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不定形耐火材料的分类及发展
作者:admin  发布时间:2021-03-08 11:43  点击率:
不定形耐火材料的分类及发展,不定形耐火材料按施工方法可分为耐火浇注料(即耐火混凝土)、耐火可塑料、耐火捣打料、耐火喷涂料、耐火投射料、耐火涂抹料和耐火熔射料等品种,使用温度为800~1800℃。
不定形耐火材料是一种不烧的新型耐火材料,其发展速度十分快,日本、美国和西德的产量已占耐火材料总产量的1/3以上,使用范围从轧钢工业炉进人到炼铁和炼钢等系统的高温窑炉,解决了一些关键工艺设备的衬里问题。
不定形耐火材料具有以下优点:1)工厂占地面积小,不需要成型和烧战工序,因此基建投资和设备费用均比较低;2)劳动生产率比生产耐火砖时高3~8倍,且环境好,劳动强度低,易操作,普通工人即可胜任;3)能源消耗低,仅为生产耐火砖时的1/10~1/20、电力消耗则为1/5~1/6;4)便于贮存和运输,可实现机械化筑炉,其施工效率比砌砖时高5~15倍。
不定形耐火材料按施工方法可分为耐火浇注料(即耐火混凝土)、耐火可塑料、耐火捣打料、耐火喷涂料、耐火投射料、耐火涂抹料和耐火熔射料等品种,使用温度为800~1800℃。同时,不定形耐火材料也可以按材质类别、结合剂种类、容重大小和使用温度等方法进行分类。例如,粘土质耐火浇注料,高铝质耐火可塑料,磷酸盐镁质耐火捣打料和轻质耐火浇注料等。不定形耐火材料一般采用粘土熟料、钒土熟料、镁砂、铬砂、硅石、锆英石、碳化硅、刚玉砂、陶粒和膨胀珍珠岩等材料作耐火骨料或耐火粉料;结合剂一般有硅酸盐水泥、铝酸盐水泥、磷酸盐、硫酸盐、硅酸乙脂、水玻璃、结合粘土和树脂聚合物等;另外还参加适当的外加剂,以调节施工性能或理化指标。
 耐火材料
图为日本不定形耐火材料的品种比例变化。从图中看出,耐火浇注料产量占不定形耐火材料总产量的比例一直在30%以上,这是由于它施工简便、还可做成预制构件的缘故。但也曾有一段时间,其产量略有下降。近年来由于粘土结合耐火浇注料和干法振动料等新品种的开发,需要量又有所增加,因此耐火浇注料的比例已超过40%;1970年左右,耐火可塑料的产量较大,其比例达到26%左右。但是,该材料施工时需人工捣打,劳动强度大,筑炉速度很慢,目前有被粘土结合耐火浇注料所代替的趋势,因此其产量急剧下降,致使比例低于10%;耐火捣打料也存在上述问题,其产量比例变化不大,还有下降的趋势;耐火投射料虽然施工速度快,机械化程度高,但施工体不够致密,使用寿命较低,所以其产量比例下降幅度较大,有被耐火浇注料代替的可能;由于耐火喷涂料可用于熔炼炉及其它热工设备的修补或筑炉,因此其产量比例增加较快,目前已达到15%左右,还有发展的趋势。
在七十年代前期,耐火浇注料主要是采用铝酸盐水泥及磷酸盐与耐火骨料和粉料配制而成的。铝酸盐水泥耐火浇注料在使用过程中,由于水泥发生晶型转化并与耐火粉料等物质发生反应,生成低熔点的钙长石和钙铝黄长石,使组织结构松散,导致软化熔融和收缩变形。为此,曾采用过高级耐火骨料和粉料,但造价过高,影响推广使用;耐大可塑料虽然性能优良、使用效果好,但施工太麻烦。为了弥补上述不足之处,国内外均研制成功了粘土结合耐火浇注料,其特点是能浇注施工,性能与耐火可塑料的基本一致。
粘土结合耐火浇注料系用结合粘土(即软质粘土)作结合剂,其工作原理是借助于粘土的碱置换作用而赋于施工性,高温下则形成陶瓷结合,并且生成针状莫来石,互相穿插、组织结构致密,高温性能良好。
粘土的碱置换作用就是在粘土泥浆中,当加入水化膜较厚的金属离子时,能置换粘土胶体扩散层中的氢离子,使扩散层增厚,电位加大,粘土颗粒负电性增加,提高了泥浆流动性,可以浇灌施工;当加入水化膜较薄的金属离子时,则可置换水化膜较厚的金属离子,其作用与上述相反,使泥浆流动性降低并发生絮凝,导致粘土结合耐火浇注料的硬化。前者,一般称为解胶剂或减水剂,普遍采用含有钠离子的物质,如三聚磷酸钠等;后者,则称作絮凝剂或促凝剂,一般采用石灰、硅酸盐水泥、铝酸盐水泥和氢氧化镁等,即含有钙、镁离子的物质。
