不定型耐火材料的發(fā)展

1. 前言
　　近幾年，杭州博奧窯爐節(jié)能技術(shù)研究所開發(fā)的不定型耐火材料有：礬土水泥和磷酸鹽結(jié)合耐火予制塊，耐火可塑料、粘土可塑料、粘土結(jié)合澆注料。在此基礎(chǔ)上為了滿足用戶的需要，又開發(fā)了二代澆注料（低粘土高強(qiáng)澆注料）致密高強(qiáng)澆注QNL-150輕質(zhì)澆注料、鋁鎂澆注料、輕重復(fù)合、輕燒澆注料予制塊、輕燒 予制塊、鋯莫來石搗打料、 金整體噴槍等新產(chǎn)品，使我所不定型產(chǎn)品結(jié)構(gòu)從重質(zhì)材料向輕質(zhì)材料，從一代向二代產(chǎn)品，從單一向系列化產(chǎn)品發(fā)展。

　　目前，我所的產(chǎn)品已在全國二十七個省、市、自治區(qū)的冶金企業(yè)、機(jī)械、石化、建材等行業(yè)工業(yè)窯爐及熱工設(shè)備上得到廣泛應(yīng)用，受到用戶的歡迎，收到良好的經(jīng)濟(jì)效益，使?fàn)t子壽命提高4倍以上，節(jié)約了大量能源，是理想的筑爐材料。

2. 不定型耐火材料：
  2.1 不定性耐火材料的特性：
    主要有耐火骨料、耐火細(xì)粉、結(jié)合劑、外加劑組成，經(jīng)混練、震動（搗打）成型，經(jīng)養(yǎng)護(hù)烘烤后即可使用。窯爐爐體要和錨固磚或金屬錨固定件配合使用。
    與耐火磚比有以下特點：
    a. 不經(jīng)燒成，制作工藝簡單交貨期快。
    b. 使用方便，可任意加工各種形狀或整體爐襯。
    c. 提高窯爐使用壽命。
    d. 保溫性能好，節(jié)約能源。
    e. 施工造價低，基建占地面積僅為耐火磚的三分之一，節(jié)省人力，施工方便。

