锡槽顶盖耐火材料的材质、性能和使用

锡槽顶盖一般采用吊平顶全密封的结构形式，其作用为密封、吊装和安装电热元件和测压元件、保护气体管道。顶盖外壳为钢罩，钢罩主要起到密封的作用。顶盖与钢罩之间形成空间，并分隔成高、中、低温三部分，保护气体从钢罩顶进入。在此空间内预热，再通过顶盖砖之间的组合砖进入槽内，组合砖一方面可以通保护气体，另一方面槽内电加热的引出线由组合砖引出。锡槽顶盖上留有保护气体进口、电源线进口、测温测压元件等孔洞，要求材质热振性能要好，不易损坏剥落。

锡槽顶盖一般有耐火混凝土顶盖和耐火砖顶盖两种，其材质、性能和使用如下所示：

耐火混凝土顶盖

顶盖的耐火混凝土配方可以与槽体的配方相同，但水泥也可以只用一种铝酸盐水泥。为了保证有准确的外形尺寸，最好用钢模成形。

混凝土中的钢筋，如果采用普通碳素钢，则必须经过渗铝处理。特别是在锡槽的高温区，钢筋的工作温度约为500℃，在此温度下，低碳钢是不允许长期使用的。如果经渗铝处理，上限使用温度可提高到1000℃，在900℃可长期使用。渗铝处理对母材的机械强度影响不大。低碳钢渗铝后，常温机械强度有所降低，高温机械强度则有所增加。渗铝层是一种铁、铝合金层，厚度约0.3~0.8mm。外表层是金属铝层。由于铝层作选择氧化而生成致密的Al2O3保护层，因而防止了内层金属的氧化，所以，渗铝钢具有很好的高温抗氧化性能。选择氧化所需铝含量为7%。高温使用时，渗铝层逐渐向内层扩散，表面含铝量随之降低，当含量低于7%时，不能形成Al2O3膜，此时就失去了抗氧化性。

锡槽耐火混凝土顶盖的下表面处于还原气氛中，但上表面同空气接触(有密封罩时例外)。如果上表面有微细裂纹，空气中的氧就要从裂纹渗入而同钢筋相遇，未经渗铝的钢筋就会剧烈氧化。经过一个周期的使用，钢筋直径增大1~2倍，混凝土被胀裂，钢筋的大部分变成疏松的氧化物而失去强度。渗铝钢筋经过一个周期的使用，几乎没有什么变化，也没有发现钢筋附近的混凝土有裂纹。这就充分显示出渗铝钢筋的优越性。

除此之外，还可以使用耐热不锈钢钢筋。不锈钢具有良好的抗氧化性能，高温性能优于碳素钢。现在的耐火混凝土顶盖一般都采用耐热不锈钢钢筋，高温区大多用1Cr21Ni32或Cr25Ni20，中低温区用1Cr18Ni9Ti。

在混凝土成形前，钢筋之间进行点焊，使它们联结成一整体。为了补偿钢筋同混凝土之间的热膨胀差异，常常在钢筋外面包扎数层牛皮纸或涂一层沥青。

耐火钢筋混凝土同普通钢筋混凝土不同，后者的配筋细而密，并通常配置在靠近下表面，前者的配筋粗而疏。因为钢筋多了容易使混凝土产生裂纹，钢筋靠近上表面可以远离受热面而降低钢筋的受热温度。配筋由纵向主筋和横向连筋组成。上部的预埋螺栓必须钩住主筋，以便能承受负荷。

要把钢筋配置在靠近上表面，必须使混凝土块的上部受拉应力，而下部受压应力。采用双吊点的悬伸梁结构就可以实现这一目的。

耐火砖顶盖

耐火砖顶盖的下半部分组成炉瞠的内壁，这部分有梁砖和桥砖等，它们是烧结莫来石或硅线石耐火材料，主要性能如下。

化学成分：Al2O370%~72%;SiO2 26%~28%;Na2O≤0.5%;Fe2O3≤0.5%。

体积密度：2.46~2.55g/cm3。

显气孔率：15%~19%。

常温抗压强度：≥50MPa。

顶盖的上半部为质保温砖，容积密度为0.8g/cm3，热导率为0.28~0.3W/(m·K)。这种顶盖安全与否的关键在于梁砖的质量和吊挂件的材质。吊挂件采用镍铬耐热钢，并在砖孔中用封灌料封填剩余的空间。