当前,球式热风炉在我国小划高炉上的应用已经取得了成功的经验。为力求大幅度延长现有球式热风炉的服役周期,问时也考虑到为今后适应中型乃至更大高炉的技术要求创造条件。从而,提高耐火球质量,我公司研制了新型的耐火球—镁铝耐火球。
1、原料
镁铝耐火球是指MgO85%左右,Al2O3 5~10%、Cr2O3≤2.5以方镁石为主要矿物成分,以镁铝尖晶石为主要结合成分的碱性耐火球。
为了使MgO与Al2O3在高温烧成过程中生成的镁铝尖品石与方镁石能够直接结合,从 而充分体现镁铝尖晶石的作用,显示出镁铝耐火球耐高温、抗热浪、耐浸蚀优异性,必须选用MgO含量﹥90%的优质镁砂作为原料。对高铝熟料而言,为了减少杂质成分带入镁铝共磨粉中,应选用Al2O3>85%的高铝熟料,其中CaO成分尽量少。
2、粒度要求
由于耐火球的外形尺寸较小,粗颗位的粒径过大,易出现偏析,影响气孔韦的稳定,同时球体表而也易出现麻面,尤其当镁砂死烧不足时也会引起球坯气孔坯的增大,粒度组成不合理,无论偏粗或偏细均会直接影响气孔率的增大。
细粉的作用是填充粗颗粒的空隙,增大球坯的密实程度;另一方而是起烧结作用,细度愈细,越有利于烧结,有利于成品气孔率的降低。
细度要求:0.085>95%
镁砂与高铝矾土共同磨细的目的在于提高混合的均匀度和提高活性,为形成更多镁铝 尖晶石创造条件。
入磨的镁砂和高铝矾土的质进应不低于粗颗粒料的质量,应尽量不用烧成废品的残料,以免细粉中易熔物增多,致使烧成品质量降低。
3、干混合料配料比
根据大量试验知,最佳配料的细粉浓度为35 %﹙指<0.085mm纯细粉﹚,但实际生产用的共磨粉中细粉粒度并非全部都小于0.085mm,而镁砂粗颗粒的粒度也并不一定都大于0.085mm,因此需要作必要的调整计箅。经调整计算后的配料比为:粗颗粒料占 70 %,共磨细粉料占30%。
最佳细粉含量是坑充粗颗粒所需要的理想含量,此时可获得最密实的成型体。细粉含量多于或少于最佳值都会引起成型耐火球密度的降低。
在成型过程中如发现成型体表面不光滑也可以适当增一些细粉量,或者为增加细粉的烧结作用也可以适当多加一些细粉,但细粉浓度应不超过40%。
必须指出,成球体表面不光滑不仅与细粉浓度有关,而且也与湿碾料的质量、成型压力存关。如果由于成型压力不足或湿碾料水分不当而引起成型体表面不光滑,即使再增多细粉量,也不会苻多大改善。
如果生产上粗颗粒料或共磨细粉枓的粒度组成经常波动,没有一个稳定数值,就可增加一些细粉含量来弥补这种不稳定的不足。当然,这对产品质量的稳定和成本的降低都是不利的。由此看出,在生产管理上使生产过程标准化、规范化、制度化也是很重要的。
4、湿碾
4.1称料
按湿碾设备的生产能力及选定的配料比进行称料,称量误差不得超过士2%。
4.2加料顺序
首先投入粗颗粒料,其次投入纸浆结合剂,待二者混合均匀后再投入共磨细粉料继续混合。
4.3混练时间为:15min。
4.4纸浆废液结合剂加入量
纸浆废液结合剂加入的目的在于使湿碾后泥料具有一定塑性和结合强度,这种结合强 度是随着成型压力的增大,球坯体积密度的增加而随之增强。
球坯的结合强度与结合剂的性质及其加人摄有关。在成型压力一定的条下,结合剂加入过多或过少都会引起结合强度的降低。因此为了达到最俅的结合强度,必须使泥料具有成型压力相适应的合理加入量。
纸浆废液的合理加入进与成型压力大小有关。成型压力大应少加,成型压力小应多加。在高压成型条件下由于结合剂的加入量口了少些,一般不超过5% (比宽为1.2的纸浆废液〉。
5、成型
成型压力与体积密度的关系为广选定一个合理的成型压力,首先应测出成型压力与体积密度之间的相互关系。
6、烧成
镁铝耐火球所用原料——镁砂、高铝熟料和锆英砂均为熟料。在煅烧原料时,已经完成了各自的物理化学变化。镁铝耐火球在烧成过程屮,镁砂中的MgO和高铝熟料中的Al2O3将生成镁铝尖晶石,其生成温度开始于800~1000,1200~1300℃生成速度加快,1500~1600℃生成率可达95%,接近完成。因此镁铝耐火球在烧成中的物理化学变化比较简单,只不过有镁铝尖晶石生成以及再-次出现液相,发生溶解、析晶、结晶、晶体发育长 大等,最终试样达到烧结。
镁铝耐火球若在倒焰窑中烧成时,谅高烧成温度为1500~1580℃,保温时间为 12~15h。窑内保持弱氧化气氛。
镁铝耐火球在窑内应采用硅砖搭架,在硅砖架与镁铝球坯间应选用中性窑砂隔开, 以防烧成中相互反应。
高压成型的镁铝耐火球在气孔率、耐压强度、热容 贵、导热速率、热稳定性和荷重软化温度等性能都要比手工成型的(即低压或中压成球〉 镁铝耐火球要优越的多。镁铝耐火球特别在耐高温,抗热谣,体积密度,蓄热能力方 面更胜过砝质球。因而球炉在向中型、大型化发展时镁铝球可以取代砝质球。另外,镁铝 耐火球还具有以下特点。
①耐高温,耐火度〉2000^在球床上段使用时,由于球炉操作不当引起球床温度 局部过高,此刻镁铝耐火球不会粘连。
②机械强度高镁铝耐火球在球床上部東复烧成时,其抗压强度可提高2?3倍。 对受接触应力大的球体来说,碱性镁铝球则不会或可大大减少碎球现象所带来的危害。
③荷重软化温度高,一般为≥1580℃球床上部净高2m左右区间的操作温度约为 1350~1400 ℃,镁铝耐火球在此高温条件下长期工作是适宜的。
④体积密度大,一般波动2.89~3.03g/cm3,显气孔率在18左右,因而其热容量大,蓄热能力强,这有利于球炉蓄热扣减少并稳定周期风温的波动。
⑤导热系数大传热速率大,有利于提高球床上部热交换能力。
⑥热稳定性好镁铝耐火球若能在球炉上部使用,烘炉和清球时,不受操作温度的严格限制,便于工人生产操作。
⑦抗渣性好镁铝碱性耐火球能抵抗高炉煤气带入的碱性粉尘的侵蚀,尤其对FeO、CaO等灰尘渣化的抵抗能力更强。
为了推进球式热风炉技术的发展和升级应用,我们相信镁铝耐火球在球炉中使用, 对发挥风温潜力,加长服役周期等方面会有显著的技术效果和经济效益。