3. 我所開發(fā)的不定型耐火材料主要品種：
  3.1 粘土結(jié)合澆注料：
    粘土結(jié)合澆注料占我廠不定型耐材總產(chǎn)50%以上，是暢銷對路的產(chǎn)品，受到用戶的歡迎，其主要原因是該產(chǎn)品彌補了礬土 予制塊易剝落，使用壽命短，又比可塑料施工方便等優(yōu)點。
    粘土結(jié)合澆注料采用廣西優(yōu)質(zhì)白粘土做為結(jié)合劑，高溫下陶瓷結(jié)合，并且生成針狀莫來石互相穿插，組織結(jié)構(gòu)致密，高溫性能好，熱穩(wěn)定好，耐剝落，整體性強(qiáng)等優(yōu)點。
    施工流動性好，靠的是粘土堿置換作用是在粘土泥漿中，當(dāng)加入水化膜較厚的金屬離子時，能置換粘土膠體擴(kuò)散層中的氫離子。使擴(kuò)散層增厚，電位加大，粘土顆粒負(fù)電性增加，提高了泥漿流動性，改善了澆注成型，當(dāng)加入水化膜較薄的金屬離子時，則可置換水化膜較厚的金屬離子，使泥漿流動性下降，并發(fā)生絮凝導(dǎo)致粘土結(jié)合澆注料的硬化。
    能提高流動性的物質(zhì)稱為堿水劑。一般的選用含有鈉離子的物質(zhì)。我廠采用的堿水劑為三聚磷酸鈉、促凝劑，一般的選用含有鈣鎂離子的物質(zhì)，選用的高鋁水泥是理想的促凝劑，對搞鋁水泥質(zhì)量一定要把好關(guān)，一定要合格的625#高鋁水泥，國旗和不合格的高鋁水泥千萬不要用。
    3.1.1 理化指標(biāo)：
    耐火度≥1790℃
    荷重軟化點4%  1500-1560℃
    1000℃×1h高溫耐壓強(qiáng)度400-439kg/cm2
    1400℃×1h高溫耐火強(qiáng)度20-26kg/cm2
    1400℃×1h燒后線變化+1.0-1.18%
    一天耐壓強(qiáng)度   10-19kg/cm2
    三天耐壓強(qiáng)度   28-33kg/cm2
    3.1.2 施工要點：
    此材料一般的與錨固磚或金屬固定件配合使用，現(xiàn)場澆注施工在澆注成型時要作到均勻一致。
    在施工時還要按規(guī)定比例外加高鋁水泥，三聚磷酸鈉，清水4%左右，經(jīng)混練均勻水份達(dá)到8.5-9%方可使用。
    另外在設(shè)計和施工時要留膨脹縫，一般的每2-3米留一條5mm左右的為宜。
    3.1.3 烘爐要點：
    烘爐主要是排除澆注料中的游離子和結(jié)晶水，是確保護(hù)爐子壽命的關(guān)鍵，脫膜后經(jīng)過1.2天自然干燥即可點火烘爐。因粘土結(jié)合澆注料中含有大量游離子水和結(jié)晶水，因此，在烘爐過程中要特別注意控制升溫速度，防止?fàn)t體裂紋剝落，生殖發(fā)生炸裂現(xiàn)象，在制定升溫曲線時要特別注意150℃，350℃，600℃要有保溫時間和均勻，緩慢地升溫，操作要細(xì)心，并注意勤觀察，按烘爐曲線升溫，一般的烘爐曲線8-13為宜。
  3.2 鋁鎂澆注料：
    鋁鎂澆注料用高鋁骨料、高鋁細(xì)粉、鎂砂細(xì)粉作為基質(zhì)量，以水玻璃為結(jié)合劑的新型澆注料。
    水玻璃具有良好的低溫和中溫的結(jié)合強(qiáng)度，同時也是一種含有Na+的電解質(zhì)，對澆注料有良好的解膠性作用，加入水玻璃改變了澆注的流動性能，明顯地提高了施工性能。
    氟硅酸鈉作促凝劑，其化學(xué)反應(yīng)過程氟硅酸鈉水解，生成氟化氫，其次氟化氫與水玻璃溶液中的氫氧化鈉同時析出硅膠3（NaOnSiO2）+Na2SiF6+3(2n+1)H2O=6NaF+(2n+1)Si(OH)4為了加速凝固，增加強(qiáng)度，采用氟硅酸鈉（Na2SiF6）做為凝固劑。
    在?；|(zhì)中加入MgO使高鋁細(xì)粉中的Al2O3在使用高溫過程中形成鎂鋁尖晶石（MgO、Al2O3）提高抗渣性。
    鋁鎂澆注料具有整體性強(qiáng)，耐侵蝕，成本低，抗渣性強(qiáng)等優(yōu)點，適用于鋼包內(nèi)襯震動澆注成型方法，使用壽命提高一倍以上。
    3.2.1 鋁鎂澆注料產(chǎn)品主要性能：
    耐火度≥1750℃
    荷重軟化點≥1300℃
    高溫耐壓強(qiáng)度≥20Mpa
    Al2O3≥70%
    MgO≥7%
    Fe2O3≤3%
    3.2.2 鋁鎂澆注料施工要點：
    按比例加入外結(jié)劑和結(jié)合劑，在強(qiáng)制式攪拌機(jī)中進(jìn)行二次混練，干混2分鐘，濕混5分鐘，混練均勻即可使用，混好的料不準(zhǔn)超過15分鐘后使用。
    澆注完的包襯一般的16小時后硬化即可脫膜烘烤。
    3.2.3 烘烤：
