Cómo clasificar los materiales refractarios
Existen principalmente seis métodos de clasificación comúnmente utilizados para materiales refractarios.
1. Según clasificación ordinaria y especial
Se divide en dos categorías: materiales refractarios ordinarios y especiales.
(1) Los materiales refractarios ordinarios se refieren a productos convencionales utilizados para revestimientos de hornos térmicos, como hornos metalúrgicos, hornos de cemento, hornos de vidrio, etc. 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 a partir de cerámicas tradicionales y materiales refractarios generales. Los materiales refractarios especiales están hechos de materiales de alta pureza, principalmente óxidos, compuestos y materiales compuestos de alta temperatura, y se utilizan en piezas especiales como hornos especiales y altos hornos de fundición que no están equipados con 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., con puntos de fusión entre 2050 y 3050°C. .
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, boruro 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℃, y el más refractario entre ellos es el carburo.
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 tipo negativo o no
Según la forma que tiene el producto antes de salir de fábrica, se divide en productos estereotipados y productos sin forma. Todo lo que se llama ladrillos son productos estereotipados. Varios moldes, materiales de reparación de hornos, materiales de apisonamiento, arcilla refractaria, etc. son productos sin forma.
(1) Los productos de peinado se pueden dividir en tipo denso y tipo termoaislante.
Los ladrillos refractarios son productos densos. Aunque el hormigón es un producto estereotipado para la entrega, es un producto sin forma.
Según la forma del producto, los productos moldeados se pueden dividir en formas de bloques (ladrillos estándar, ladrillos de formas especiales, etc.), formas especiales (crisoles, recipientes, tubos, etc.) y formas fibrosas (silicato de aluminio, circonio) y carburo de boro, etc.).
(2) El material refractario monomorfo es un nuevo tipo de material refractario sin calcinación, y su grado refractario no es inferior a 1580 ℃.
Los materiales refractarios sin forma son una mezcla compuesta por áridos, polvos, aglutinantes o aditivos refractarios en una proporción determinada, pueden usarse directamente o mezclarse con líquidos adecuados. Como lodo refractario, materiales de vertido y materiales de apisonamiento, etc.
3. Clasificación según refractariedad
Los materiales refractarios están compuestos por una variedad de minerales. Varios minerales tienen sus propios puntos de fusión, o persisten o forman terceros. refractarios O minerales, hay una temperatura de fusión absoluta baja. La refractariedad es la temperatura en el estado de fusión de baja densidad, pero es más alta que la temperatura de fusión de baja densidad. Cuanto mayor sea el índice de refractariedad. Muestra que cuanto mejor es la capacidad de soportar altas temperaturas, los materiales refractarios se dividen en tres grados: "ordinario", "avanzado" y "grado especial" según el índice refractario.
(1) Refractario ordinario productos: grado refractario 1580~1770℃, grado refractario 1580~1770℃ es equivalente a 15%~45% de productos refractarios Al2O3 en el sistema binario SiO2-Al2O3. El principal mineral de la materia prima es la caolinita. >(2) Productos refractarios de alta calidad: La 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 magnesia-alúmina, los ladrillos de cromo de magnesia ordinarios y los ladrillos de olivino pertenecen a este grado. >
(3) Refractarios de grado especial: Productos de alta calidad: La resistencia refractaria es superior a 2000 °C. Productos de óxido puro, productos fundidos, ladrillos de magnesia-cromo de unión directa de alta pureza, ladrillos de espinela, productos sin óxido. , etc. pertenecen a este grado. Sin embargo, algunos productos (hechos de materiales sintéticos) tienen una resistencia refractaria no demasiado alta, pero el contenido técnico es muy alto.
En la actualidad, este método de clasificación rara vez se utiliza en la industria de materiales refractarios y describe la tecnología de los materiales refractarios de manera demasiado simple.
4. propiedades
(1) Productos ácidos: Estos productos contienen óxido de silicio de cuarzo (SiO2) como componente principal (primera Fase), el SiO2 es un óxido ácido, de ahí su nombre.
Silicio. Los ladrillos son productos silíceos que contienen más del 93% de óxido de silicio. Se utilizan comúnmente como productos representativos de 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 de volumen después de calcinaciones repetidas, pero es susceptible a la erosión por 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 SiO2 en los ladrillos de semisílice, los ladrillos resistentes a los álcalis y los ladrillos resistentes a los ácidos es del 60% al 80%, que son materiales semiácidos.
