加入矽線石,這幾種高鋁磚的高溫使用性能明顯提高!

2021-01-19 找耐火材料網

熱風爐是高爐的主要附屬設備,隨著冶煉技術的不斷提高,熱風爐的風溫也隨之提高,出現了格子磚下沉、變形,爐牆不均勻下沉和開裂等問題。

熱風爐高鋁磚

王新權等以礬土、高鋁剛玉、棕剛玉、莫來石、矽線石、紅柱石、黏土為原料,製備出一種熱風爐用低成本、燒成溫度低的低蠕變高鋁磚。結果表明:高鋁磚中添加矽線石和紅柱石後,製品具有良好的體積穩定性。當低蠕變高鋁磚中w(Al2O3)=75%~80%時,高鋁磚具有最佳的結構和性能。

矽線石粉

董紅芹等也以莫來石、矽線石和α-Al2O3微粉等為原料,研製出熱風爐用低蠕變高鋁磚。結果表明:原料的雜質含量對材料的蠕變率有較大的影響,雜質含量越多,玻璃相也越多,導致材料的抗蠕變性能下降,因此製備低蠕變材料應選擇雜質含量低的原料,最好選擇電熔原料,本試驗中選用的電熔莫來石因晶體發育良好,有較少的晶界及晶界缺陷,因此減少了晶界滑移和由於晶界缺陷引起的蠕變。高鋁磚在氧化氣氛下燒結比在還原氣氛下燒結具有更高的荷重軟化溫度和更好的抗蠕變性能。

李紅央等以礬土、礬土剛玉、矽線石、黏土為原料,研製出熱風爐用高抗蠕變高鋁磚。結果表明:製品達到日本黑崎同類產品實物水平。將該高鋁磚應用於首鋼、馬鋼、太鋼等大型鋼鐵公司,使用結果表明:熱風爐中採用該低蠕變高鋁磚後,可加大風量,提高風溫,達到降低焦比、節約能源、提高高護利用係數、多產生鐵的效果。

陳世倫等以礬土、矽線石、SiO2微粉、剛玉、黏土為原料,經1500±10℃燒成後,製備出高爐熱風爐用低蠕變高鋁磚。謝長清以礬土、棕剛玉、電熔莫來石、白剛玉、矽線石、紅柱石、廣西維羅白泥為原料,以木質素磺酸鈣溶液為結合劑,經1490~1500℃燒成後,研製出熱風爐用低蠕變高鋁磚。

呂建江以礬土、矽線石和電熔白剛玉為原料,研究了矽線石加入量對高鋁磚性能的影響。結果表明:隨著矽線石加入量的增大,材料的燒後線變化率、顯氣孔率、重燒線變化率逐漸增大,荷重軟化溫度先增大後減小,在本試驗中,當加入量w(矽線石)=15%時,荷重軟化溫度最高,為1650℃。

李冬梅分別以電熔剛玉、棕剛玉、矽線石、α-Al2O3微粉、白泥為原料和以礬土、莫來石、板狀剛玉、矽線石、白泥為原料,分別經1530℃經10h和1500℃經8h燒成後,製備出牌號分別為DRL-145和DRL-130的熱風爐用低蠕變高鋁磚。結果表明:隨著矽線石加入量的增加,材料的耐壓強度、荷重軟化溫度和抗蠕變性能均提高。將研製的2種牌號的高鋁磚應用於攀鋼4高爐熱風爐,實際使用效果良好。

為了滿足高溫窯燒成帶及加熱爐爐襯蠕變要求,唐秋夏等以莫來石、電熔剛玉、矽線石和軟質黏土為原料,研製出蠕變率為-0.22%(在1550℃,0.2MPa,50h下)的低蠕變高鋁磚。結果表明:矽線石作為膨脹劑加入到基質中,燒成後的製品形狀規則、無裂紋和扭曲等現象,外形尺寸變化率幾乎為零,同時利用矽線石的莫來石化反應還增加了基質相中莫來石的含量,提高了材料的常溫性能和高溫性能。將該高鋁磚應用於上海耐火材料廠143m高溫隧道窯的燒成帶吊掛式窯頂,由於磚外形質量良好,尺寸公差較小,又採用同材質的耐火泥漿,因此確保了窯頂整體氣密性。

為了解決用於電爐頂、高爐內襯、鐵水罐的高鋁磚因承受高溫、熱衝擊、機械磨損等造成的使用壽命低的問題,謝祖培以高鋁礬石、矽線石和黏土為原料,研製出一種改性高鋁磚。該高鋁磚與原用高鋁磚的性能對比見表1。從表1中看出,該高鋁磚的耐壓強度、荷重軟化溫度和抗熱震性均有一定程度的提高。將該高鋁磚應用於120t魚雷式鐵水罐,實際使用結果表明:該磚侵蝕速度低,抗熱震性好,剝落、崩裂等現象減少,使用壽命遠遠超過原高鋁磚的。

