxidos de metales alcalinotérreos, se les llama refractarios alcalinos.
Los productos refractarios alcalinos tienen un alto punto de fusión (refractariedad) y una fuerte resistencia a la corrosión de la escoria alcalina (C/S > 2) y la escoria de hierro. Son materiales refractarios de alta calidad, pero son fáciles de hidratar. . Los principales componentes químicos de los ladrillos de magnesia y cromo, los ladrillos de dolomita y los ladrillos de olivino son el MgO y el CaO, que también son sustancias alcalinas.
Los materiales refractarios alcalinos se utilizan principalmente en hornos de solera abierta, convertidores de oxígeno, hornos eléctricos, fundición de metales no ferrosos y algunos equipos térmicos de alta temperatura.
El ladrillo de magnesia es un representante de los materiales refractarios alcalinos. Contiene más del 80 al 85% de óxido de magnesio y la principal fase cristalina es la periclasa. Las principales materias primas para la producción de ladrillos de magnesia son la magnesita y el óxido de magnesio del agua de mar (hidróxido de magnesio extraído del agua de mar y calcinado a alta temperatura). El punto de fusión del óxido de magnesio puro alcanza los 2800 °C, por lo que la resistencia al fuego de los ladrillos de magnesia es mayor que la de los ladrillos de arcilla y los ladrillos de sílice.
Desde mediados de la década de 1950, la producción de refractarios alcalinos ha aumentado gradualmente, mientras que la producción de ladrillos de arcilla y ladrillos de sílice ha disminuido gradualmente debido al uso de convertidores soplados con oxígeno para la fabricación de acero y alcalinos de hogar abierto. tapas de hornos.
(3) Productos neutros: Materiales refractarios con mullita, corindón o carbono (Al2O3, ZrO2, CrO3, SiC) como fase cristalina principal, que pueden resistir mejor la escoria ácida y el ataque químico de materiales refractarios como escoria alcalina y fundente.
Estrictamente hablando, los materiales refractarios neutros solo se refieren a materiales refractarios de carbono, incluidos ladrillos de carbono y productos de carburo de silicio de grafito. También existen materiales refractarios con alto contenido de aluminio y alto contenido de Al2O3, como ladrillos de silimanita, ladrillos de mullita, ladrillos de corindón, etc., que son ácidos y tienden a ser neutros. Las variedades de carburo de silicio desarrolladas en los últimos años, como los ladrillos de carbono de aluminio, los ladrillos de carbono de circonio, los ladrillos de carbono de carburo de silicio de alúmina, los ladrillos de carburo de silicio combinados con nitruro de silicio, etc., también son materiales refractarios neutros.
Los productos refractarios neutros pueden utilizarse como revestimientos de fondo, solera y cuerpo de altos hornos, celdas electrolíticas de aluminio, hornos de carburo de calcio y hornos de ferroaleaciones, cucharas, tanques de galvanoplastia, tanques de reacción, autoclaves, etc.
Los productos de corindón con un contenido en alúmina superior al 95% son materiales refractarios de alta calidad y con una amplia gama de usos.
Los ladrillos de cromo están hechos principalmente de óxido de cromo y cromita, y la principal fase cristalina es la cromita. Tiene buena resistencia a la corrosión contra la escoria de acero, pero tiene poca resistencia al choque térmico y baja temperatura de deformación bajo cargas de alta temperatura. Los ladrillos de cromo-magnesia hechos de mineral de cromo y óxido de magnesio en diferentes proporciones tienen buena resistencia al choque térmico y se utilizan principalmente como ladrillos alcalinos de superficie plana.
El material refractario de carbono es otro material refractario neutro. Según la composición de las materias primas carbonosas y la composición mineral del producto, se puede dividir en tres categorías: ladrillos de carbono, productos de grafito y productos de carburo de silicio. Los ladrillos de carbón se fabrican a partir de coque de petróleo de alta calidad como materia prima, alquitrán y asfalto como aglutinantes, y se cuecen a 1300°C en condiciones de aislamiento del aire. Los productos de grafito (excepto el grafito natural) se grafitizan a partir de materiales carbonosos en un horno eléctrico a 2500~2800°C. Los productos de carburo de silicio están hechos de carburo de silicio como materia prima, mezclado con aglutinantes como arcilla y óxido de silicio, y se sinterizan a 1350~1400°C. Los productos de nitruro de silicio y carburo de silicio también se pueden fabricar añadiendo polvo de silicio al carburo de silicio en un horno eléctrico bajo una atmósfera de nitrógeno.