Los ladrillos de arcilla están hechos de arcilla refractaria como materia prima principal, que contienen entre un 30% y un 46% de alúmina, y son materiales refractarios débilmente ácidos. Tiene un grado refractario de 1580~1770°C, buena resistencia al choque térmico, resistencia a la corrosión por escoria ácida y es ampliamente utilizado actualmente.
(2) Productos alcalinos: MgO y CaO son las principales fases cristalinas Debido a que MgO y CaO son óxidos alcalinotérreos, se denominan refractarios alcalinos.
Los productos refractarios alcalinos tienen un alto punto de fusión (refractariedad) y una fuerte resistencia a la escoria alcalina (C/S>2) y a la erosión de 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, los ladrillos de olivino y otros productos también son MgO y CaO, que también son materiales alcalinos.
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, con la periclasa como fase cristalina principal. Las principales materias primas para la producción de ladrillos de magnesia son la magnesita, la magnesia de agua de mar (elaborada a partir de hidróxido de magnesio extraído del agua de mar y calcinado a alta temperatura), etc. El punto de fusión del óxido de magnesio puro alcanza los 2800 °C. Por lo tanto, la refractariedad 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, debido a la adopción de la fabricación de acero por convertidor de oxígeno y al uso de tapas de hornos alcalinos de hogar abierto, la producción de refractarios alcalinos ha aumentado gradualmente, mientras que la producción de ladrillos de arcilla y Los ladrillos de sílice han disminuido gradualmente.
(3) Productos neutros: con mullita, corindón o carbono (Al2O3, ZrO2, CrO3, SiC) como fase cristalina principal, pueden resistir mejor las escorias ácidas y alcalinas a altas temperaturas. son atacados químicamente por fundentes y otros materiales refractarios.
Estrictamente hablando, los materiales refractarios neutros solo se refieren a materiales refractarios carbonosos, incluidos ladrillos de carbono, productos de carburo de silicio y grafito, etc. También hay materiales refractarios con alto contenido de aluminio que entran en esta categoría con alto contenido de Al2O3, como ladrillos de silimanita, ladrillos de mullita, ladrillos de corindón, etc., que son ácidos y tienden a ser materiales refractarios neutros. Las variedades de carburo de silicio, como los ladrillos de aluminio y carbono, los ladrillos de circonio y carbono, los ladrillos de alúmina, carburo de silicio y carbono y los ladrillos combinados de carburo de silicio y nitruro de silicio desarrollados en los últimos años, 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, bidones de acero, tanques de galvanoplastia, tanques de reacción, autoclaves, etc. recubrimiento.
Los productos de corindón que contienen más de un 95% de alúmina son materiales refractarios de alta calidad y con una amplia gama de usos.
Los ladrillos de cromo tienen óxido de cromo como componente principal y están fabricados principalmente a partir de mineral de cromo. La principal fase cristalina es la cromita. Tiene buena resistencia a la corrosión de la escoria de acero, pero poca resistencia a la vibración térmica y baja temperatura de deformación bajo cargas de alta temperatura. Los ladrillos de cromo-magnesia hechos de mineral de cromo y magnesia en diferentes proporciones tienen buena resistencia al choque térmico y se utilizan principalmente como ladrillos alcalinos para techos de solera abierta.
Los materiales refractarios carbonosos son otro tipo de materiales refractarios neutros. Según la composición de las materias primas que contienen carbono y la composición mineral de los productos, se dividen en tres categorías: ladrillos de carbono, productos de grafito y silicio. productos de carburo. Los ladrillos de carbono se fabrican a partir de coque de petróleo de alta calidad como materia prima, con alquitrán y asfalto como aglutinantes, y se cuecen a 1.300°C en condiciones aisladas del aire. Los productos de grafito (excepto el grafito natural) se fabrican a partir de materiales carbonosos mediante un tratamiento de grafitización a 2500~2800 ℃ en un horno eléctrico. Los productos de carburo de silicio utilizan carburo de silicio como materia prima, agregan arcilla, óxido de silicio y otros aglutinantes y lo hornean a 1350 ~ 1400 °C. También se puede agregar carburo de silicio al polvo de silicio en un horno eléctrico bajo una atmósfera de nitrógeno para producir nitruro de silicio. productos de carburo de silicio.