    鋼包襯脫膜經(jīng)24小時自然干燥，一般的在300℃以內(nèi)小火烘24小時，300℃-800℃為中火烘，24小時900℃以上為大火烘24小時，要有條件延長烘烤時間是提高包齡的好辦法。
  3.3 QNL-150輕質(zhì)高溫澆注料
    長期使用溫度在1400℃以上，采用這種材料筑爐不僅做為隔熱保溫材料，節(jié)能效果好，而且還可以做為承重結(jié)構(gòu)材料，輕爐體重量，減薄爐壁，降低表面溫度。
    此澆注料作為我國首創(chuàng)的工業(yè)爐1400℃下使用的輕質(zhì)承重材料性能良好，彌補了現(xiàn)有輕質(zhì)澆注料只使用在溫度較低或做為隔熱曾，不承重的保溫部位，為工業(yè)爐的進(jìn)一步節(jié)能創(chuàng)造了條件。
    本材料使用在冶金、機(jī)械、化工、石油、輕工、電力等行業(yè)爐爐頂部位較好理想。
    3.3.1 產(chǎn)品主要理化性能
    Al2O3≥50%
    耐火度1730-1750℃
    體積密度≤1.6g/cm3
    導(dǎo)熱系數(shù)800℃≤0.43KCal/Mh℃
    燒后線變化率1400℃×3h±1%
    抗壓強(qiáng)度1500℃≥20MPa
    抗折強(qiáng)度1500℃≥7MPa
    3.3.2 施工技術(shù)要點：
    此材料是現(xiàn)場澆注使用的，使用時必須再混練一次，在施工時要外加礬土水泥2%，三聚磷酸鈉0.15%，混練1.2分鐘，再加水15%左右，總水份17-19%，混練均勻即可出料使用。
    另外在設(shè)計施工時配好錨固磚（件）和留好膨脹縫。
    3.3.3 烘爐：
    烘爐是重要一環(huán)，一定要控制好溫度，脫膜后自然干燥2天即可點火烘爐。在烘爐過程中要特別注意控制升溫速度，防止急劇升溫，崩裂剝落，150℃，350℃，600℃要有保溫時間和緩慢均勻的升溫，根據(jù)不同地區(qū)、不同季節(jié)及爐型結(jié)構(gòu)爐體大小一般的總烘時間7-13天為宜。
  3.4 低粘土高強(qiáng)澆注料（二代澆注料）
    低粘土高強(qiáng)澆注料稱為二代澆注料，它是在粘土結(jié)合澆注料的基礎(chǔ)上開發(fā)出來的。主要特點是結(jié)合粘土用量減少，用水量相應(yīng)的降低。另外增加一些外加劑，提高了低溫和高溫強(qiáng)度彌補了粘土結(jié)合澆注料低溫度強(qiáng)度低的缺點。
    3.4.1 產(chǎn)品主要性能：
    Al2O3≥60%
    耐火度≥1790℃
    荷重軟化點≥1500℃
    高溫耐壓強(qiáng)度≥4.9Mpa
    燒后線變化率1400℃×3h  0-1%
    加熱后耐壓強(qiáng)度1400℃×3h≥49Mpa
    抗壓強(qiáng)度1400℃×3h≥7.9MPa
    體積密度2.3-2.5g/cm3
    它是很有發(fā)展前途的新型不定型耐火材料，可用在冶金工業(yè)爐和其它行業(yè)窯爐重要部位使用爐齡壽命更長。
  3.5 SVL-55耐火可塑料
    耐火可塑料應(yīng)用的范圍基本和粘土結(jié)合澆注料相同，可用于 金工業(yè)爐、爐頂、爐墻、燒咀等部位和其它行業(yè)熱工設(shè)備上。我廠生產(chǎn)分為搗打耐火可塑料和包扎二中。搗打料用于爐體，一般的和錨固磚（件）配合使用施工時使用風(fēng)錘搗打，包扎料用與詐鋼加熱爐冷水管包扎。
  3.6  金用整體噴槍：
    此產(chǎn)品具有良好的抗熱震性耐高溫熔體沖刷耐高堿度熔渣滲透和侵蝕作用，常溫和高溫結(jié)構(gòu)強(qiáng)度高，使用方便，使用壽命長是普通磚的10倍。
  3.7 鋯莫來石搗打料：
    它是一種高級不定型耐材，主要特性是具有高的高溫強(qiáng)度，抗剝落性好，耐爐渣侵蝕性好，適用于軋鋼爐的爐襯，液態(tài)渣鍋爐底盛鋼桶渣線部位等使用。

4. 結(jié)語
  4.1 今后我們要進(jìn)一步和科研、設(shè)計單位、大專院校密切合作，開發(fā)出更多更好的不定型耐火材料來滿足用戶的需要。
  4.2 當(dāng)前不定型耐火材料品種很多，使用時必須選擇合適的材料才能發(fā)揮新材料的作用。
  4.3 結(jié)構(gòu)設(shè)計合理，保證施工質(zhì)量是提高使用不定型耐火材爐體壽命的重要因素，施工時要把好質(zhì)量關(guān)。
  4.4 烘爐是重要一環(huán)，烘爐的好壞，直接關(guān)系到不定型耐材應(yīng)用成敗，若烘爐速度快，水份來不及排除，而在內(nèi)部汽化。將導(dǎo)致澆注料開裂剝落，甚至引起“炸裂”在600℃以前均勻緩慢地升溫是延長爐子壽命的關(guān)鍵。