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耐火預(yù)制件具有現(xiàn)場(chǎng)施工方便、快捷、使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn),在高溫工業(yè)爐窯領(lǐng)域的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。耐火預(yù)制件的生產(chǎn)工藝過(guò)程相對(duì)比較簡(jiǎn)單,基本上是按配料、攪拌、成型、烘干等工序過(guò)程進(jìn)行。但在生產(chǎn)過(guò)程中常常會(huì)遇到一些問(wèn)題,本文主要對(duì)生產(chǎn)中常見(jiàn)的問(wèn)題及處理方法進(jìn)行探討。

1.礬土熟料中雜質(zhì)的粉化

礬土熟料是耐火材料常用的耐火原料之一,其質(zhì)量的好壞對(duì)耐火制品的性能產(chǎn)生很大的影響。鋁礬土熟料即礬土熟料是用鋁土礦經(jīng)過(guò)高溫煅燒制成的,其Al2O3含量應(yīng)大于50%。產(chǎn)品中的雜質(zhì)含量不超過(guò)2%,不得混入石灰石、黃土及高鈣與高鐵等外來(lái)夾雜物。由于礬土生礦的地質(zhì)分布特點(diǎn),常常與石灰石、黃土等伴生,倘若煅燒后揀選不充分,礬土熟料中就會(huì)混入石灰石等雜質(zhì),一旦用于耐火預(yù)制件中,經(jīng)過(guò)加水?dāng)嚢?、成型烘干、燒成或使用的過(guò)程中,由于石灰石的粉化致使制品局部出現(xiàn)凹坑缺陷,不但影響制品的外觀質(zhì)量,而且影響制品的內(nèi)在質(zhì)量。因此,在礬土熟料使用之前,需進(jìn)行粉化率的檢驗(yàn),采用的方法是,取重量為M1的礬土熟料顆粒(粒度+3 mm),放入水中浸漬一段時(shí)間,然后在110℃溫度下烘干,過(guò)3 mm的篩網(wǎng)后稱(chēng)得篩上顆粒重量為M2,則粉化率可表示為:

粉化率(%)=(M1-M2)/M1×100%

以粉化率不超過(guò)0.20%為宜。如測(cè)得的粉化率偏高,為了保證產(chǎn)品的質(zhì)量,需要對(duì)該批原料進(jìn)行預(yù)處理,可采用先用水浸漬,經(jīng)過(guò)烘干、篩分處理后再使用。

2.棕剛玉的粉化

在不定形耐火材料中,采用剛玉作耐火骨料和粉料,應(yīng)用越來(lái)越多,并取得顯著效果。剛玉一般是用工業(yè)氧化鋁或鋁土礦經(jīng)燒結(jié)或電熔后制成的,包括白剛玉、亞白剛玉、板狀剛玉、高鋁剛玉、棕剛玉等。其中棕剛玉是以輕燒高鋁料、煤和鐵屑為主要原材料,采用電熔的方式進(jìn)行冶煉生產(chǎn)的。冶煉工藝分為脫殼爐和傾倒?fàn)t兩種,脫殼爐生產(chǎn)的料不同部位結(jié)晶程度差別較大,同時(shí)鐵分布的部位較寬。傾倒?fàn)t生產(chǎn)的棕剛玉,質(zhì)量均勻,體密好,但正由于質(zhì)量均勻,所以分級(jí)少,綜合指標(biāo)可能稍差。根據(jù)生產(chǎn)實(shí)踐的情況來(lái)看,脫殼爐生產(chǎn)的棕剛玉粉化幾率要比傾倒?fàn)t生產(chǎn)大得多。若使用粉化率高的棕剛玉生產(chǎn)預(yù)制件,經(jīng)高溫?zé)珊?制品的表面局部發(fā)生粉化崩裂,不但影響制品的質(zhì)量,而且造成燒成合格率大大降低,增加生產(chǎn)成本。由于使用粉化率高的棕剛玉存在嚴(yán)重的質(zhì)量隱患,因此有必要對(duì)其進(jìn)行粉化率的檢測(cè)。

目前尚無(wú)粉化率的檢測(cè)方法和標(biāo)準(zhǔn),本文采用的方法有以下兩種:

定性檢測(cè)：即每進(jìn)一批棕剛玉,按某一配方預(yù)制成型一塊制品,烘干后進(jìn)行低溫600℃或1 000℃燒成,看其是否發(fā)生崩裂現(xiàn)象,以此判斷該批棕剛玉是否粉化。

定量檢測(cè)：取重量為M3的某一粒度樣品,一般以粒度3~1 mm為宜,用高壓鍋水煮60 min(或在電爐中經(jīng)過(guò)1 000℃×1 h處理),烘干后觀察其顆粒顏色和粒度變化情況,經(jīng)過(guò)1 mm的篩網(wǎng),篩上料的重量記為M4,則粉化率可表示為:

