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加入硅線石,這幾種高鋁磚的高溫使用性能明顯提高!

編輯:耐火澆注料   時間:2020-11-27    瀏覽:   
     熱風爐是高爐的主要附屬設備,隨著冶煉技術的不斷提高,熱風爐的風溫也隨之提高,出現了格子磚下沉、變形,爐墻不均勻下沉和開裂等問題。

     以礬土、高鋁剛玉、棕剛玉、莫來石、硅線石、紅柱石、粘土為原料,制備出一種熱風爐用低成本、燒 成溫度低的低蠕變高鋁磚。結果表明:高鋁磚中添加硅線石和紅柱石后,制品具有良好的體積穩定性。當低蠕變高鋁 磚中w(Al2O3)=75%~80%時,高鋁磚具有最佳的結構和性能。



     以莫來石、硅線石和α-Al2O3微粉等為原料,研制出熱風爐用低蠕變高鋁磚。結果表明:原料的雜質 含量對材料的蠕變率有較大的影響,雜質含量越多,玻璃相也越多,導致材料的抗蠕變性能下降,因此制備低蠕變材 料應選擇雜質含量低的原料,最好選擇電熔原料,本試驗中選用的電熔莫來石因晶體發育良好,有較少的晶界及晶界 缺陷,因此減少了晶界滑移和由于晶界缺陷引起的蠕變。高鋁磚在氧化氣氛下燒結比在還原氣氛下燒結具有更高的荷 重軟化溫度和更好的抗蠕變性能。

     以礬土、礬土剛玉、硅線石、粘土為原料,研制出熱風爐用高抗蠕變高鋁磚。結果表明:制品達到日本 黑崎同類產品實物水平。將該高鋁磚應用于首鋼、馬鋼、太鋼等大型鋼鐵公司,使用結果表明:熱風爐中采用該低蠕 變高鋁磚后,可加大風量,提高風溫,達到降低焦比、節約能源、提高高護利用系數、多產生鐵的效果。

     以礬土、硅線石、SiO2微粉、剛玉、粘土為原料,經1500±10℃燒成后,制備出高爐熱風爐用低蠕變 高鋁磚。以礬土、棕剛玉、電熔莫來石、白剛玉、硅線石、紅柱石、廣西維羅白泥為原料,以木質素磺酸鈣溶 液為結合劑,經1490~1500℃燒成后,研制出熱風爐用低蠕變高鋁磚。

     以礬土、硅線石和電熔白剛玉為原料,研究了硅線石加入量對高鋁磚性能的影響。結果表明:隨著硅線石 加入量的增大,材料的燒后線變化率、顯氣孔率、重燒線變化率逐漸增大,荷重軟化溫度先增大后減小,在本試驗 中,當加入量w(硅線石)=15%時,荷重軟化溫度最高,為1650℃。

     以電熔剛玉、棕剛玉、硅線石、α-Al2O3微粉、白泥為原料和以礬土、莫來石、板狀剛玉、硅線石、 白泥為原料,分別經1530℃經10h和1500℃經8h燒成后,制備出牌號分別為DRL-145和DRL-130的熱風爐用低蠕變 高鋁磚。結果表明:隨著硅線石加入量的增加,材料的耐壓強度、荷重軟化溫度和抗蠕變性能均提高。將研制的2種 牌號的高鋁磚應用于攀鋼4高爐熱風爐,實際使用效果良好。

     為了滿足高溫窯燒成帶及加熱爐爐襯蠕變要求,唐秋夏等以莫來石、電熔剛玉、硅線石和軟質粘土為原料,研制 出蠕變率為-0.22%(在1550℃,0.2MPa,50h下)的低蠕變高鋁磚。結果表明:硅線石作為膨脹劑加入到基質中,燒 成后的制品形狀規則、無裂紋和扭曲等現象,外形尺寸變化率幾乎為零,同時利用硅線石的莫來石化反應還增加了基 質相中莫來石的含量,提高了材料的常溫性能和高溫性能。將該高鋁磚應用于上海耐火材料廠143m高溫隧道窯的燒 成帶吊掛式窯頂,由于磚外形質量良好,尺寸公差較小,又采用同材質的耐火泥漿,因此確保了窯頂整體氣密性。

     為了解決用于電爐頂、高爐內襯、鐵水罐的高鋁磚因承受高溫、熱沖擊、機械磨損等造成的使用壽命低的問題, 謝祖培以高鋁礬石、硅線石和粘土為原料,研制出一種改性高鋁磚。該高鋁磚與原用高鋁磚的性能對比見表1。從表1 中看出,該高鋁磚的耐壓強度、荷重軟化溫度和抗熱震性均有一定程度的提高。將該高鋁磚應用于120t魚雷式鐵水 罐,實際使用結果表明:該磚侵蝕速度低,抗熱震性好,剝落、崩裂等現象減少,使用壽命遠遠超過原高鋁磚的。