Los productos de carbono tienen un bajo coeficiente de expansión térmica, alta conductividad térmica, buena resistencia al choque térmico y alta resistencia a altas temperaturas. No se ablanda después de un uso prolongado a altas temperaturas, no se corroe con ningún ácido o álcali, tiene buena resistencia a la sal, no se humedece con metales ni escorias, es liviano y es de alta calidad resistente a altas temperaturas. material. La desventaja es que se oxida fácilmente a altas temperaturas y no debe usarse en atmósferas oxidantes.
Los productos de carbono se utilizan ampliamente en el revestimiento de hornos de alta temperatura (fondo del horno, solera, parte inferior del cuerpo del horno, etc.). ) y hornos para fundir metales no ferrosos. Los productos de grafito se pueden utilizar como revestimientos para autoclaves y tanques de reacción petroquímica. Los productos de carburo de silicio y grafito también se pueden convertir en crisoles para fundir cobre, oro y aleaciones ligeras.
5. Clasificación según la fase cristalina principal de los materiales refractarios.
Los denominados componentes principales se refieren a la primera fase y a la segunda fase, representando aproximadamente el 90% del total de componentes químicos. Con el desarrollo de la tecnología refractaria moderna, hay cada vez más componentes materiales, por lo que existen componentes de segunda y tercera fase. Al ajustar los componentes de la segunda y tercera fase, se puede generar una nueva tecnología que trascienda las limitaciones de la composición química de la clasificación de la primera fase y sea el método de clasificación más utilizado.
(1) Productos de la serie silicio-aluminio: los componentes principales de los principales materiales de la serie silicio-aluminio son SiO2 y Al2O3, incluidos ladrillos de arcilla, ladrillos con alto contenido de alúmina, silimanita, cianita, andalucita y ladrillos de mullita. otros productos. Según el contenido de Al2O3, se puede dividir en tres tipos: semisilíceo (15~30 Al2O3), viscoso (30~48Al2O3) y alto contenido de aluminio (Al2O3 mayor que 48).
(2) Productos de la serie magnesio-cromo: los componentes principales de la serie magnesio-cromo son MgO y Cr2O3, la periclasa es la primera fase y la espinela de magnesia-cromo es la segunda fase. Los productos que pertenecen a esta serie incluyen ladrillos de magnesia y cromo y ladrillos de cromo y magnesia.
(3) Productos de la serie magnesio-aluminio: Los componentes principales son MgO y Al2O3. Porque producen óxido de magnesio. Al2O3, todos los productos de la serie magnesio-cromo contienen materiales de magnesio.
(4) Productos de la serie Magnesio-Calcio: Los ingredientes principales son MgO y CaO. Todos ellos tienen puntos de fusión extremadamente altos y son importantes materiales de magnesio.
(5) Productos de la serie óxido de magnesio-sílice: El componente principal de la serie del óxido de magnesio es la sílice. Cuando C/S es inferior a 5, SiO2 y MgO generan MgO. Al2O3 (forsterita). Desde la perspectiva de la composición mineral microscópica, los principales productos de la serie de aluminio puro incluyen ladrillos de magnesia-alúmina, ladrillos de espinela de periclasa y ladrillos de espinela de corindón. Los moldes de espinela de medio aluminio de material amorfo también pertenecen a los productos de la serie de magnesia-aluminio.
6. Clasificación según los principales componentes de la química mineral.
Esta clasificación es similar a la clasificación de fases cristalinas anterior. Según este método, los materiales refractarios se pueden dividir principalmente en seis categorías.
(1) Productos de sílice, como ladrillos de sílice y productos estacionales fundidos.
(2) Productos de sílice-alúmina, como ladrillos de arcilla, ladrillos de semisílice y alto contenido de alúmina; ladrillos; y Los materiales refractarios con alúmina y sílice como componentes químicos básicos generalmente se pueden dividir en productos silíceos (la sílice es superior a 93), productos semisilíceos (la alúmina representa de 15 a 30) y productos arcillosos (la alúmina representa 15). a 30) según su contenido, que representan 30 ~ 48), productos con alto contenido de alúmina (que representan alúmina 48 ~ 90) y productos de corindón.
(3) Productos de óxido de magnesio, cromo de magnesio y dolomita, como ladrillos de magnesia, ladrillos de aluminio de magnesia, ladrillos de cromo de magnesia, ladrillos de dolomita, etc. ;
(4) Productos que contienen carbono, como ladrillos de carbón y productos de arcilla de grafito;
(5) Productos de circonio, como ladrillos de circonio, ladrillos de mullita de circonio y corindón de circonio. Ladrillo, etc. ;
(6) Productos refractarios especiales, como óxidos puros, carburos, nitruros, boruros y otros productos.
Además, según el proceso de sinterización, los materiales refractarios también se pueden dividir en productos sinterizados, productos fundidos, productos fundidos-soplados, etc.