吉飛等針對寶鋼鋼包內襯在二期連鑄生產後出現的高鋁磚連鑄包包壁粘渣、結殼、鼓突嚴重等降低鋼包使用壽命的現象,研製出含矽線石的微膨脹高鋁磚。該磚利用其微膨脹特性,提高了砌體的整體性和安全性,熔損速率也有所降低,在全連鑄下包齡可達到50次。

表1 高鋁磚性能對比礦業工程研究

不燒磚製備過程中因無需高溫燒成,故具有工藝簡單,能耗低,抗熱震性和抗侵蝕性良好等特點,用量逐年增加。其中,電爐煉鋼爐頂普遍採用這種不燒高鋁磚。但隨著超高功率電爐的發展,爐頂材料的使用條件日趨苛刻,現用不燒高鋁磚難以滿足使用條件,降低了爐頂的使用壽命。為此,成斌等以礬土、Al2O3粉、矽線石和蘇州土為原料,製備出抗侵蝕、高荷軟、抗剝落性優良的不燒電爐頂磚,並研究了其耐剝落性提高的機理。研究指出:在不燒電爐頂磚中引入黏土和矽線石,通過在不同溫度下發生的4次莫來石化反應,產生膨脹效應,從而抵消材料的高溫收縮。4次莫來石化反應分別是:

第一次是結合黏土中的高嶺石在1200℃左右時的莫來石化反應

3(Al2O32SiO22H2O)→3Al2O32SiO2+4SiO2+6H2O↑

第二次是高嶺石中分解出的SiO2在1200~1400℃範圍內與製品中的Al2O3反應

3Al2O3+2SiO2→3Al2O3·2SiO2△V≈10%

第三次是矽線石在>1545℃時的莫來石化反應

3(Al2O3SiO2)→3Al2O32SiO2+SiO2△V=7~8%

第四次是矽線石轉化時過剩的SiO2與製品中的Al2O3反應

3Al2O3+2SiO2→3Al2O32SiO2△V≈10%

4次莫來石化反應產生的體積膨脹抵消了製品在高溫時產生的收縮,提高了材料的體積穩定性,反應生成的莫來石的熱膨脹係數低於剛玉的,因此改善了材料的抗熱震性能。將研製的該不燒磚應用於某特鋼廠30t電爐上,使用結果表明:該磚的平均壽命為145次,最高爐役壽命可達210次,每噸鋼爐頂磚消耗量只有3.5kg,經濟效益十分顯著。

陳秀江引以礬土、莫來石、藍晶石、矽線石、鋯剛玉粉為原料,以工業磷酸為結合劑,也製備出不燒高鋁磚。結果表明:當加入量w(藍晶石+矽線石)=6%~9%時,高鋁磚經過1100℃至水冷條件下的熱震循環次數超過20次,抗渣性能不降低。配料經混煉、困料、成型、110℃乾燥、580±20℃熱處理後,無需燒成,即為成品。將該不燒高鋁磚用於大連鋼廠10t冶煉普碳鋼電爐的電爐頂,平均使用壽命超過160次,而普通電爐頂磚的使用壽命為80~90次。將該不燒高鋁磚用於哈爾濱電機廠5,8t軸承鋼、不鏽鋼冶煉電爐上,使用壽命不低於80次,而使用DL-80磚壽命僅為30次左右。實際使用結果表明:該不燒高鋁磚具有性能好、使用壽命長等特點,並且該磚無需燒成,降低了能耗。

通過以上作者的研究表明,在高鋁磚中添加矽線石,起到了提高材料的荷重軟化溫度,降低蠕變率,改善抗熱震性能的作用,其機理是矽線石在高溫下發生莫來石化,產生體積膨脹,燒成過程中的相變在顆粒周圍產生很多微裂紋,通過微裂紋增韌機理提高了材料的抗熱震性能和抗蠕變性能。同時,矽線石的莫來石化增加了高鋁磚的有益礦物相含量,改善了高鋁磚的組織結構,相變後形成的莫來石其結晶方向平行於原晶相界面,保持了原有的排列方式,在高溫荷載下能夠有效的抑制晶界滑移,有利於提高高鋁磚的抗蠕變性能。

此外,矽線石在燒成過程中,僅是部分轉化為莫來石,未轉化的矽線石在高溫作用下還可持續發生一次和二次莫來石化反應,產生體積的持續膨脹,能夠補償因晶界滑移、粘滯流動引起的收縮,進一步提高高鋁磚的抗蠕變性能。最後,以礬土為主要原料製備的高鋁磚,添加矽線石後,由於矽線石精礦比礬土熟料的雜質含量低,可降低低熔點物質的含量,也起到提高高鋁磚抗蠕變性能的作用。