     針對寶鋼鋼包內襯在二期連鑄生產后出現的高鋁磚連鑄包包壁粘渣、結殼、鼓突嚴重等降低鋼包使用壽命 的現象,研制出含硅線石的微膨脹高鋁磚。該磚利用其微膨脹特性,提高了砌體的整體性和安全性,熔損速率也有所 降低,在全連鑄下包齡可達到50次。


表1 高鋁磚性能對比礦業工程研究

 
     不燒磚制備過程中因無需高溫燒成,故具有工藝簡單,能耗低,抗熱震性和抗侵蝕性良好等特點,用量逐年增 加。其中,電爐煉鋼爐頂普遍采用這種不燒高鋁磚。但隨著超高功率電爐的發展,爐頂材料的使用條件日趨苛刻,現 用不燒高鋁磚難以滿足使用條件,降低了爐頂的使用壽命。為此,成斌等以礬土、Al2O3粉、硅線石和蘇州土為原 料,制備出抗侵蝕、高荷軟、抗剝落性優良的不燒電爐頂磚,并研究了其耐剝落性提高的機理。研究指出:在不燒電 爐頂磚中引入粘土和硅線石,通過在不同溫度下發生的4次莫來石化反應,產生膨脹效應,從而抵消材料的高溫收 縮。4次莫來石化反應分別是:

     第一次是結合粘土中的高嶺石在1200℃左右時的莫來石化反應

     3(Al2O3?2SiO2?2H2O)→3Al2O3?2SiO2+4SiO2+6H2O↑

     第二次是高嶺石中分解出的SiO2在1200~1400℃范圍內與制品中的Al2O3反應

     3Al2O3+2SiO2→3Al2O3·2SiO2△V≈10%

     第三次是硅線石在>1545℃時的莫來石化反應

     3(Al2O3?SiO2)→3Al2O3?2SiO2+SiO2△V=7~8%

     第四次是硅線石轉化時過剩的SiO2與制品中的Al2O3反應

     3Al2O3+2SiO2→3Al2O3?2SiO2△V≈10%


     4次莫來石化反應產生的體積膨脹抵消了制品在高溫時產生的收縮,提高了材料的體積穩定性,反應生成的莫來 石的熱膨脹系數低于剛玉的,因此改善了材料的抗熱震性能。將研制的該不燒磚應用于某特鋼廠30t電爐上,使用結 果表明:該磚的平均壽命為145次,最高爐役壽命可達210次,每噸鋼爐頂磚消耗量只有3.5kg,經濟效益十分顯著。 陳秀江引以礬土、莫來石、藍晶石、硅線石、鋯剛玉粉為原料,以工業磷酸為結合劑,也制備出不燒高鋁磚。結果表 明:當加入量w(藍晶石+硅線石)=6%~9%時,高鋁磚經過1100℃至水冷條件下的熱震循環次數超過20次,抗渣性能 不降低。配料經混煉、困料、成型、110℃干燥、580±20℃熱處理后,無需燒成,即為成品。將該不燒高鋁磚用于大 連鋼廠10t冶煉普碳鋼電爐的電爐頂,平均使用壽命超過160次,而普通電爐頂磚的使用壽命為80~90次。將該不燒高 鋁磚用于哈爾濱電機廠5,8t軸承鋼、不銹鋼冶煉電爐上,使用壽命不低于80次,而使用DL-80磚壽命僅為30次左 右。實際使用結果表明:該不燒高鋁磚具有性能好、使用壽命長等特點,并且該磚無需燒成,降低了能耗。

     通過以上作者的研究表明,在高鋁磚中添加硅線石,起到了提高材料的荷重軟化溫度,降低蠕變率,改善抗熱震 性能的作用,其機理是硅線石在高溫下發生莫來石化,產生體積膨脹,燒成過程中的相變在顆粒周圍產生很多微裂紋,通過微裂紋增韌機理提高了材料的抗熱震性能和抗蠕變性能。同時,硅線石的莫來石化增加了高鋁磚的有益礦物 相含量,改善了高鋁磚的組織結構,相變后形成的莫來石其結晶方向平行于原晶相界面,保持了原有的排列方式,在 高溫荷載下能夠有效的抑制晶界滑移,有利于提高高鋁磚的抗蠕變性能。此外,硅線石在燒成過程中,僅是部分轉化 為莫來石,未轉化的硅線石在高溫作用下還可持續發生一次和二次莫來石化反應,產生體積的持續膨脹,能夠補償因 晶界滑移、粘滯流動引起的收縮,進一步提高高鋁磚的抗蠕變性能。最后,以礬土為主要原料制備的高鋁磚,添加硅 線石后,由于硅線石精礦比礬土熟料的雜質含量低,可降低低熔點物質的含量,也起到提高高鋁磚抗蠕變性能的作用。

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