第11期
不定形耐火材料的现状和发展趋势
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期号 : 2010 年, 第11期
内容简介

    最近十几年来,在新型耐火浇注料生产领域内取得了比较显著的成就,这些新型浇注料主要是触变性振动浇注料,或者是低水泥、超低水泥以及无水泥浇注料(其中包括陶瓷浇注料)。与传统的振动施工工艺不同,新型浇注料低加水量时仍能自流浇注,而且这种浇注料还能喷涂施工。根据国内外关于不定形耐火材料研究资料,总结出目前不定形耐火材料的状况和发展趋势如下:
    具有特殊作用,能替换同材质的定形耐火材料用于热工设备内衬的这一类不定形耐火材料都属于新型耐火浇注料(尤其是无水泥和超低水泥浇注料)。新型耐火浇注料的成本实际上要高于传统使用的高铝质和镁碳质耐火材料,但是,从其综合性能因素考虑,新型耐火浇注料具有比较明显的技术经济效益,因此,开发生产新型高性能耐火浇注料是现代基本发展趋势。
    耐火浇注料的骨料主要是由天然原料(菱镁矿、铝矾土、红柱石、蓝晶石等)和合成原料(电熔镁砂、刚玉、尖晶石、工业氧化铝及其生成品)制得的耐火材料,将来的趋势是逐步使用合成原料。
    在现代浇注料中,使用的结合剂有含Al2O3 70%的高铝水泥、不含CaO的水合氧化铝Alphabond以及硅溶胶。使用硅溶胶的浇注料在加水量为5%时,不需要振动也能很好地流动。
    除了高铝水泥和其他的结合剂外,新一代浇注料的基质(结合)系统含有超细的氧化硅粉(硅微粉)、超细粉(氧化铝粉和尖晶石粉)和其他一些能够调整初始浇注料流变性能的添加剂。通过添加不同的添加剂,调整浇注料的触变性(凝聚和反絮凝体系),在混合料粒度组成最佳的情况下,可得到含水量很低的浇注料。不含氧化钙的结合剂(Alphabond)和硅溶胶的出现促进了无水泥浇注料的开发,俄罗斯开发的以高浓度结合泥浆为主的陶瓷浇注料也属于这种无水泥浇注料。
    开发含碳耐火浇注料是耐火材料生产者所面临的主要任务之一。石墨的低润湿性和良好的导热性能可显著改善含碳浇注料的抗侵蚀性和抗热震性,但是会降低浇注料的流动性和均质性。其原因是鳞片石墨不被水润湿,而且很难分散。为了解决这一问题,可采取石墨造粒、用造粒机制备实心石墨球、臭氧处理等方法。
    现代施工和干燥技术研究方面所取得的成就促使了湿式喷补自流浇注料、低水泥浇注料和预制件的推广应用。目前的研究方向是防止浇注内衬在干燥和预热过程中的炸裂。在解决浇注内衬炸裂问题方面,在浇注料配料中使用有机纤维和钢纤维值得关注。
    欧洲一些国家(德国、英国)、美国和日本目前建立了相当具有代表性标准,这些标准涵盖了产品分类、试样的抽选和制备方法、耐火浇注料的试验方法。而在俄罗斯耐火浇注料的标准还处于发展阶段。俄罗斯惟一的一部涉及耐火浇注料和试样制备规则的标准(GOST P 52541-2006)从2006年1月1日起实施。
    新一代耐火浇注料在钢铁工业中,尤其是在高炉出铁沟和浇钢钢包、精炼钢包内衬中得到的最广泛的应用。在日本、德国、美国等国家,高炉出铁沟,尤其是主沟几乎全部采用高强度、低加水量的低水泥浇注料浇注内衬。这些浇注料使用优质原料制成:电熔氧化铝、氮化硅、石墨、金属粉,也有使用尖晶石的。出铁沟的修补采用热态浇注或喷补法。而且,近年来有开发了用水分含量很低的浇注料进行湿式喷涂的新方法。目前俄罗斯钢厂的高炉出铁沟主要使用进口的浇注料和国内生产的振动浇注料。
    目前,在一些综合性炼钢厂,往往使用由低水泥浇注料构筑内衬的钢包,这种低水泥浇注料的加水量很少,其强度性能达到了砖砌内衬的水平。其中铝尖晶石和铝镁尖晶石质浇注料的应用最广泛,与刚玉质低水泥浇注料相比,这类浇注料的的特点是抗熔渣侵蚀性较好。目前正在研究Al2O3-MgO浇注料中尖晶石形成过程。
(编译自俄刊《新型耐火材料》2009,№12)

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