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耐火浇注料

时间:2018-01-08 10:30   作者:汇鑫隆耐材 点击:
耐火浇注料是一种不经煅烧,加水搅拌后具有较好流动性的新型耐火材料,是不定形耐火材料中的一个重要品种。由耐火骨料、耐火粉料和胶结剂(或另掺外加剂)按一定比例组成的混合料。可以以散状形式出厂,也可制作成预制件。
耐火浇注料通常可按胶结剂种类、耐火骨料品种以及气孔率大小分类。按胶结剂种类和结合方式分为:
①水合结合的浇注料,如硅酸盐水泥结合耐火浇注料;铝酸盐水泥结合耐火浇注料;ρ-Al2O3结合耐火浇注料。
②水合结合加凝聚结合的浇注料,如低水泥结合耐火浇注料,超低水泥结合耐火浇注料。
③凝聚结合的浇注料,如黏土结合耐火浇注料,超微粉结合耐火浇注料,硅溶胶或铝溶胶结合耐火浇注料。
④化学结合的浇注料,如水玻璃结合耐火浇注料,磷酸及磷酸盐结合耐火浇注料,聚磷酸盐结合耐火浇注料,硫酸盐结合的耐火浇注料以及酚醛树脂结合的浇注料等。
按耐火原料品种分为硅质,半硅质,黏土质,髙铝质,刚玉质,镁质,尖晶石质以及特殊骨料耐火浇注枓(特殊骨料包括碳化硅、铬渣和锆英石等按气孔率分又为致密浇注料和轻质浇注料。
 
硅酸盐水泥结合耐火混凝土
 
硅酸盐结合耐火浇注料是以普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥和硅酸盐耐热水泥等为胶结料,与耐火骨料、粉料配制而成。其使用温度为700-1200℃,可用于整体承重耐热结构和窑炉内衬,特别是在热工设备基础和底板烟道、烟囱内衬以及热贮矿槽等工程中应用较多。其材料组成与使用范围见下表。
 
 
铝酸盐水泥结合耐火浇注料
 
按胶结剂种类不同可分为矾土水泥耐火浇注料、铝-60水泥耐火浇注料、低钙铝酸盐水泥浇注料利纯铝酸钙水泥耐火浇注料等。铝睃盐水泥耐火浇注料具有快硬高强、热籐稳定性好、耐火度髙等特点,因此广泛应用于冶金、石油化工、水电、建材和机械等工业部门的一般工业窑炉和热工设备上,其最髙使用温度为1400-100℃,有的可达1800℃左右。
A 普通铝酸盐水泥结合耐火浇注料
 
普通铝酸钙水泥结合耐火浇注料常用的胶结剂为矾土水泥、铝-60水泥、低钙铝酸盐水泥。
矾土水泥的主要矿物为铝酸一钙,其水化速度快,不析出氬氧化钙。因此,矾土水泥配制的耐火浇注料具有快硬高强的特点。为了改善其性能,可选兩优质耐火骨料和粉料,也可采用加人微粉来降低水泥用量|调整颗粒级配等措施。矾土水泥结合黏土质,高铝质,刚玉质浇注料的理化指标见表。
 
 
铝-60水泥和低钙铝酸盐结合耐火浇注料与矾土耐火浇注料相比,具有耐火度髙,抗热溪性能好,抗渣能力强等特点,广泛应用在加热炉系统的高温段以及电炉炉盖、真空吸嘴和回转窑内衬等部位。铝-60水泥和低钙铝酸盐耐火水泥的主要矿物组成为二铝酸一钙,水化速度慢f这类耐火浇注料在常温下养护,早期强度低,后期强度较高,如能在较高温度下采用蒸汽养护,可以达到快硬高强的目的。
B 低水泥系列耐火浇注料
 
