窑炉用耐材包括窑炉的墙体和萱顶,一般分内外三层,内层为轻质保温棉、毡、板等,中层为重质或福建轻质保温砖,外层以红砖或低温保温砖为主。内层的轻质保温层近几年发展比较迅速,以低温莫来石纤维为主,兼顾了高温莫来石纤维、高铝莫来石纤维、含锆莫来石纤维等,在纤维制成工艺上采用了拉丝、甩丝、喷吹等工艺。内层也有用质量好的漂珠砖轻质莫来石、高铝等轻质砖或者板,以轻质氧化铝、莫来石等空心球砖为主体。中层的重质材料仍然采用低铝高硅、高铝低硅、莫来石砖与堇青石、焦宝石与莫来石等材料制成的重质材料为主。外层的低温耐火材料主要以铝矾土、焦宝石、粘土等制作而成,相对铝含量偏低,耐温性能较差但价格较低。
质量好的隔热砖的产品性能好,塞棒水口的沉积堵塞比内孔部位侵蚀问题更严重、更为普遍,尤其是对于铝镇静钢的浇注。目前,对于堵塞问题通过改变材质和流态是较理想的技术路线。高温强度要求特别重要,比长水口、塞棒要求高。钢水冲击不能掉底,钢水摆动不能折断。理论上要求在高温抗折强度达到2.5MPa,生产实际中控制烧后常温抗折强度不得低于6MPa。整体塞棒较好的抗热震性,但不如浸入式水口及长水口要求苛刻,因为塞棒仅是外部浸入钢水而非内孔,传热由外及内;另外,质量好的漂珠砖塞棒多随中间包一起预热也降低了其热震性要求。
连铸功能耐火材料以含碳为其特色,这是由福建漂珠砖耐火材料的应用要求决定的。鳞片石墨的主要功能可概括为两条:增强抗热震性,因其较高的热导率和较低的膨胀系数,提高了热扩散能力,缓解热应力集聚;另外是其不与耐火氧化物产生陶瓷结合,大量的质量好的莫来石砖对紧密的氧化物陶瓷基质及结合网络起到了阻断隔离作用,就像气孔一样,使热应力掉进了“黑洞”,因而能够阻止裂纹扩展,其比气孔绝热更可贵的一点是,不对熔渣润湿,不会吸收液渣“填坑”。要说明的是,不同于常见的金属及其氧化物等,石墨的热导率随温度的升高反而降低,在极高温度下趋于不导热状态,这对石墨作为连铸功能耐火材料的应用也大有裨益,在持续高温应用条件下可以使材料保持基本恒定的温度梯度。增强抗侵蚀性,因其对渣、熔剂及钢水的不润湿性,不仅自身不容易被侵蚀,还进而能够保护包裹缠绕的基质颗粒。另外,就是石墨特异的耐高温性能,与一般耐高温材料不同,石墨的强度是随温度的升高而增高,这也赋予基质颗粒乃至基体材料较高的抗侵蚀性。
连铸用功能质量好的漂珠砖耐火材料指整体塞棒、(钢包)长水口和浸入式水口,称为连铸三大件,也有人把钢包滑板、中间包滑板、中间包上水口包含在内,均为含碳耐火材料,通称为碳结合耐火材料。其实,中间包滑板控流结构已越来越少见,有被塞棒取代的趋势。主要讨论连铸用功能福建耐火保温砖的生产制造用原料技术。对材质的性能要求,连铸要求其功能耐火材料具有良好的抗热震性、抗合成渣侵蚀、抗钢液侵蚀以及适宜的高温强度。这些特性要求又因三大件的使用部位及钢种、冶炼条件的不同而存在差异。为了更好地发挥连铸功能耐火材料在连铸工业的作用,今后还需在原料多样化、复合化及新型防氧化剂等方面做进一步的工作。
漂珠砖耐火保温砖主要的作用是用来保温、减少热量的流失,保温砖一般不会直接接触火焰,而耐火砖一般直接接触火焰。耐火砖主要是用来经受火焰的炙烤。一般分为两种,即不定型耐火材料和定型耐火材料。不定型耐火材料:也叫浇注料,是由多种骨料或集料和一种或多种粘和剂组成的混合粉状颗料,使用时必须和一种或多种液体配合搅拌均匀,具有较强的流动性。定型耐火材料:一般质量好的漂珠砖耐火砖,其形状有标准规则,也可以根据需要筑切时临时加工。耐火砖具有密度大,强度高,耐磨,耐腐蚀性能好,热膨胀系数小,研磨效率高,噪音低,使用寿命长,不沾污物料等优点。是适应于各种研磨机械的优质研磨介质。
福建隔热砖被侵蚀后,与它接触的熔融物中增添了SO₂和Al₂O₃的成分。熔融物将扩散到玻璃液的其余部分中去。在扩散过程中,熔融物的成分发生变化,SO₂和碱液增加了,而在界面上发生了β-Al₂O₃结晶的聚集作用,所以,在耐火材料与玻璃液的接触面上,首先是莫来石层,接着是β-Al₂O₃层,然后是未受侵蚀的耐火材料。耐火材料溶解后,使玻璃液黏度增大,促使在耐火材料表面形成较难移动的保护层,减弱了继续侵蚀的作用。玻璃液对耐火材料的侵蚀作用,取决于其黏度和表面张力等物理性质。黏度低和表面张力小的玻璃液最容易浸润质量好的漂珠砖耐火材料,并从其表面细孔吸入内部,使整个耐火材料受到强烈的侵蚀。