在本站以往的文章中,我們曾對藍晶石在耐火澆注料中的應用及發展做過一個簡單的介紹,詳見:在這幾種耐火澆注料中加入藍晶石,性能蹭蹭蹭上漲!,本期,我們就藍晶石在其他不定形耐火材料,例如噴塗料、可塑料、耐火泥中的應用發展,繼續為大家說明:
1、噴塗料
噴塗料是一種利用氣動工具以機械噴射方法施工的不定形耐火材料,噴塗施工方法解決了普通施工方法在複雜或異型部位無法操作的難題。噴塗料已經作為冶金、水泥、石油和化工等工業窯爐的內襯材料而廣泛使用。
礬土基噴塗料具有氧化鋁含量高、耐火度高、強度大和耐磨性好等特點,但在高溫下使用時常常由於收縮導致材料解體。為此,作者等以礬土、棕剛玉、葉蠟石、藍晶石為原料,以鋁酸鈣水泥和矽微粉為結合劑,製備出高溫下體積穩定的礬土基噴塗料,並研究了藍晶石加入量和粒度對礬土基噴塗料性能的影響。結果表明:藍晶石原礦的引入,抵消了基體材料的高溫收縮,改善了材料的高溫使用性能,延長了材料的壽命。當礬土基噴塗料經過1300℃和1500℃熱處理後,試樣的線收縮率隨著藍晶石含量的增加而減小。綜合考慮線收縮率、常溫抗折強度和耐壓強度,當礬土基噴塗料中藍晶石加入量為w(藍晶石)=10%時,材料具有最佳的性能。在粒度方面,礬土基噴塗料經過1300℃和1500℃熱處理後,試樣的線膨脹率隨著藍晶石粒度的增大而增大。礬土基噴塗料經過1000℃、1300℃和1500℃熱處理後,試樣的常溫抗折強度和耐壓強度隨著藍晶石粒度的增大而減小。粗粒藍晶石莫來石化的結束溫度要高於細粒藍晶石的。
高爐在冶煉過程中,爐身部位的爐襯既受到含塵煤氣流的機械衝刷和熱力衝擊,又受到煤氣中鹼金屬元素及其他元素的化學侵蝕,使用環境非常惡劣,因此應用於此部位的耐火材料需要具有良好的低溫和高溫強度及耐磨性能、良好的抗熱震性能和抗侵蝕性能等。秦巖等以耐磨性能高的電熔剛玉作為高爐噴塗料的主材質,添加SiC提高材料的抗渣性能,添加藍晶石促進莫來石的生成和燒結,以SiO2微粉、Al2O3微粉和純鋁酸鈣水泥為結合劑,並添加適量的增粘劑、抗氧化劑和減水劑,研製出一種高爐用鋁碳化矽質噴塗料。藍晶石的引入,不但提高了材料的強度,改善了材料的抗熱震性能、抗渣侵蝕性能和耐磨性能,而且減少了材料經過1500℃熱處理後的線收縮率,增加了材料的體積穩定性。孟慶民等[51]的研究表明:高爐噴塗料中Fe2O3的含量越高,材料抗CO的侵蝕能力越差。因此在製備高爐用噴塗料時,應儘量降低原料中Fe2O3的含量,以便提高材料抗CO侵蝕的能力和延長爐襯壽命。
2、可塑料
可塑料是由一定級配的耐火骨料、黏土細粉、水及化學結合劑按照一定比例經過充分混練而成的泥坯狀或泥團狀的具有一定黏性和可塑性的不定形耐火材料,多以搗打、震動的方法進行施工。與經過燒結的定形耐火材料和其他不定形耐火材料相比,可塑料具有更優的抗熱震性能。可塑料主要作為鋼鐵工業中的各種加熱爐、均熱爐、退火爐、燒結爐以及電爐頂等的襯體材料使用。
礬土基可塑料是一種高鋁質可塑料,具有較高的強度和耐火度以及優異的耐熔鐵、熔鋼、熔渣侵蝕性能,主要應用於點火爐、焚燒爐和燒嘴等。俄羅斯的一項研究表明:採用大安那多爾斯克耐火材料股份有限公司生產的礬土基可塑料在馬格尼託哥爾斯克鋼鐵股份有限公司及亞速鋼廠的350t鋼包中製備了包襯。在澆鑄第3次時,材料由於收縮在包底中出現裂紋,導致包襯使用壽命嚴重下降。因此,有必要向可塑料中加入可以補償其收縮的材料。為此,俄羅斯的科技工作者研究了藍晶石精礦對礬土基可塑料性能的影響。結果表明:當加入量w(藍晶石)=8%時,礬土基可塑料在使用過程中具有良好的體積穩定性。將研製的該可塑料應用於大型鋼包內襯,提高了鋼包的使用壽命。
焦寶石基可塑料具有良好的抗剝落及耐渣侵蝕性能,適用於高溫區段爐襯,主要應用於均熱爐、加熱爐和燒嘴等。與礬土基可塑料相比,成本較低。以焦寶石、葉蠟石、藍晶石、礬土細粉、黏土和硫酸鋁等為原料,研製出一種焦寶石基可塑料。結果表明:藍晶石抵消了黏土在高溫下的收縮,使材料在110℃~1300℃溫度範圍內具有良好的體積穩定性(圖1)。在本試驗條件下,當加入量w(藍晶石)=10%時,材料具有最佳的性能。將研製的這種焦寶石基可塑料應用於國內某鋼鐵廠加熱爐低溫段爐頂和煙道,實際使用結果表明:使用效果良好,未發生損壞現象。因此,這種焦寶石基可塑料可部分替代礬土基可塑料,起到節約成本、降低能耗的作用。
圖1不同熱處理溫度後試樣的線變化率
3、耐火泥
耐火泥又稱火泥或接縫料,由耐火粉料、結合劑和外加劑組成,用作耐火製品砌體的砌縫材料。耐火泥除作砌縫材料外,也可以採用塗抹法或噴射法用作襯體的保護塗層。
王錫林等研究發現,在耐火泥中引入藍晶石後,當其加入量超過一定量時,隨著藍晶石加入量的增加,材料的燒成收縮率雖減小,但材料的使用效果逐漸變差。將研製的含有藍晶石的耐火泥在山西太原重型機器廠冶煉鑄鋼一廠進行試用,結果表明:電弧爐爐頂的砌築性能良好,爐頂的使用壽命由原來的25~30次提高到40多次,原因是耐火泥的高溫粘接性提高,確保了爐頂的整體性,從而提高了爐頂的使用壽命。該耐火泥不但能起到粘結耐火磚的作用,還能作為塗層材料使用。王錫林等經過改進,將這種耐火度高、高溫粘結性好、抗熱震性好的含有藍晶石的耐火泥漿塗覆於局部溫度過高的耐火磚表面上,結果表明:耐火泥漿的使用效果較好,爐頂的使用壽命增至51次。