低水泥系列酎火浇注料是指铝酸钙水泥加入量低于8%的可浇注耐火材料。要求浇注料中CaO含量小于2.5%。其主要品种有低水泥(CaO含量1%~2.5%)、超低水泥(CaO含量小于1%)和无水泥(CaO含量小于等于0.2%)耐火浇注料,具有高密度、低气孔、高强度、低磨损、耐热震和抗侵蚀等特点,同时还具有体积稳定性强和施工水用量低等特性。根据其材质品种,可分为硅酸铝质、莫来石质、刚玉质、镁铝质,尖品石质、含碳与碳化硅质等低水泥系列耐火浇注料。根据其用途,则可分为髙炉出铁沟耐火浇注料和炼钢钢包耐火浇注料等。
微粉和超微粉以及外加剂的应用是低水泥系列耐火浇注料的关键技术之一。凝结硬化机理是由水泥的水合结合和微粉的凝聚结合共同作用的结果n其特点是强度高,且随着加热温度的升高,强度显著增大,浇注料的透气度较差,烘烤过程中易造成剥落或炸裂。应根据其品种、施工厚度及其部位,合理的制定烘烤制度。同时,也可在耐火浇注料中加入防爆剂,如金属铝粉、乳酸铝和有机纤维等。典型的低水泥浇注料的性能如下表所示。
 
 
超低水泥耐火浇注料是在低水泥耐火浇注料的基础上开发的。铝酸盐水泥用量一般为2.5%~5%,浇注料中CaO含量应在0.2%〜1%之间。配制原则和强度变化特征,与低水泥耐火浇注料的基本相同,其性能则优于低水泥耐火浇注料。超低水泥耐火浇注料的品种较多,应用广泛。在高炉出铁沟上,国内外普遍用超低水泥结合Al2O3-SiC-C质浇注料。该类浇注料一般用致密白刚玉、亚白刚玉、棕刚玉、优质高铝熟料、碳化硅、沥青、鳞片石墨等材料,再掺加超微粉、结合剂和外加剂配制而成。髙中档产品适用于大、中型高炉出铁沟,中低档产品则适用于中、小型高炉出铁沟或渣沟。
C 无水泥耐火浇注料
 
超微粉结合耐火浇注料是一种无水泥耐火浇注料,是在超低水泥耐火浇注料的基础上发展起来的。由于该浇注料中的CaO含董少,高温性能优良。其品种有硅酸铝质、刚玉质、莫来石质、镁质、铝镁质、铝镁尖晶石质等n凝结硬化是通过超微粉凝聚结合而获得强度。其配制原则和强度变化特征,与低水泥耐火浇注料的基本相同。
ρ-Al2O3结合耐火浇注料是以ρ-Al2O3做浇注料结合剂的无水泥耐火浇注料。ρ-Al2O3作为浇注料结合剂的最大特点是不含CaO,因此该浇注料,比纯铝酸钙水泥结合的浇注料的高温性能优越。ρ-Al2O3水化后形成Al(OH),和Al00H可以起到胶结和硬化作用。
水玻璃结合耐火浇注料
 
水玻璃结合耐火浇注料是以水玻璃为胶结剂,与各种耐火骨料按一定比例配制的气硬性耐火材料。它具有在高温作用下强度损失较小、抗热震性较好、高温耐磨性能较好和高温耐腐性能较好等特点。因此,它常用于一些具有特殊要求的部位。其最高使用温度随所用的耐火骨料和粉料的品种、促凝剂种类以及成型方法的不同而有所变化。
水玻璃结合浇注料按骨料品种分为卨铝质、黏土质、半硅质、硅质、镁质、镁铝质等。在冶金、石化等部门的热工设备上,黏土质、高铝质、半硅质以及镁质水玻璃结合浇注料应用较多s
普通水玻璃耐火浇注料用的水玻璃模数为2.3-3.0,密度为1.30-1.40/cm3,促凝剂通常用氟硅酸钠,也用硅酸盐水泥等。水玻璃用量为12%-17%。氟硅酸钠占水玻璃质量的10%〜15%。
水玻璃结合浇注料的一般性能参见下表.这种浇注料的耐火度和荷重软化温度较低,所以长期使用温度一般为1000℃,最高使用温度不大于1400℃。要提高水玻璃结合耐火浇注料的使用温度,需采用综合技术措施:用改性水玻璃作结合剂,控制水玻璃结合剂的模数、密度和用童,提髙基质材料的品级和细度等。
 
