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耐火材料行业知识

一种轻质隔热耐火浇注料配方设计及性能测试

通过选用具有多孔结构的轻质莫来石骨料、氧化铝空心球和导热系数较小的含锆高铝耐火纤维, 达到提高炉辊保温性能, 减少冷却水带走的热损失, 同时降低体积密度, 减少炉辊的重量与转动的动力消耗的目的;通过0.1~1 mm的焦宝石的加入, 弥补了小于1 mm轻质骨料性能劣化的不足, 并通过焦宝石优良的热震稳定性与高温性能, 提高了浇注料的综合使用性能;通过使用水泥、二氧化硅和-Al₂O₃微粉作为复合结合剂, 引入水合结合和凝聚结合两种凝结硬化机理, 提高材料的低、中和高温强度;
通过加入少量锂辉石粉的烧结促进作用, 改善浇注料使用条件下的烧结状况, 促进炉辊浇注料隔热衬使用条件下高温陶瓷结合相的形成, 提高隔热衬的抗破损能力;
通过添加含锆高铝耐火纤维, 利用其在基体中的拉拔作用所产生的增强、增韧效应, 提高炉辊浇注料抗机械振动能力和抗冲击韧性;
通过添加蓝晶石粉作为膨胀剂, 利用蓝晶石高温下不可逆分解为莫来石和游离的SiO₂而产生体积膨胀, 抵消浇注料高温下体积收缩, 防止浇注料与金属辊身之间热膨胀不匹配造成的浇注料层开裂和脱落;通过减水剂、有机消泡剂和硅烷偶联剂等外加剂的使用, 提高了浇注料的施工流动性, 降低了浇注料的加水量, 改善了炉辊浇注隔热衬施工质量与综合性能。
通过实验室配方设计和优化, 最终确定了优化配方。
按优化配方称料, 混合均匀后加水搅拌、浇注成型为40mm×40 mm×160 mm试样, 常温自然养护24小时, 脱模后于110℃烘干24 h, 部分试样继续在1100和1300℃热处理3h, 然后按相关标准检测不同温度处理后试样的体积密度、抗折和抗压强度、导热系数等物理性能, 具体数据如表2所示。相对常规炉辊重质浇注料 (体积密度2.2g·cm-3, 导热系数0.738 W· (m·K) -1) 而言, 体积密度降低25.8%, 具有更轻的容重, 导热系数降低约57%, 具有更加优良的隔热效果。同时, 研制的轻质隔热浇注料具有较高的低、中、高温强度, 随着温度的升高, 浇注料的力学性能比较稳定, 没有发生大的波动。可见通过配方中多种外加剂的合理设计, 大幅提高了轻质浇注料的抗折、抗压强度和抗机械振动能力, 浇注料常温抗压强度达到24.5 MPa, 远高于普通轻质浇注料的力学性能, 不仅满足了脱模及搬运要求, 还完全满足了炉辊300℃烘烤完毕直接入炉使用的要求, 经各温度处理后线变化率较小, 表明有较好的体积稳定性。


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