相關焦點

  • 高鋁磚的等級劃分、性能、理化指標以及今後發展
    (1)高鋁磚的性能①耐火度高由於Al2O3含量多,耐火度一般在1750~1790℃。②荷重軟化點高因含雜質少,所以荷重軟化點高;高鋁磚的高溫性能與材料的微觀結構有關。其基質部分的耐高溫性能遠較顆粒部分低,在使用時熔渣首先熔蝕基質部分。因此可以採用改善調整材料的基質部分和結構來提高材料的高溫使用性能。
  • 高鋁磚的導熱性能及導熱係數
    高鋁磚的導熱性又是高鋁磚的導熱係數,高鋁磚的導熱性是什麼?通過高鋁磚傳遞熱量的能力,通常以導熱係數來表示,一般高鋁磚的導熱係數是多少?高鋁隔熱耐火磚的的導熱係數是平均溫度在(350±25)℃時,≤0.3-0.5[W/(m·k)]。
  • 磷酸鹽結合高鋁磚特性
    其高溫抗壓強度高,熱震穩定性較好,耐磨損率低。其主要特性如下。>磷酸鹽結合高鋁礬土熟料中含有大量的α~Al2O3,當它與磷酸相混合,在0℃~120℃時,開始結合,在124℃~427℃範圍內,生成磷酸鋁和焦磷酸鹽,在510℃時則大部分生成磷酸鋁,成為高鋁磚的連接骨料,AlPO4具有SiO2的空間骨架結構,[PO4][AlO4]均為四面體結構。
  • 高鋁磚的用途有哪些?
    高鋁磚是一種氧化鋁含量在48%以上的矽酸鋁耐火磚,高鋁磚主要以高鋁礬土為耐火原料,加入其他粉料、結合劑,經混煉進入制磚機壓製成型後,經乾燥後進入高溫隧道窯內燒制而成的耐火磚。高鋁磚的用途有哪些?高鋁磚因耐火原料廣泛,高鋁磚特性穩定,作為高溫技術領域的基礎材料,應用的行業有水泥、玻璃建材行業,鋼鐵冶煉行業、石油化工行業等;高鋁磚應用的高溫工業窯爐有高爐、熱風爐、電爐爐頂、鼓風爐、反射爐、迴轉窯內襯。此外,高鋁磚還可根據工業窯爐需求,加工製作平爐蓄熱式格子磚、澆注系統用的塞頭、水口磚等,也可根據客戶要求的圖紙生產加工成各種形狀的高鋁耐火磚。
  • 高鋁磚的單重是多少?
    高鋁磚的單重是多少?一塊高鋁磚的重量是多少?有些小夥伴在了解或購買高鋁磚時,都會問到高鋁磚的單塊重量是多少,下面我們就具體說下高鋁磚的單重。高鋁磚一塊高鋁磚的重量可能是2.3kg,也可能是5.8kg,也可能更大。為什麼高鋁磚的單重會不同?
  • 酸性氣體HCL對高鋁磚的侵蝕變化
    在侵蝕溫度和時間相同的條件下,隨著煤氣中HCL氣體濃度的增加,侵蝕後高鋁磚的失重率提高.當煤氣中HCL氣體濃度為0%時,高鋁磚的失重率只有0.63%;當煤氣中HCL氣體濃度為0.6%時,高鋁磚的失重率提高到1.73%;當煤氣中HCL氣體濃度為1.2%時高鋁磚的失重率進一步提高到2.23%.
  • 同樣的80含量高鋁磚在鋁熔煉爐裡的不同反應
    鋁熔煉爐的使用溫度是700~800 ℃。750 ℃時鋁液粘度為0. 104 Pa·s,與20 ℃時水的粘度( 0. 1 Pa·s)很接近,具有極強的滲透性。另外,鋁是很活潑的金屬,容易與高鋁磚中的SiO2等成分反應,造成高鋁磚的損毀。
  • 水泥窯用耐火磚品種、性能介紹和損毀分析
    高鋁磚屬於高級耐火材料,熱穩定性高,抗渣性較好。高鋁磚中Al2O3較多,接近中性耐火材料,能抵抗酸性渣和鹼性渣的侵蝕;且由於其中含有SiO2,所以抗鹼性渣的能力比抗酸性渣的能力弱些。這此特點,使高鋁磚主要用於砌築高爐、熱風爐、電爐爐頂、鼓風爐、反射爐,並可用於平爐蓄熱式格子磚、澆注系統用塞頭、水口磚等。在水泥生產領域,主要用於迴轉窯內襯。
  • 耐火材料用高鋁原料必須具備的性能及特性