 
水玻璃结合的铝镁耐火浇注料是以高铝矾土熟料为骨料,以髙铝矾土熟料和镁砂为粉料或加入部分合成尖晶石,以水玻璃为结合剂制得的。用作盛钢桶、铁水包和出钢槽整体内衬等。
铝镁耐火浇注料按理化指标分为LMJ10、LMJ45和LMJ-65三种牌号。其理化性能要求见表。
 
磷酸和磷酸盐结合耐火浇注料
 
磷酸和磷酸盐耐火浇注料是由磷酸或磷酸盐溶液与耐火骨料和粉料,按一定比例配制而成的,具有良好性能的新型耐火材料。
常用的结合剂有磷酸、磷酸二氢铝、聚磷酸盐等。
A、磷酸与磷酸铝结合耐火浇注料
 
根据胶结剂种类分为磷酸结合耐火浇注料和磷酸铝结合耐火浇注料。所使用的耐火骨料和粉料通常有矾土熟料、黏土熟料、镁砂、废硅砖或硅石、刚玉、莫来石、碳化硅等。轻骨料有膨胀珍珠岩、氧化铝空心球等。按骨料品种可分为高铝质、黏土质、硅质和镁质等。
磷酸或磷酸铝与中性及酸性骨料(如废硅砖或硅石)常温条件下仅仅发生缓慢反应,为了促进浇注料常温硬化,常使用硬化剂,如矾土水泥、铝酸钙水泥、氧化镁等。磷酸或磷酸铝与所用原料中所含有的铁发生反应影响时效变化,混练泥料时对混练机亦有腐蚀作用。因此配料时常加入时效抑制剂,如加入0.15%NH-66抑制剂。如不加抑制剂时搅拌后应当困料。此外,磷酸和磷酸盐结合耐火浇注料忌水或蒸汽养护。
磷酸与磷酸盐耐火浇注料的特点是热震稳定性好,耐压强度高,抗渣蚀和耐冲击能力强,具有较高的荷重软化温度和化学稳定性等。其使用温度依据原材料的品种和品位不同,介于1000〜1800℃之间。磷酸和磷酸盐耐火浇注料的技术性能参见下表。
 
B、聚磷酸钠结合耐火浇注料
 
当采用镁质材枓作耐火骨料和粉料时,因为磷酸和磷酸铝溶液与镁质材料之间反应激烈,拌和物速凝,无施工时间,故采用聚磷觖钠作结合剂。常用的有三聚磷酸钠、六偏磷酸钠等。镁质耐火浇注料易于水化.干燥过程易产生裂纹。添加适量氧化硅微粉可克服水化问题,但氧化硅影响材料的髙温性能应控制加入量。铝镁质或矾土尖晶石质耐火浇注料是为钢包开发的浇注料。耐火骨料为刚玉,特级矾土熟料,粉料为镁铝尖晶石粉,矾土熟料粉,刚玉粉以及镁砂粉等,结合剂采用氧化硅微粉和聚磷酸钠等。聚磷酸钠结合耐火浇注料的主要性能参见表。
 
黏土结合耐火浇注料
 
黏土结合耐火浇注料是用软质黏土作为结合剂,以矾土熟料、黏土熟料或刚玉、莫来石等为耐火骨料和粉料以及外加剂配制的浇注耐火材料。按所使用的耐火骨料和粉料的品种,黏土结合耐火浇注料分为黏土质、高铝质、刚玉莫来石质、轻质高铝等。它具有抗热展性好,抗剥落性强等优良性能。主要用于髙炉、均热炉、加热炉等热工设备。
黏土结合剂的品种和用量,对其性能有重要影响。选择软质黏土结合剂,要求可塑性好,分散性强,良好的黏结性,烧结温度范围较宽,耐火度高等。其技术要求是:Al2O3 29%〜35%,Fe2O3<1.8%,R2O<1.1%,烧失10%~14%,耐火度大于1670℃。黏土粉的细度小于0.088mm占60%以上,其用量一般为7%~13%。生产实践证明,广西泥、焦作泥,水曲柳等黏土较好。
 
