關(guān)于鋁硅系耐火材料在還原氣氛下的使用情況，選3類不同SiO2含量的輕質(zhì)耐火磚、硅線石磚以及纖維材料在含H2氣氛下保溫處理，以發(fā)現(xiàn)不同化學(xué)成分對還原反應(yīng)的影響，發(fā)現(xiàn) Al2O3含量越高侵蝕量越小，SiO2含量越高侵蝕量越大。在 982~1427℃測量了10 種耐火制品SiO2的質(zhì)量分?jǐn)?shù)8%~95%分別在不同 H2和氮?dú)鈿夥沼袩o水蒸氣出現(xiàn)的情況下熱處理前后質(zhì)量的變化情況。結(jié)果表明，磷酸鹽結(jié)合85高鋁磚、99剛玉磚和鋁酸鈣水泥結(jié)合耐火混凝土3種SiO2含量較低的耐火材料適合服役于高溫H2爐腔的內(nèi)襯。在1200℃的H2介質(zhì)中，H2能使莫來石發(fā)生分解而被破壞，形成剛玉和一氧化硅。

在氧化物耐火原料進(jìn)行分析后發(fā)現(xiàn)，氧化物在H2條件下穩(wěn)定性排序?yàn)?/span>：CaO>Al2O3>MgO>SiO2>TiO2>Fe2O3。鋁硅系耐火原料的抗高溫H2侵蝕性能隨主成分中Al2O3含量的提高而增強(qiáng)。原料主成分中的物相抗高溫腐蝕的穩(wěn)定性順序?yàn)椋簞傆?/span>>莫來石>石英。

Al2O3含量≥85%的高鋁制品和剛玉制品能夠在H2氣氛中表現(xiàn)出較好的穩(wěn)定性，Al2O3要到2000 ℃以上的高溫下才會(huì)被還原。因此，純度較高的 Al2O3質(zhì)（剛玉質(zhì)）耐火材料可首選為還原氣氛爐用耐火材料。對于耐火材料中其他氧化物組分的抗還原性能方面，也已有初步分析，在傳統(tǒng)耐火材料的典型組分中，Al2O3、ZrO2、鎂鋁尖晶石、六鋁酸鈣的熱力學(xué)穩(wěn)定性較強(qiáng)，可作為爐壁耐火材料的組分。

AlN和TiC可作為添加劑提高相關(guān)性能，同時(shí)避免引入SiO2、MgO、CaO、Cr2O3、Fe2O3、SiC、Si3N4、B4C、BN 等組分。要盡量降低剛玉質(zhì)耐火材料中 Fe2O3 和 TiO2的含量，因?yàn)?/span> Fe2O3在還原氣氛下會(huì)生成金屬鐵和 Fe3C，Fe3C 會(huì)促使碳沉積，導(dǎo)致耐火材料脆化裂解。由于還原性窯爐的工作環(huán)境溫度變化較大、較頻繁， 因此對于其抗熱震性能也具有一定的要求。在剛玉質(zhì)耐火材料中引入CA2能夠在不降低材料抗還原性能的前提下提高耐火材料的抗熱震性。

此外，CaO、MgO等低溫易水化，SiC、Si3N4 等易被水高溫氧化，不適宜作為爐襯耐火材料的主要成分。對還原氣氛性質(zhì)的窯爐的服役環(huán)境及工藝特點(diǎn)，用耐火材料進(jìn)行了主要原料的選取研究、新型耐材的研發(fā)和抗還原模擬試驗(yàn)驗(yàn)證，優(yōu)選出多種適用于還原氣氛性質(zhì)的窯爐關(guān)鍵服役部位的耐火材料，其主要技術(shù)指標(biāo)見表上表。