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未來回轉窯窯口用耐火澆注料的研發方向

時間:2019-02-18

回轉窯窯口用鋼纖維增強剛玉質和高鋁質耐火澆注料,在多年使用中易發生開裂剝落,即抗熱震性不好,使用壽命較低。

  眾所周知,粘土磚的抗熱震性和耐堿性優于高鋁磚,原因是鋁含量低;強度高、耐磨性好、抗震性差。在窯口用澆注料中,AL2o3含量為50%~70%,強度適中(既兼顧耐磨性,又有適宜的抗熱震性),烘干和耐壓強度(1100℃)分別約為40mpa和70mpa。應當指出,耐火澆注料是由骨料、粉料、結合劑和外加劑(物)等組成,使用前基質中的相組成處于非平衡狀態,使用時在高溫作用下,基質中的各組分將遵循相平衡關系重新組成新的相平衡(即獲得優良的使用性能和原位反應)。因此,應當選擇適用的組成材料,優化配料設計,達到良好的燒結性、體積穩定性、耐蝕性和高溫力學性能。


  ①主體材料的選用

  前窯口耐火襯因急冷、急熱頻繁,使用溫度在800℃~1250℃范圍內,可起到承受水泥熟料磨損和堿腐蝕的作用。耐火澆注料主體材料的選用,必須根據其使用條件決定,以達到既成本低又好用的目的。

  耐火骨料選用二三級礬土熟料、焦寶石和莫來石等,臨界粒徑放大,并應合理進行顆粒級配,達到致密化,有利于提高材料的抗熱震性和強度。

  耐火粉料、結合劑和外加劑(物)等材料,是耐火澆注料的基質材料,也必須進行合理的顆粒級配,以便提高其性能。在常溫下,能獲得施工強度,在高溫作用下,易發生相轉變、進行燒結。同時,材料之間會產生原位反應,其微膨脹能抵消燒結收縮,提高澆注料的抗熱震性和強度。

  耐火粉料選用剛玉、礬土熟料、莫來石和碳化硅等材料,破碎成各種粒級進行組配。同時,應加超微粉填充空隙,且活性大、易產生原位反應,提高基質性能。

  結合劑選用鋁酸鈣水泥、超微粉和磷酸鹽等,一般復合使用;其用量應確保拆模強度,并使烘干耐壓強度達到40mpa左右。


  ②外加劑(物)的選用

  不定形耐火材料是典型的原位反應耐火材料,因此外加劑(物)的選用十分重要,必須確保施工性能、烘烤性能,高溫下原位反應的進行,可獲得優良的材料性能。窯口耐火澆注料用的外加劑(物)主要有:分散劑、促凝劑、增塑劑、燒結劑、膨脹劑和防爆劑等。現重點介紹一下燒結劑,其品種材料有生黏土、鋯英石、鈦白粉和錋化物等。該類物質在使用溫度下,進行原位反應,生成一定數量的莫來石晶體、鋯石相、鈦鋁酸鹽晶體和不一致熔融化合物(AL2o3·b2o3)等,伴有體積膨脹產生微裂紋,能補償其燒結收縮,從而使澆注料產生燒結強度,耐腐蝕能力和良好的抗熱震性。

  燒結劑用量因品種材料而異(一般為1%~7%),過量用燒結劑,原位反應產生較大的膨脹和液相,致使澆注料抗熱震性和耐蝕性降低,也影響使用效果。因此,應根據使用溫度、燒結層厚度、體積穩定性和耐蝕性要求,合理選用燒結劑的品種和用量,以滿足實際使用要求。

  外加劑(物)主要有耐熱鋼纖維等,在窯口用耐火澆注料中,選用446號和304號鋼纖維,可滿足使用要求(用量為1%~4%)。其作用是能抑制基質產生裂紋或阻止裂紋擴展,提高料的抗熱震性。實驗證明,冷熱循環10次后的抗折強度,鋼纖維增強耐火澆注料比未加鋼纖維的澆注料高3~4倍(即提高抗熱震性),在前窯口耐火襯上使用,使用壽命一年以上。因此,在窯口用耐火澆注料中,必須加耐熱鋼纖維。應當指出,配制鋼纖維耐火澆注料時,必須將鋼纖維均勻混拌在澆注料中,防止鋼纖維成團,否則將降低窯口耐火襯的使用壽命。

  總之,回轉窯窯口用耐火澆注料的材料組成,應根據其使用條件來確定,并保證基質料間原位反應、燒結性和體積穩定性,從而獲得良好的抗折強度、抗熱震性和耐腐蝕性。同時,適量添加外加劑(物),并合理選擇其品種和用量,才能提高材料的施工性能和使用性能。鋼纖維增強鋁莫來石質耐火澆注料,在窯口使用的作用已初見成效。


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