加入分散剂能使黏土胶体解胶和分散,增加浇注料的流动性。常用的分散剂有三聚磷酸钠、六偏磷酸钠、硅酸钠、柠檬酸钠、酒石酸钠等,其用置一般占黏土用量的1%〜2%,一般选择髙铝水泥或纯铝酸钙水泥为促硬剂,其用量0.2%~3%,为了改善提高普通黏土结合浇注料的性能,应提髙耐火原材料的品质,加入分散性良好的复合微粉材料以及复合外加剂。此外,为了提高浇注料的髙温体积稳定性,有时加入适量的蓝晶石、石英粉等。常用黏土结合耐火浇注料的主要技术性能参如下表所示.
 
 
此外,对于不同结合形式的黏土质和髙铝质致密耐火浇注料,标准YB/T5083—1997对其牌号和分类作了具体规定。按结合剂的性质分为五大类。即黏土结合耐火浇注料、水泥结合耐火浇注料、低水泥结合耐火浇注料、磷酸盐结合耐火浇注枓,水玻璃结合耐火浇注料。其理化性能指标见表。
 
特种性能耐火浇注料
 
A、耐碱浇注料
 
耐碱耐火浇注料是以耐火黏土熟料等铝硅质材料为骨料和粉料,以铝酸盐水泥为结合剂,可掺入适当外加剂配制而成的具有耐碱性的水硬性浇注料。
标准JC/T708—2013将碱性耐火浇注料按性能分为优等品及一等品共五个型号,其性能要求见表。
 
 
标准JC/T807—2013将轻质碱性耐火浇注料按性能分为优等品及一等品共4个型号,其性能要求见表。
 
 
典型的低水泥耐碱耐火浇注料的物理性能见表。
 
B、耐酸浇注料
 
耐酸耐火浇注料是以水玻璃为结合剂,与耐酸耐火骨料和粉料和外加剂配制而成的浇注料。采用的原料主要有黏上熟料、石英、铸石、蜡石等。其特点是在中低温和酸性介质的作用下仍具有良好的性能。水玻璃结合耐酸浇注料的耐睃度见表3-143。这类耐火浇注料可用于防腐蚀烟囱内衬,储酸设备等受高温酸气体侵蚀的设备内衬等。
 
C、钢纤维增强浇注料
 
钢纤维增强耐火浇注料是在浇注料中混入一定量的不锈钢纤维,可以提高浇注料的强度和韧性,并且抗裂、抗冲击、抗热震、耐磨性好。--般加入钢纤雄为浇注料重量的2%〜6%。钢纤维浇注料的混合方法有两种:一种是浇注料生产厂预先混合,另一种是用户现场混合。主要用于建材工业及冶金工业等窑炉种要求材料具有较好的抗剝落、抗冲击性能的部位。
标准JC/T499一1992(96)规定钢纤维增强耐火浇注料按性能分为普通类和高强类4种型号,要求的理化指标见表3-144。
 
隔热耐火浇注料
 
隔热耐火浇注料是用耐火轻骨料和粉料、结合剂及外加剂配制而成的。一般规定:体积密度小于1800kg/m3,或总气孔率大于45%。
该类浇注料体积密度小,具有良好的隔热性能,也称轻质耐火浇注料。其应用较广,在冶金、石油化工、电力和建材等工业部门的窑炉及热工设备上一般作其隔热层,也可作其工作层或承重构件。
隔热耐火浇注料其品种较多,一般按轻骨料品种制作方法、结合剂种类和性能进行分类。最常用的是按轻骨料品种分为轻质耐火料、多孔熟料,空心球、陶粒和膨胀珍珠岩、蛭石等。隔热耐火浇注料-般组成和性能见表3-145。结合剂主要用铝酸盐水泥、硅酸盐水泥等,其用量为15%~40%。有时也用磷酸、磷酸铝和水玻璃等作为结合剂。其外加剂,主要有膨胀剂和减水剂,膨胀剂的作用是在高温下抵消部分收缩,增强其体积稳定性。
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