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未来回转窑窑口用耐火浇注料的研发方向

时间:2019-02-18

回转窑窑口用钢纤维增强刚玉质和高铝质耐火浇注料,在多年使用中易发生开裂剥落,即抗热震性不好,使用寿命较低。

  众所周知,粘土砖的抗热震性和耐碱性优于高铝砖,原因是铝含量低;强度高、耐磨性好、抗震性差。在窑口用浇注料中,AL2o3含量为50%~70%,强度适中(既兼顾耐磨性,又有适宜的抗热震性),烘干和耐压强度(1100℃)分别约为40mpa和70mpa。应当指出,耐火浇注料是由骨料、粉料、结合剂和外加剂(物)等组成,使用前基质中的相组成处于非平衡状态,使用时在高温作用下,基质中的各组分将遵循相平衡关系重新组成新的相平衡(即获得优良的使用性能和原位反应)。因此,应当选择适用的组成材料,优化配料设计,达到良好的烧结性、体积稳定性、耐蚀性和高温力学性能。


  ①主体材料的选用

  前窑口耐火衬因急冷、急热频繁,使用温度在800℃~1250℃范围内,可起到承受水泥熟料磨损和碱腐蚀的作用。耐火浇注料主体材料的选用,必须根据其使用条件决定,以达到既成本低又好用的目的。

  耐火骨料选用二三级矾土熟料、焦宝石和莫来石等,临界粒径放大,并应合理进行颗粒级配,达到致密化,有利于提高材料的抗热震性和强度。

  耐火粉料、结合剂和外加剂(物)等材料,是耐火浇注料的基质材料,也必须进行合理的颗粒级配,以便提高其性能。在常温下,能获得施工强度,在高温作用下,易发生相转变、进行烧结。同时,材料之间会产生原位反应,其微膨胀能抵消烧结收缩,提高浇注料的抗热震性和强度。

  耐火粉料选用刚玉、矾土熟料、莫来石和碳化硅等材料,破碎成各种粒级进行组配。同时,应加超微粉填充空隙,且活性大、易产生原位反应,提高基质性能。

  结合剂选用铝酸钙水泥、超微粉和磷酸盐等,一般复合使用;其用量应确保拆模强度,并使烘干耐压强度达到40mpa左右。


  ②外加剂(物)的选用

  不定形耐火材料是典型的原位反应耐火材料,因此外加剂(物)的选用十分重要,必须确保施工性能、烘烤性能,高温下原位反应的进行,可获得优良的材料性能。窑口耐火浇注料用的外加剂(物)主要有:分散剂、促凝剂、增塑剂、烧结剂、膨胀剂和防爆剂等。现重点介绍一下烧结剂,其品种材料有生黏土、锆英石、钛白粉和錋化物等。该类物质在使用温度下,进行原位反应,生成一定数量的莫来石晶体、锆石相、钛铝酸盐晶体和不一致熔融化合物(AL2o3·b2o3)等,伴有体积膨胀产生微裂纹,能补偿其烧结收缩,从而使浇注料产生烧结强度,耐腐蚀能力和良好的抗热震性。

  烧结剂用量因品种材料而异(一般为1%~7%),过量用烧结剂,原位反应产生较大的膨胀和液相,致使浇注料抗热震性和耐蚀性降低,也影响使用效果。因此,应根据使用温度、烧结层厚度、体积稳定性和耐蚀性要求,合理选用烧结剂的品种和用量,以满足实际使用要求。

  外加剂(物)主要有耐热钢纤维等,在窑口用耐火浇注料中,选用446号和304号钢纤维,可满足使用要求(用量为1%~4%)。其作用是能抑制基质产生裂纹或阻止裂纹扩展,提高料的抗热震性。实验证明,冷热循环10次后的抗折强度,钢纤维增强耐火浇注料比未加钢纤维的浇注料高3~4倍(即提高抗热震性),在前窑口耐火衬上使用,使用寿命一年以上。因此,在窑口用耐火浇注料中,必须加耐热钢纤维。应当指出,配制钢纤维耐火浇注料时,必须将钢纤维均匀混拌在浇注料中,防止钢纤维成团,否则将降低窑口耐火衬的使用寿命。

  总之,回转窑窑口用耐火浇注料的材料组成,应根据其使用条件来确定,并保证基质料间原位反应、烧结性和体积稳定性,从而获得良好的抗折强度、抗热震性和耐腐蚀性。同时,适量添加外加剂(物),并合理选择其品种和用量,才能提高材料的施工性能和使用性能。钢纤维增强铝莫来石质耐火浇注料,在窑口使用的作用已初见成效。


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