随着科技的不断发展与进步,加热炉的设计思路发生了很大变化,节能、环保成为新炉型开发的主题,诸如蓄热式加热炉等新的炉型应运而生。随着加热炉结构的更新,作为加热炉主体材料--耐火材料的保温性能备受人们的关注。新型的加热炉不但要求耐火材料有良好的高温性能,而且要求耐火材料有较小的体积密度和导热系数。轻质莫来石浇注料就是一种既具有优良的高温性能,又有比较好的保温隔热效果的耐火材料。由于它采用优质的合成原料,以低水泥或微粉的形式结合,所以它可以直接应用在与火焰接触的高温部位。
2试验研究
2.1轻质莫来石骨料的选择
轻质莫来石骨料作为浇注料的主要组成部分,对浇注料的性能指标有着至关重要的影响,对它的选择应该认真进行。首先选择正规的有质量保证的厂家供货。其次,由于轻质骨料体积密度、耐压强度的检测方法存在差异,所以原料不仅应检测轻质骨料的指标,而且应进一步检测用这种骨料生产的浇注料的指标,这样对于判断原料的质量优劣是非常必要的。适当提高骨料的临界粒度有利于增强浇注料的耐压强度,但如果临界粒度过大,将会对材料的施工性能带来不利的影响,通过试验我们确定临界粒度为12mm。颗粒与细粉之比应控制在65%
~70%B32%~40%比较合适。主要原料的化学组成见表1。
2.2水泥的选择
因为这种浇注料使用在加热炉的高温部位,使用温度约1350e,所以应该选择性能优异的纯铝酸钙水泥,其Al2O3含量一般应大于70%。如果水泥的杂质含量较高,在高温下易与浇注料反应产生低熔物,将会影响浇注料的高温使用性能。其加入量一般控制在5%~10%为宜。加入量过大会降低浇注料的中温强度,在高温时将会对浇注料的高温强度和耐剥落性能产生不利影响。
2.3微粉的选择
轻质浇注料和致密浇注料相比,轻质浇注料的流动性能较低,特别是这种使用在高温部位的浇注料,由于使用条件的制约,一些细粉的添加量和添加品种受到一定程度的限制。为了增强这种浇注料的流动性能,采用加入复合微粉的形式。通过对比试验后认为,只加入单一的氧化铝微粉或者硅微粉,很难使这种浇注料达到良好的流动性和使用性能,为此选择两种微粉复合加入。为了提高浇注料的施工性能和高温强度指标,我们增加了超细粉的加入量,综合考虑超细粉总量控制在10%~18%比较合适。
2.4蓝晶石加入量的确定
由于轻质浇注料骨料致密性能较差,如果配比控制不当,易造成浇注料高温线收缩增大,使浇注料在高温使用时容易产生裂纹和剥落,严重影响浇注料的高温使用性能,为此我们加入适量的蓝晶石来控制浇注料的线变化,其加入量以4%~6%为宜。
2.5影响浇注料性能的因素
2.5影响浇注料性能的因素
2.5.1轻质骨料品种和体积密度的影响
同一品种的原料体积密度较大的轻骨料,其浇注料有较高的耐压强度和抗折强度。不同厂家的生产工艺不同,轻骨料本身的强度也有较大的差别,选择何种原料应该通过检验浇注料试块来决定。轻质莫来石浇注料的主要技术指标见表2。
2.5.2水泥加入量对强度的影响
提高水泥加入量会明显提高浇注料的常温强度,但由于铝酸钙水泥中含有较多的氧化钙,使浇注料在高温下产生数量较多的CA6、CAS2等晶相,容易对浇注料的中温、高温强度,以及耐剥落性能带来负面的影响,所以水泥的加入量应以5%~10%较为适宜。
3应用
研制的轻质莫来石浇注料,于2001年在青岛钢铁公司新高线蓄热式加热炉上批量应用,用量为100t,使用部位为蓄热室整体内衬,浇注厚度300mm~400mm,该浇注料长期使用温度为1350℃。
正常使用中浇注料要经受温度冷热交替变化的影响,以及高温气流的冲刷、磨损,施工时加水量为18%~19%。经过两年多来的使用证明,这种浇注料有较好的施工性能,高温强度较高,有较低的导热系数和良好的保温性能。由于使用部位频繁的热交换,温度变化大,也证明这种浇注料有优越的热震性能。
4结论
(1)选用优质的轻质莫来石骨料为主要原料,加入适量的超细粉,采用低水泥结合的方式可以生产出优质的轻质莫来石浇注料,这种浇注料可以直接应用在加热炉的高温部位。
(2)不同体积密度的轻质骨料对浇注料的指标有较大的影响,使用何种牌号的原料应慎重选择。
(3)通过使用可以证明,这种浇注料有较好的流动性能、耐剥落性能和保温性能,适合应用在加热炉高温部位。对提高炉体的使用寿命,降低加热炉体导热系数,提高热效率有比较明显的效果。
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