    高鋁礬土幾乎可以應用於所有鋁矽系耐火材料,高鋁磚、粘土磚、高鋁澆注料等等都是採用高鋁礬土作為基礎主體材料,是所有耐火原材料裡應用最廣泛、用量最大的。電熔剛玉具有高純、緻密、高導熱、高強度、優良的抗侵蝕性能,耐酸鹼、高溫下體積穩定、氣孔率低等優點,主要用於生產高純剛玉製品。3、莫來石耐火材料工業用莫來石原料一般是人工合成,有價值的天然莫來石礦很少。合成莫來石主要由燒結法和電熔法製得。
  • 高鋁耐火磚的理化指標檢測計算公式
    因此,該磚為莫來石質磚,主要是莫來石晶體,呈針狀,形成交叉網絡結構,少量玻璃相充填其間,組織結構緻密,能承受應力、耐高溫、不易變形,具有良好的高溫強度。磚在窯內使用時再次重燒,產生二次莫來石,有利於提高熱穩定性和耐壓強度,也促進了荷重軟化開始溫度的提高,增強了承受窯爐荷重和操作過程中所產生的應力。在高溫下,不喪失結構強度,不發生軟化變形和坍塌,熱膨脹小,高溫下體積穩定。
  • 矽酸乙酯結合劑在耐火材料中的使用性能
    矽酸乙脂結合劑在耐火材料中的使用性能,矽酸乙脂結合劑是用四氯化矽(SiCl,和乙醇(CHOH)直接反應而製備成的水白色溶液,其化學反應式為:SiC1,+4CH3OH-(C2H3O)4Si+4HC1矽酸乙酯本身沒有結合能力。
  • 決定耐火材料的高溫使用性能的4個指標
    以下是決定耐火材料的高溫使用性能的4個指標:(1)耐火度耐火度是指材料在高溫作用下達到特定軟化程度的溫度,表徵材料抵抗高溫作用的性能。耐火度是判定材料能否作為耐火材料使用的依據。國際標準化組織規定耐火度達到1500℃以上的無機非金屬材料即為耐火材料。它與材料的熔點不同,是各種礦物組成的多相固體的混合物的綜合表現。
  • 欽州GH605高溫合金硬度及機加工性能
    5、還原性環境應用材料哈氏B系列改進過程中;在氧化還原複合環境中的哈氏C系列合金也在持續改進,其中哈氏C276合金由於更低的C,Si含量而一定程度上改進了焊接區域性能問題,但是仍舊不太滿意,加上加工性能沒能加大改善;而哈氏C22材料較徹底解決了焊接區域的耐腐蝕問題,加工性能問題,更主要是在材料成本不提高的基礎上解決的,所以哈氏C22材料是哈氏C系列中性價比高的材料,以後必將更大批量的應用
  • 耐火材料常用外加劑的詳細分類及性能作用
    耐火材料常用外加劑的詳細分類及性能作用,耐火材料外加劑主要是幫助結合劑發揮強化效應,可以起到改進耐火材料某些性能的作用,它可以是單一物質,也可以是複合物質,但均要求摻量少,不良影響少。常用的有穩定劑、促凝劑、抑制劑、增塑劑和膨脹劑等。
  • 幾種常用改善麵包蛋糕性能風味的乳化劑特點
    幾種常用改善麵包蛋糕乳化性能的乳化劑的特點食品乳化劑是新型食品工業改良劑,知道其HLB值-可用作O/W型(油/水型)乳化劑,還是可用作W/O型(水/型)乳化劑;根據乳化劑這種變化我們可以用其改良麵包蛋糕、月餅饅頭、酥餅麻花等糕點糕餅的品質問題。
  • 高電壓=循環性能差?這次我們說不!
    但是隨著充電電壓的提高也會導致正極材料/電解液界面的穩定性降低,引起副反應的增加,嚴重影響鋰離子電池的循環性能,為了解決三元材料高電壓下穩定性差的問題,表面包覆、單晶和電解液添加劑是最為常用的幾種方法。
  • 德耐隆談磷酸鐵鋰動力電池的高低溫性能
    研製高低溫電解液成為一種解決磷酸鐵鋰動力電池高、低溫下電化學性能問題的有效方法[4-10]。在這些方法中,雙草酸硼酸鋰(LiBOB)[4-5]具有良好的熱穩定性、對水分敏感度低、在正極表面有良好的成膜性,能改善電池的高溫性能。FEC[10]具有良好的負極成膜性可改善電池低溫性能。然而,在電解液中同時加入LiBOB和氟代碳酸乙烯酯(FEC)製備磷酸鐵鋰動力電池高低溫電解液的研究卻少有報導。