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隨著科技的不斷發(fā)展與進步,加熱爐的設計思路發(fā)生了很大變化,節(jié)能、環(huán)保成為新爐型開發(fā)的主題,諸如蓄熱式加熱爐等新的爐型應運而生。隨著加熱爐結構的更新,作為加熱爐主體材料--耐火材料的保溫性能備受人們的關注。新型的加熱爐不但要求耐火材料有良好的高溫性能,而且要求耐火材料有較小的體積密度和導熱系數(shù)。輕質莫來石澆注料就是一種既具有優(yōu)良的高溫性能,又有比較好的保溫隔熱效果的耐火材料。由于它采用優(yōu)質的合成原料,以低水泥或微粉的形式結合,所以它可以直接應用在與火焰接觸的高溫部位。

2試驗研究

2.1輕質莫來石骨料的選擇

輕質莫來石骨料作為澆注料的主要組成部分,對澆注料的性能指標有著至關重要的影響,對它的選擇應該認真進行。首先選擇正規(guī)的有質量保證的廠家供貨。其次,由于輕質骨料體積密度、耐壓強度的檢測方法存在差異,所以原料不僅應檢測輕質骨料的指標,而且應進一步檢測用這種骨料生產(chǎn)的澆注料的指標,這樣對于判斷原料的質量優(yōu)劣是非常必要的。適當提高骨料的臨界粒度有利于增強澆注料的耐壓強度,但如果臨界粒度過大,將會對材料的施工性能帶來不利的影響,通過試驗我們確定臨界粒度為12mm。顆粒與細粉之比應控制在65%

~70%B32%~40%比較合適。主要原料的化學組成見表1。

2.2水泥的選擇

因為這種澆注料使用在加熱爐的高溫部位,使用溫度約1350e,所以應該選擇性能優(yōu)異的純鋁酸鈣水泥,其Al2O3含量一般應大于70%。如果水泥的雜質含量較高,在高溫下易與澆注料反應產(chǎn)生低熔物,將會影響澆注料的高溫使用性能。其加入量一般控制在5%~10%為宜。加入量過大會降低澆注料的中溫強度,在高溫時將會對澆注料的高溫強度和耐剝落性能產(chǎn)生不利影響。

2.3微粉的選擇

輕質澆注料和致密澆注料相比,輕質澆注料的流動性能較低,特別是這種使用在高溫部位的澆注料,由于使用條件的制約,一些細粉的添加量和添加品種受到一定程度的限制。為了增強這種澆注料的流動性能,采用加入復合微粉的形式。通過對比試驗后認為,只加入單一的氧化鋁微粉或者硅微粉,很難使這種澆注料達到良好的流動性和使用性能,為此選擇兩種微粉復合加入。為了提高澆注料的施工性能和高溫強度指標,我們增加了超細粉的加入量,綜合考慮超細粉總量控制在10%~18%比較合適。

2.4藍晶石加入量的確定

由于輕質澆注料骨料致密性能較差,如果配比控制不當,易造成澆注料高溫線收縮增大,使?jié)沧⒘显诟邷厥褂脮r容易產(chǎn)生裂紋和剝落,嚴重影響澆注料的高溫使用性能,為此我們加入適量的藍晶石來控制澆注料的線變化,其加入量以4%~6%為宜。
2.5影響澆注料性能的因素

2.5.1輕質骨料品種和體積密度的影響

同一品種的原料體積密度較大的輕骨料,其澆注料有較高的耐壓強度和抗折強度。不同廠家的生產(chǎn)工藝不同,輕骨料本身的強度也有較大的差別,選擇何種原料應該通過檢驗澆注料試塊來決定。輕質莫來石澆注料的主要技術指標見表2。

2.5.2水泥加入量對強度的影響

提高水泥加入量會明顯提高澆注料的常溫強度,但由于鋁酸鈣水泥中含有較多的氧化鈣,使?jié)沧⒘显诟邷叵庐a(chǎn)生數(shù)量較多的CA6、CAS2等晶相,容易對澆注料的中溫、高溫強度,以及耐剝落性能帶來負面的影響,所以水泥的加入量應以5%~10%較為適宜。

3應用

研制的輕質莫來石澆注料,于2001年在青島鋼鐵公司新高線蓄熱式加熱爐上批量應用,用量為100t,使用部位為蓄熱室整體內(nèi)襯,澆注厚度300mm~400mm,該澆注料長期使用溫度為1350℃。

正常使用中澆注料要經(jīng)受溫度冷熱交替變化的影響,以及高溫氣流的沖刷、磨損,施工時加水量為18%~19%。經(jīng)過兩年多來的使用證明,這種澆注料有較好的施工性能,高溫強度較高,有較低的導熱系數(shù)和良好的保溫性能。由于使用部位頻繁的熱交換,溫度變化大,也證明這種澆注料有優(yōu)越的熱震性能。

4結論

(1)選用優(yōu)質的輕質莫來石骨料為主要原料,加入適量的超細粉,采用低水泥結合的方式可以生產(chǎn)出優(yōu)質的輕質莫來石澆注料,這種澆注料可以直接應用在加熱爐的高溫部位。

(2)不同體積密度的輕質骨料對澆注料的指標有較大的影響,使用何種牌號的原料應慎重選擇。

(3)通過使用可以證明,這種澆注料有較好的流動性能、耐剝落性能和保溫性能,適合應用在加熱爐高溫部位。對提高爐體的使用壽命,降低加熱爐體導熱系數(shù),提高熱效率有比較明顯的效果。