低蠕變高鋁質(zhì)耐火材料的主晶相是莫來(lái)石和剛玉相,制品在燒成過(guò)程中會(huì)發(fā)生不同方式的莫來(lái)石反應(yīng),必須合理設(shè)計(jì)和控制這些莫來(lái)石化行為。正象早年人們對(duì)二級(jí)高鋁磚的認(rèn)識(shí)一樣,只有控制好高鋁磚生產(chǎn)中的莫來(lái)石反應(yīng),才能生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)低蠕變高鋁磚。
低牌號(hào)低蠕變高鋁磚的蠕變溫度一般在1200~1350℃,這類制品可完全采用礬土熟料來(lái)生產(chǎn)。,對(duì)于礬土材料的基礎(chǔ)高溫蠕變性能的研究表明,抗蠕變與材料的氧化鋁含量相關(guān),其優(yōu)劣順序?yàn)槎龋疽坏龋救。二等礬土的優(yōu)異的抗蠕變性取決于它住狀的莫來(lái)石網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)組織。但事實(shí)上用塊法煅燒的二等礬土熟料來(lái)生產(chǎn)低蠕變磚是有困難的,其原因除了礬土熟料燒結(jié)程度較差外,與二等礬土熟料本身的化學(xué)組成不均勻有關(guān)。
在高牌號(hào)低蠕變磚中加入三石后的低蠕變高鋁磚就發(fā)發(fā)生較大的變化,蠕變溫度在1400℃以上的高牌號(hào)低蠕變磚一般要加入硅線石族礦物或硅石。硅線石、紅柱石、藍(lán)晶石的莫來(lái)石轉(zhuǎn)化的開始溫度和完成溫度是不同的。根據(jù)X射線衍射分析結(jié)果,藍(lán)晶石的開始和完成溫度較低,分別為1100℃和1300℃:紅柱石的開始和完成溫度分別為1260℃和1450℃:硅線石的較高,分別為1400℃和1750℃。
如果以礬土熟料為基料添加藍(lán)晶石制備低蠕變高鋁磚,需要坯體在1520~1550℃,長(zhǎng)時(shí)間保溫(35~50小時(shí)),并增加藍(lán)晶石的細(xì)度,以確保藍(lán)晶石的莫來(lái)石化反應(yīng)完全,莫來(lái)石晶體得到良好發(fā)育。顯微結(jié)才能反應(yīng)出制品的基質(zhì)中柱狀莫來(lái)石晶體連續(xù)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)形貌。這種莫來(lái)石網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)能較好抑制晶界滑移,改善制品的抗蠕變性。
在礬土熟料中添加硅線石或紅柱石制備低蠕變磚,則在控制制品燒結(jié)的前提下,使硅線石或紅柱石僅部分莫來(lái)石化,一方面抑制硅線石或紅柱石的莫來(lái)石化帶來(lái)的膨脹效應(yīng)(這種膨脹效應(yīng)會(huì)阻礙制品的致密化),另一方面硅線石潛在的莫來(lái)石化“勢(shì)能”將補(bǔ)償制品使用時(shí)高溫荷載下的壓縮,大大增強(qiáng)了制品的抗蠕變性。
傳統(tǒng)的高鋁耐火磚生產(chǎn),要求原料化學(xué)成分基本均勻,盡可能避免“混級(jí)”,特別忌隔級(jí)料,以減小原料之間在燒成時(shí)的莫來(lái)石化反應(yīng)引起膨脹,對(duì)制品帶來(lái)負(fù)面效應(yīng)。然而近些年來(lái)耐火材料工作者在生產(chǎn)低蠕變高鋁磚時(shí)進(jìn)行“混級(jí)”只要對(duì)制品中莫來(lái)石化進(jìn)行有效控制,就能利用這種莫來(lái)石化效應(yīng),提高高鋁磚的抗蠕變性能。