耐火可塑料是以搗打、振動或擠壓方法施工的泥坯狀或泥團狀不定形耐火材料。由一定級配的耐火骨料、粉料、結(jié)合劑、外加劑加水或其他液體經(jīng)過充分混練而成。按耐火骨料材質(zhì)分為:粘土質(zhì)、高鋁質(zhì)、剛玉質(zhì)、硅質(zhì)、鎂質(zhì)、鉻質(zhì)、鋯英石質(zhì)和碳化硅質(zhì)耐火可塑料等。按結(jié)合劑種類分為:水玻璃、磷酸鹽、硫酸鹽和有機結(jié)合劑耐火可塑料等。按硬化方式分有氣硬性或熱硬性耐火可塑料兩種。
耐火可塑料通常采用Al2O3-SiO2系骨料,選擇骨料時主要考慮材料的體積穩(wěn)定性,一定的吸水率并能與膠結(jié)材料很好燒結(jié),如粘士熟料、燒結(jié)氧化鋁、電熔氧化鋁等。結(jié)合粘士通常是可塑料的重要原料,直接影響可塑料性能,除要求其可塑性和結(jié)合性良好以外,還應重視粘土的燒結(jié)性能和堿含量指標。可塑料中摻有 一定數(shù)量的生粘土,用它砌筑的爐體干燥時產(chǎn)生收縮,加熱冷卻后還會進一步收縮,如果收縮量過大就會造成爐體損壞。高溫下的二次莫來石化引起的體積膨脹,不能抵消生粘土造成的收縮,因此常在可塑料中加入適量的膨脹性材料,如藍晶石細粉。藍晶石在1300℃開始分解形成莫來石和石英時,急劇產(chǎn)生10%~12%的 體積膨脹,借以抵消可塑料基質(zhì)部分的高溫收縮。但干燥收縮仍然存在,所以加入適量的超細瘠性原料,如石英、電熔氧化鋁等細粉,代替部分粘土,這既對減小收縮有利,還可提高高溫負荷性能。
可塑料常用的外加劑還有增塑劑、增強劑等。紙漿廢液、環(huán)烷酸、木質(zhì)素磺酸鹽及無機、有機的膠體保護劑均可用作增塑劑,草酸、脂肪族酸等對磷酸結(jié)合的可塑料可延長保存期。
混合后泥料困料,既能消除料中部分氣體,又能增加泥料塑性,擠壓成型或再加真空脫氣措施,可塑料的質(zhì)量會更好。耐火可塑料的可塑性高低對施工和貯存都非常重要,生產(chǎn)中常用可塑性指數(shù)(試樣受沖擊力后的塑性變形高度與原試樣高度的百分比)進行控制,一般為15%~40%,實際多采用20%~35%,低于20%時泥料干硬,施工困難,高于35%時泥料太軟,不易搗實而且加熱后收縮也大。
一般技術性能與普通的不定形耐火材料類似。以下著重敘述可塑料的線變化率、強度和抗熱展性。
可塑料的體積穩(wěn)定性可依據(jù)線變化率及熱態(tài)線膨脹率來判斷。下圖為氧化鋁含量42%的熱硬性可塑料往返加熱的熱膨脹曲線。加熱初期、由于粘土部分脫水產(chǎn)生收縮,繼續(xù)加熱逐漸趨向膨脹。經(jīng)過3~4次反復加熱、冷卻,其線變化率與一般粘土磚和高鋁磚近似。
通常可塑料加熱至1200~1300℃以上進入燒結(jié)期,冷態(tài)強度增高。在1100~1200℃以前熱態(tài)抗折強度比冷態(tài)抗折強度高,當溫度達到1200℃以上,部分可塑料呈軟化狀態(tài),則熱態(tài)強度比冷態(tài)強度低。1200℃以上,熱態(tài)強度與冷態(tài)強度呈現(xiàn)完全不同傾向,下圖為可塑料抗折強度實例。從實際效果考慮,掌握耐火可塑料 的熱態(tài)強度變化特性是很重要的。
與相同材質(zhì)的耐火磚以及其他不定形耐火材料相比,耐火可塑料的抗熱震性較好,主要有以下幾點:鋁硅質(zhì)可塑料在加熱過程和高溫下使用時,不會產(chǎn)生晶型轉(zhuǎn)變而引起嚴重變形,加熱面附近的礦物組成為莫來石和方石英微晶,玻璃相較少,由加熱而向低溫側(cè)的結(jié)構和物相的物理性質(zhì)是遞變而非激變。
常用的耐火可塑料有粘土質(zhì)、高鋁質(zhì)和剛玉質(zhì),其技術性能見下表。
標準YB/T5115-93將粘土質(zhì)和高鋁質(zhì)耐火可塑料按強度和耐火度分為A、B兩類,參見下表,其技術性能要求參見下表的規(guī)定。
耐火可塑料使用溫度因材質(zhì)而異,如普通粘土質(zhì)的可用于1300~1400℃,優(yōu)質(zhì)粘土質(zhì)的可用于1400~1500℃,高鋁質(zhì)的可用于1500~1600℃,剛玉質(zhì)的可用于1500~1900℃。為使耐火可塑料烘烤升溫時容易脫水,在工作面每隔100~150mm預設3~6mm直徑的小排氣孔,孔深度為壁厚的三分之二。此外,每隔 1000~1500mm需設置1~3mm寬、50mm深的膨脹縫,以緩沖可塑料的熱脹冷縮變化。可塑料一般不需要養(yǎng)護,由于應用了水溶性添加劑,所以要盡早進行烘烤,若因某種原因而要摘置一段時間,則需用塑料膜覆蓋以防止干裂;烘烤時要盡可能緩慢升溫,升溫速度一般為30~50℃/h,200℃以下以及800℃附近尤其要緩慢 加熱。
耐火可塑料適用于各種加熱爐、均熱爐、退火爐、滲碳爐、電爐、燒結(jié)爐等。
耐火材料行業(yè)動態(tài)
耐火可塑料使用方法
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