应当指出,在制备粘土结合耐火浇注料时,解胶剂与促凝剂是同时加人的,并相互发生作用。为了先使粘土解胶而便于施工,然后促凝硬化而形成强度,因此应选择迟效促凝剂,且用量要适当。
粘士结合耐火浇注料主要应用在加热炉、均热炉和铁水沟等热工设备上,并显示了优越性。但是,它的常温耐压强度较低,烘干强度也不高。为此,日本在配制粘土结合耐火浇注料时,掺加少量的高级耐火超细粉及其它外加剂,制成了高强度粘土结合耐火浇注料。另外,还研制成功粘土结合轻质耐火浇注料,可直接用于火焰炉的工作层,使用结果有待观察。
众所周知,铝酸盐水泥耐火浇注料在各国工业窑炉上,使用较为普遍,可以现场浇灌,也可以预制成型实现机械化筑炉,价格低廉,很有生命力。但是,中温强度较低,使用时易剥落,影响其推广。所以,不少国家采用适当的耐火粉料和外加剂,能使铝酸盐水泥用量降低和均匀分散,并可以减少用水量15~20%,这样则使浇注料的填充密度增大,中温强度提高,体积稳定性和耐磨性也均有改善。例如,日本采用上述方法制成了致密高强耐火浇注料,而且中温强度不降低,如图所示。
 耐火材料
从图中看出,致密高强铝酸盐水泥耐火浇注料养生一天后的常温强度比普通耐火浇注料的低一些,但烧后强度随着加热温度的升高而增加,普通耐火浇注料的中温强度却降低。另外,二者相比,致密高强耐火浇注料的体积密度是高10%左右,达到2.42~2.56克/厘米3,显气孔率降低约50%,1400℃高温抗折强度提高近3倍,喷砂法作的耐磨指数也提高3倍左右。
致密高强耐火浇注料主要用于高炉铁水沟、炉外精炼用喷枪、加热炉炉底和水冷管包扎等部位,使用寿命比普通耐火浇注料高1倍左右。
除此之外,采用A12O3为70~80%的铝酸盐水泥与氧化铝粉、刚玉和莫来石等材料配制成的高级耐火浇注料,中温强度也基本不降低,高温性能好,使用温度为1600℃左右,在炉外精炼设备、高炉热风炉的送风管系统和化工用高温转化炉等热工设备上使用,均获得了较好的效果。
在耐火浇注料中,掺加耐热钢纤维1~3%,能提高其高温强度、耐磨性和热震稳定性,使用寿命比普通耐火浇注料高1~3倍;另外,施工方法的改进与提高,也为促进耐火浇注料性能的改善和延长其使用寿命创造了条件。
水玻璃耐火浇注料的使用温度可提高到1400℃以上,其性能与磷酸盐耐火浇注料和耐火可塑料的基本接近,材料易得,价格便宜,施工简单,较有发展前途。另外,采用固体水玻璃作结合剂配制不定形耐火材料,使用十分方便,应当积极开发和推广。喷涂是提高窑炉使用寿命的重要技术措施,也是热工设备的新施工方法。因此,近年来耐火喷涂料发展较快,特别是用于熔炼炉的碱性耐火喷涂料和工业炉及烟肉等设备用的轻质耐火喷涂料,使用量较大。
喷涂可分为干法、湿法和火焰熔射法等三种,目前干法喷涂应用较多,火焰熔射法喷涂较有发展前途。所谓火焰熔射法喷涂就是物料流经丙烷和氧气所产生的高温火焰时呈熔融状态而喷射到喷补面上,这种料称为耐火熔射料。该喷补层与原衬体之间能形成牢固的整体,使用效果优良。
在窑炉不停产的情况下,有些国家采用耐火压入料进行修补衬里,也初见成效。
在能源普遍紧张的形势下,不定形耐火材料必将得到迅速发展,其上要方向是:1)采用复合结合剂和开发新型结合剂;
2)选用优良的基质原料,配制致密高强的新材料,以便在高温窑炉中广泛应用;3)开发轻质高强材料,直接用于火焰炉的工作村;
4)积极发展预制块和预制构件的生产,逐步实现机械化筑炉,降低劳动强度、缩短施工期,提高生产率;
5)施工机具、施工方法和使用技术的研究与开发。
综上所述便是郑州超裕耐火材料厂家,为大家叙述的有关于不定形耐火材料的分类及发展。