热镀锌金属罐类似于感应加热炉,锌或锌基合金(45%Zn+55%Al、95%Zn+5%Al)在里面加热熔融,其工作温度远低于钢水精炼炉,所用耐火材料不需要具有很高的耐火度。由于熔融锌(镀锌熔融金属的主要金属成分)的表面张力明显低于其他金属成分,锌容易通过小气孔或微裂纹渗透到耐火材料内部。同时,锌基合金中的Al容易和耐火材料中的SiO2发生氧化还原反应生成Al2O3和单质Si,导致耐火材料剥落损毁,同时生成的Al2O3会堵塞金属循环通道,影响生产的进行。热镀锌金属罐通常采用高铝质耐火材料,为了改善使用效果,日本品川耐火公司的研究人员通过提高耐火材料中的Al2O3含量并降低SiO2含量,同时加入低润湿性特种添加剂,开发出致密高铝浇注料CST-A6125(性能见表1)。此外,还通过添加低润湿性特种添加剂开发出新型碳化硅质浇注料CST-S530(性能见表1),与高铝质材料相比,该类浇注料具有较低的热膨胀率和较高的导热系数,具有优异的抗剥落性。模拟试验结果显示,开发的新型材料抗金属渗透性及抗剥落性显著改善,同时改善了氧化铝结瘤堵塞现象,取得良好的应用效果。
表1 热镀锌金属罐用耐火材料的理化性能
类型 |
砖 |
浇注料 |
||||
编号 |
MLM-45L (传统) |
ALT-85R (新型) |
CST-JAMCO(传统) |
CST-A6125 (新型) |
CST-S530 (新型) |
|
显气孔率/% |
13.5 |
20.0 |
11.5 |
12.0 |
11.0 |
|
体积密度/(g·cm-3) |
2.40 |
2.80 |
2.99 |
3.18 |
2.70 |
|
常温耐压强度/MPa |
98.0 |
78.4 |
56.9 |
132.5 |
50.9 |
|
加热永久线变化/% |
- |
- |
-0.09 |
0 |
-0.01 |
|
1 000 ℃热膨胀率/% |
0.50 |
0.60 |
0.72 |
0.76 |
0.35 |
|
800 ℃导热系数/(W·m-1·K-1) |
1.7 |
1.9 |
2.1 |
3.9 |
9.1 |
|
化学组成(w)/% |
Al2O3 |
46 |
84 |
84 |
90 |
11 |
SiO2 |
- |
- |
10 |
5 |
4 |
|
Fe2O3 |
1.2 |
1.5 |
- |
- |
- |
|
SiC |
- |
- |
- |
- |
78 |