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耐火材料行業動態

大、中、小型高爐應分別采用哪種性能指標的鐵溝耐火澆注料v

鐵溝耐火澆注料一般為超低水泥耐火澆注料,也有用低水泥或無水泥耐火澆注料的。 在國內外,高爐出鐵溝也有用自流耐火澆注料、現場無攪拌耐火澆注料、摻加有機抗爆劑耐火澆注料和免烘烤耐火澆注料等,其特點是施工方便和烘烤安全。
高爐出鐵溝是高溫鐵水或熔渣流經的通道,其耐火襯里應具有下列特性:
(1)耐鐵水和熔渣的侵蝕和沖刷能力強;
(2)抗熱震性好,重燒體積變化小;
(3)抗氧化能力強;
(4)容易施工,可快速烘烤不爆裂,便于修理和拆除;
(5)使用時,不產生有害氣體,不粘渣鐵,壽命長。
 這幾個特性是相輔相成的,應互為兼容。
我國高爐出鐵溝過去一般用黏土熟料、焦粒、軟質黏土和焦油瀝青搗制而成,通鐵量少,修補頻繁,勞動強度大,污染環境;后來,采用AI2O3-SiC - C質搗打料,通鐵量顯著提高,但勞動強度大;到80年代后期,開發了 AI2O3- SiC - C質超低水泥耐火澆注料。該類澆注料一般用致密白剛玉、亞白剛玉、棕剛玉、優質高鋁熟料、碳化硅和鱗片石墨等材料,再摻加超微粉、結合劑和外加劑配制而成。其性能,見表1。表中,高中檔產品適用于大、中型高爐出鐵溝,中低檔產品則適用于中、小型高爐出鐵溝或渣溝。
化學成分基本相似,但性能有較大區別。高檔品的主體材料為電熔致密白剛玉,中檔品的為電熔棕剛玉,低檔品的則為優質燒結礬土熟料;隨著加熱溫度的升高,各檔次產品的強度也隨之增大,與其烘干強度相比,一般提高1~3倍。
鐵溝耐火澆注料系致密型材料,生產工藝要求筑村后應快速烘干,以滿足高爐出鐵的需要。因此,在耐火澆注料中,必須摻加快于劑或防爆劑,以適應快速烘襯的要求??旄蓜┲饕袖X粉和乳酸鋁等,防爆劑主要有聚苯乙烯纖維和炭纖維等。在國內外,應用最多的為金屬鋁粉。應當指出,鐵溝料中添加快干劑和防爆劑后,可做成免烘烤鐵溝料。
摻加鋁粉的鐵溝耐火澆注料,與水混合后發生放熱反應,生成氫氧化鋁凝膠并逸出氫氣。其反應式如下:
2Al + 6H2O→2Al( OH )2 + 3H2↑
當反應中有氫氧根同時存在時,將會生成復合離子,使產物具有可溶性并加速其反應:
Al(OH)3 + OH- →〔〔Al(0H)4〕-
澆注料養護時間與其發熱和脫水的關系。
澆注料成型后4h左右,鋁粉與水開始反應,在5 ~6h時反應劇烈,放熱較多,使料溫達到70℃左右。同時,產生的大量氫氣逸出,使料的脫水加快,養護10h,水分脫掉約為17%,可使烘烤時間縮短。又由于氫氣的逸出,使澆注料內部形成均勻的微小開口氣孔,有利于澆注料中的水分暢通排出。因此,摻加鋁粉的鐵溝澆注料,可實現快速烘烤而較少發生爆裂現象。
澆注料未加鋁粉的澆注料,100nm的氣孔較多,1000 ~ 5000nm的氣孔較少,摻加鋁粉的澆注料,前者顯著減少,后者明顯增多,即微小的氣孔增加,有利于水分的排除。
摻加鋁粉的鐵溝耐火澆注料,其透氣度比未加鋁粉的提高幾十倍,因此有利于快速烘烤干燥;同時,鋁粉與水作用產生放熱反應,將促進超微粉、黏土凝聚結合的發展,從而提高其強度。Al(OH)凝膠的產生,也對強度有重要作用。另外,為了提高鐵溝耐火澆注料的中溫強度,還摻加0.7% . 1.5%的中溫增強劑,使抗折強度提高近一倍。這樣,該種澆注料方可滿足高爐出鐵溝1000 ~1500℃的反復作用,而溝襯不發生開裂和剝落,從而提高其使用壽命。
應當指出,在AI2O3 - SiC- C質超低水泥耐火澆注料中,摻加鋁粉,不但起防爆和增強的作用,而且起防氧化的作用。摻加鋁粉時,應根據基質料的具體情況,合理選擇鋁粉的品種、細度及其用量,同時應與養護溫度相適應。否則,將造成不利后果,甚至帶來災難性的事故。例如,鋁粉用量多,養護溫度高,鋁粉與水反應產生大量氫氣,來不及排除時,將使襯體發生裂縫或爆炸塌落。
進入20世紀90年代,鐵溝耐火澆注料有了重大發展,主要表現是品種多樣化,能滿足現代大、中、小型高爐出鐵溝的需要;質量上有較大提高,特別是烘干強度提高顯著,其他性能也有明顯改善。其主要技術措施是,采用復合的高效減水劑和超微粉,摻加金屬硅等外加劑,嚴格控制骨粉料的質量及級配等。
烘干強度有較大提高,燒后線變化一般呈膨脹狀態,即或是收縮,其值也是較小的。
在中、小型高爐出鐵溝上,一般采用傳統的溝料搗制較多,也有用Al2O3 - SiC - C質搗打料的。Al2O3 -SiC-C質搗打料的主體材料為電熔棕剛玉和優質高鋁礬土熟料等,使用壽命比傳統溝料的提高較多,但施工勞動強度大。因此,在中、小型高爐出鐵溝和出渣溝上,正廣泛推廣鐵溝耐火澆注料。
中型高爐出鐵溝用的耐火澆注料,其主體材料為電熔棕剛玉和優質高鋁礬土熟料,并摻加超微粉、結合劑及外加劑等。該類澆注料的性能和使用部位。
小型高爐出鐵溝用的超低水泥耐火澆注料,其主體材料為優質高鋁礬土熟料或黏土熟料。為了提高抗渣性,在基質料中摻加電熔棕剛玉粉或氧化鋁粉。耐火骨料最大粒徑為10mm,一般用量為68% ~70%;耐火粉料用量為5% ~12%,且不得用黏土熟料作耐火粉料;SiC用量一般為5% ~15%,碳的用量為2%~5%;活性SiO2或a - Al2O3超微粉用量為4%~ 6%;軟質黏土用量為3%~ 5%;鋁酸鹽水泥用量為1% ~ 3%;高效分散劑用量一般為0.2% ~0.4%,水用量為5% ~7%。同時,應摻加快干劑和中溫增強劑,以利于快速烘烤溝襯和提高其使用壽命。
化學成分與大、中型高爐出鐵溝澆注料的基本相似,由于主體材料品級和質量上的差異,其性能明顯下降。即或如此,該類澆注料也能滿足小型高爐出鐵溝的需要,并且施工方便,價格低廉,能延長其壽命。
鐵溝耐火澆注料是高技術耐火澆注料,其配制工藝講究,性能優良,可顯著提高溝襯的使用壽命。關鍵問題是,必須嚴格控制施工水用量,精心操作,精心烘烤,精心維護,方可達到預期的目的。


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