铬砖属于中性砖,高温下与
酸性和
碱性耐火材料的作用都很弱,它的
荷重软化温度和抗热震性都低于
镁铬砖。主要用于高温下酸性和碱性耐火材料的
隔离层,也用于有色冶炼炉的
炉衬,但不宜用于直接与铁水接触而气氛又变化频繁的地方。
氧化铬砖(以下简称为铬砖)最早在有色冶金炉、煤气渣化炉上使用,具有优良的抗炉外炼钢渣、有色冶炼渣、
煤气化炉渣和各种玻璃液的侵蚀能力。近10年来,这种耐火材料在玻璃熔窑上开始得到应用,但仅局限于深色瓶罐玻璃熔窑或
无碱玻璃纤维熔窑,且主要用在玻璃熔窑的高温部位,如上层池壁、小炉口、流液洞、加料口等处,由于它能显著延长窑龄,因此引起了玻璃界的普遍关注。
(1)随着温度升高,玻璃液中小的 群和硅氧络合阴离子比例增加,加速了 在玻璃液中的溶解速率。(2)温度升高使玻璃液粘度下降,玻璃液自由体积增大,从而使 运动平均自由程增加,扩散速率提高,加速了玻璃液对铬砖的侵蚀。(3)当温度上升到1550摄氏度时,在气、固、液三相界面处氧化成,导致侵蚀速率迅速上升,界面处出现的黄绿色
乳浊玻璃证明了这一点。
在3~5h内,随着时间的延长,侵蚀速率迅速下降,5h后侵蚀速率下降趋缓,并逐步趋于稳定,而要达到恒定侵蚀速率则需要很长的时间。造成侵蚀速率如此变化的原因是:由于铬砖中存在着许多连通气孔,开始时玻璃液很容易沿着这些连通气孔渗入铬砖内部,导致侵蚀速率较大.随着侵蚀时间的延长,铬砖与玻璃液接触界面附近致密化,连通气孔消失,形成孤立分布的多孔结构。这种孤立气孔有效阻隔了玻璃液向铬砖内部的渗透,也有效防止了铬砖表面颗粒的脱落,从而使
侵蚀速率降低。
低氧分压抑制了被氧化为和六价铬,从而抑制了蒸发一凝聚传质,有利于高铬砖的致密化烧结;同时形成铝铬固溶体,三价铝离子置换三价铬例子引起晶格畸变,也加速了致密化烧结过程;温度升高,扩散加快,也有利于高铬砖烧结。但随着温度升高至1550℃,此时CO对高铬砖的还原起主导作用,被还原生成、和金属铬,不利于高铬砖的烧成;而在空气中烧成,氧分压较高,不存在被还原的情况。
烧结主要通过固体扩散传质进行,从而有利于排除气孔,气孔最终圆化并聚集在晶粒周围,气孔贯通性差;而在空气中烧成,氧分压较高,三价铬离子容易被氧化为四价和六价铬离子,同时氧化铬易挥发,形成以蒸发一凝聚为主的传质方式,易造成晶间断 裂,晶粒间连续性差,气孔无法排除。
随着温度升高,高铬砖的
显气孔率下降,体积密度增加,埋炭能显著降低高铬砖的烧成温度和改善高铬砖的显微结构。气孔微细化可能是提高高铬砖抗渗透能力的一个重要途径,能很大程度地阻止或降低熔渣的渗透,从而使高铬砖的结构剥落降至最小,达到有效延长其使用寿命的作用。