粉化率(%)=(M3-M4)/M3×100%

以檢測(cè)的粉化率不超過(guò)0.10%為合格,對(duì)于不同的耐火制品,粉化率控制的標(biāo)準(zhǔn)可以有差別。

3.含硅微粉的鎂鋁質(zhì)預(yù)制件的上漲分層

在含硅微粉的鎂鋁質(zhì)預(yù)制件生產(chǎn)的過(guò)程中,經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)成型面上漲,致使制品分層的現(xiàn)象,這將嚴(yán)重影響耐火制品的使用壽命和成品率。SiO2微粉有兩種:一種是用高純硅石制成的,另一種是生產(chǎn)金屬硅或硅鐵的副產(chǎn)品。通常耐火材料中使用的硅微粉指后者,它呈中空球狀,有活性,不團(tuán)聚,填充性好,在常溫下有火山灰反應(yīng),高溫下與Al2O3生成莫來(lái)石,均有利于澆注料強(qiáng)度的提高。但它必須有穩(wěn)定的理化性能,否則將影響產(chǎn)品的使用性能。在耐火預(yù)制件生產(chǎn)過(guò)程中經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)由于原料中硅微粉的批次更換,致使制品的成型性能發(fā)生波動(dòng)。其中表現(xiàn)最為明顯的就是成型后的制品出現(xiàn)上漲分層。

對(duì)上漲分層問(wèn)題處理的方法是：首先將使用的硅微粉進(jìn)行篩分,以均化其成分;其次,在混料的過(guò)程中,增加緩凝劑的加入量,適當(dāng)提高加水量,同時(shí)適當(dāng)延長(zhǎng)濕攪拌時(shí)間,然后成型;最后適當(dāng)降低制品的養(yǎng)護(hù)溫度,這樣基本上可以使問(wèn)題得以解決。

4.含鋁微粉的剛玉尖晶石質(zhì)預(yù)制件的泛水

在不定形耐火材料生產(chǎn)中,-αAl2O3微粉也是一種常用的耐火粉料之一。-αAl2O3超微粉系用工業(yè)氧化鋁煅燒后制成的。其特點(diǎn)是分散性好,顆粒小,高溫下易于燒結(jié)且體積效應(yīng)小等。在生產(chǎn)中經(jīng)常出現(xiàn)含鋁微粉的剛玉尖晶石質(zhì)預(yù)制件,成型后在養(yǎng)護(hù)的過(guò)程中,成型面出現(xiàn)一層乳白色的液體和蜂窩狀的凹坑,并伴有氣泡從凹坑中溢出,清除成型面上的液體后發(fā)現(xiàn),成型面基本上全部由粉料組成,這種現(xiàn)象稱(chēng)為“泛水”現(xiàn)象,成型面上粉料層的厚度因泛水程度的不同而異。

泛水問(wèn)題在冬季表現(xiàn)得更為明顯,它給耐火預(yù)制件帶來(lái)嚴(yán)重的質(zhì)量隱患,致使制品的組織結(jié)構(gòu)不均勻,強(qiáng)度低,抗熱震和侵蝕性能下降,使用壽命偏低。經(jīng)過(guò)大量的調(diào)查分析發(fā)現(xiàn),泛水與所用原料鋁微粉中金屬氧化物K2O、Na2O的含量有一定的關(guān)系。當(dāng)含量在0.2%以上時(shí),用這種鋁微粉所混的料成型預(yù)制件,基本上沒(méi)有泛水現(xiàn)象的發(fā)生;當(dāng)含量在0.1%以下時(shí),所混的料用于預(yù)制件的生產(chǎn),必定發(fā)生泛水現(xiàn)象,甚至相當(dāng)嚴(yán)重。

對(duì)于泛水問(wèn)題,可以通過(guò)以下幾種方法來(lái)緩解或解決。①在正常加水量的基礎(chǔ)上,適當(dāng)降低0.1~0.3個(gè)百分點(diǎn);②調(diào)整緩凝劑和促凝劑的加入比例,適當(dāng)增加促凝劑的比例,同時(shí)減少緩凝劑的比例;③適當(dāng)提高成型后的養(yǎng)護(hù)溫度;④在混料時(shí),加入少量的電熔鎂砂細(xì)粉,加入量以不超過(guò)0.5%為宜。

5.預(yù)埋吊鉤預(yù)制件的高溫處理

預(yù)埋吊鉤的預(yù)制件高溫處理也是耐火預(yù)制件生產(chǎn)中常常遇到的問(wèn)題之一。這里所說(shuō)的高溫處理溫度指在1100℃以上。因此不能像平常一樣,直接進(jìn)行燒成,而應(yīng)當(dāng)采取一定的防護(hù)措施來(lái)避免金屬吊鉤的燒成氧化。

為此首先用和吊鉤一樣粗細(xì)的鋼筋段進(jìn)行試驗(yàn),試驗(yàn)了3套方案:埋炭;鋼筋段外涂防氧化涂料;用耐火棉把鋼筋段包好,然后用澆注料作為外部防氧化層。

在高溫爐中燒制,試驗(yàn)結(jié)果:埋炭燒成的鋼筋完好無(wú)損;涂防氧化涂料的鋼筋斷氧化最為嚴(yán)重;澆注料作外部防氧化層的鋼筋段,由于澆注料在燒成過(guò)程中出現(xiàn)微裂紋而發(fā)生部分氧化,氧化層厚度為1~2 mm。

由此可見(jiàn),進(jìn)行埋炭處理是最佳的選擇。在埋炭處理時(shí),需要注意的是,可以根據(jù)預(yù)制件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)進(jìn)行局部或全部埋炭處理。