加热炉用耐火材料的显著发展之一,是以可塑料、浇注料等不定形耐火材料代替耐火砖。这种新型耐火材料的优点是:施工方便,避免了施工中砖型多的问题。施工方法易于掌握,不需要专门的技工,施工时扬尘少。耐剥落性好,可用于操作条件苛刻的部位。形状复杂的炉体部分,如出料口、炉顶下压处等,用砖时易坏,用可塑料整体捣制时寿命较长。
70年代后期以来,粘土结合浇注料的应用发展很快,这和浇注料由耐火骨料、细粉、生粘土、化学分散剂和促凝剂组成,可浇注施工,既具有可塑料的高温性的特点,又避免了施工不便的缺陷,在生产中得到了广泛应用。用粘土结合浇注料构筑的加热炉一般使用寿命为3—5年。炉墙大都为现场浇注,炉顶有现场浇注或预制件。采用新型弹性节挂锚固系统的预制粘土结合浇注加热炉炉顶,结构合理,施工简便,性能优良,特别适合于大跨度(L>10m)加热炉炉顶使用。
为了降低加热炉的热耗,研制了轻质浇注料。通常用于配制轻质浇注料的轻质骨料有硅藻土、蛭石、珍珠岩等。这些材料熔点较低,一般作隔热保温材料。现有的轻质粘土熟料大都只能用于1300℃以下的温度范围,而氧化铝空心球价格昂贵,仅用于高温特殊部位。为此,研制了以低争;化铝含量、高耐火度的粘土为主,配以烧结性好,具有膨胀作用的粘土和轻质填料的新型轻质粘土骨料。用这种轻质骨料配制成的浇注料具有良好的高温性能。现时使用的浇注料Al2O3含量达50%、65%、83%,SiO2含量相应为4l%、30%、79%。最高使用温度达1650℃,1400℃时的耐压强度达30—35MPa。线变化率:燥后甚微;高温烧成后﹣0.8%—0.2%。现以坑式加热炉用高铝浇注料为例来说明其生产与使用过程。
原料的性能直接影响到浇注料的使用性能,因此应选用化学纯度高、杂质含量少,高温体积稳定的一级矾土熟料和一级焦宝石作基料,用大于525号矾土水泥作结合剂。
浇注料在使用过程中容易出现松散,这主要是由于300—1200℃时,结合水和结晶水析出使浇注料内部组织结构疏松并生成大量孔隙,弥补中温强度低的办法有3种:(1)添加α—A12O3,使之与CaO、CA反应,引起体积收缩,改善中温强度;(2)加入适量软质粘土作烧结剂。它具有促进液相生成和液相烧结的作用,可使物料陶瓷结合提前生成,防止或改善组织结构的变化,其加入量以不大于6%为好;(3)为改善物料在烧结过程中产生体积收缩,试用了多种能在高温下产生膨胀效应的添加剂。
综上所述,确定浇注料的配比(%):矾土熟料47,焦宝石30,≤0.088mm粘土12,矾土水泥11,外加微膨胀剂2—3,减水剂2,水分9,烧结剂6。该浇注料浇注后,在潮湿环境下自然养护井进行热处理后的性能如下:110℃烘干后耐压强度为51MPa,1200℃加热后强度为30MPa,1400℃烧后线变化率为﹣0.4%,抗热震性(1850℃),水冷>50次,耐火度>1790~C,荷重软化温度1410℃,显气孔率18%,体积密度2.70g/cm3。该高铝质浇注料用于坑式加热炉上,充分显示了整体浇注炉衬的高强度,耐瘇击的优势,加之体积稳定性好,使用2个多月,高温烧结过程已基本完成,炉衬还没有出现大的裂纹。在锻压分厂21m大型坑式炉的中间隔板墙试用,墙板未出现任何损伤。
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