Los productos de carbono tienen un coeficiente de expansión térmica muy bajo, alta conductividad térmica, buena resistencia al choque térmico, resistencia a altas temperaturas y no se ablandan incluso después de un uso prolongado a altas temperaturas. cualquier ácido o álcali y tiene buena durabilidad. Tiene resistencia a la sal, no se moja con metales ni escorias, es liviano y es un material de alta calidad resistente a altas temperaturas. La desventaja es que se oxida fácilmente a altas temperaturas y no debe usarse en una atmósfera oxidante. Los productos carbonosos se utilizan ampliamente en revestimientos de hornos de alta temperatura (fondo del horno, solera, parte inferior del cuerpo del horno, etc.) y revestimientos de hornos de fundición de metales no ferrosos. Los productos de grafito se pueden utilizar como revestimientos para tanques de reacción y autoclaves petroquímicos. Los productos de carburo de silicio y grafito también se pueden convertir en crisoles para fundir cobre, oro y aleaciones ligeras.
5. Clasificación según las principales fases cristalinas de los materiales refractarios.
Los denominados componentes principales se refieren a los componentes de la primera fase y de la segunda fase, que suponen alrededor del 90% de la masa. componentes químicos totales. Con el desarrollo de la tecnología moderna de materiales refractarios, se mezclan cada vez más materiales, por lo que aparecen los componentes de la segunda y tercera fase. El ajuste de los componentes de la segunda y tercera fase puede producir nuevas tecnologías, y la composición química excede la clasificación de la primera. Las limitaciones son el método de clasificación más utilizado.
(1) Productos de la serie silicio-aluminio: en los materiales de la serie silicio-aluminio, los componentes principales son SiO2 y Al2O3, que incluyen ladrillos de arcilla, ladrillos con alto contenido de aluminio, silimanita, cianita, andalucita y molibdeno. ladrillos de piedra y otros productos. Según su contenido de Al2O3, se puede dividir en tres categorías: semisilíceo (15~30% Al2O3), arcilloso (30~48% Al2O3) y alto contenido de alúmina (Al2O3 superior al 48%).
(2) Productos de la serie magnesio-cromo: Los principales componentes 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. Las series incluyen ladrillos de cromo magnesia y ladrillos de cromo magnesia.
(3) Productos de la serie magnesio-aluminio: los componentes principales son MgO y Al2O3. Dado que generan MgO.Al2O3, 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 magnesia.
(5) Productos de la serie magnesia-silicio: El componente principal de la serie magnesia es SiO2 cuando C/S <5, SiO2 y MgO generan MgO.Al2O3 (forsterita), que está compuesto de minerales microscópicos. Desde una perspectiva, los principales productos de la serie de aluminio puro incluyen ladrillos de magnesia-alúmina, ladrillos de periclasa y espinela y ladrillos de corindón y espinela entre los materiales sin forma que también pertenecen a los productos de la serie de magnesia-aluminio.
6. Clasificación según la composición química principal de los minerales
Esta clasificación es relativamente similar a la clasificación de fases cristalinas mencionada anteriormente. Según este método, los materiales refractarios se pueden dividir en. seis categorías principales.
(1) Productos de sílice, como ladrillos de sílice, productos de cuarzo fundido;
(2) Productos de sílice y alúmina, como ladrillos de arcilla, ladrillos de semisílice y ladrillos con alto contenido de alúmina. , etc.; Los materiales refractarios con alúmina y sílice como composición química básica generalmente se pueden dividir en: productos silíceos (la sílice es superior al 93%), productos semisilíceos (la alúmina representa el 15%) según el contenido de alúmina y sílice en el producto ~30%), productos de arcilla (la alúmina representa del 30~48%), productos con alto contenido de alúmina (la alúmina representa del 48~90%) y productos de corindón (la alúmina representa más del 90%).
(3) Productos de magnesio, magnesia-cromo y dolomita, como ladrillos de magnesia, ladrillos de magnesia-alúmina, ladrillos de magnesia-cromo, ladrillos de dolomita, etc.;
(4) Productos de calidad de carbono, como ladrillos de carbono, productos de arcilla de grafito, etc.;
(5) Productos de circonio, como ladrillos de circonio, ladrillos de mullita de circonio, ladrillos de corindón de circonio, etc.;
(6) Productos refractarios especiales, como óxidos puros, carburos, nitruros, boruros y otros productos.
Además, los materiales refractarios también se pueden dividir en productos sinterizados, productos fundidos, productos fundidos, etc. según el proceso de sinterización.