|
影響耐火澆注料性能的因素有哪些?在冶金、水泥、玻璃、化工等領(lǐng)域,澆注料展現(xiàn)出廣泛的應(yīng)用前景。因此,研發(fā)高性能的澆注料顯得尤為重要。鎂鋁耐火澆注料,作為一種具有優(yōu)良高溫性能和抗侵蝕性能的材料,經(jīng)常被用于鋼包、RH精煉爐、水泥窯和玻璃窯中。其獨特的結(jié)構(gòu)使其能夠在不損壞自身的前提下,有效地固溶鋼渣中的有害元素如Fe、Mn等。當(dāng)使用活性氧化鋁和鎂砂作為原料時,其水化過程能相互促進(jìn),形成具有微孔的結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)在高溫下能夠消除因尖晶石生成等原因產(chǎn)生的膨脹,進(jìn)一步優(yōu)化了體積穩(wěn)定性。需要注意的是,原料的粒徑分布、形貌和性質(zhì)都會對澆注料的漿料、坯體以及燒后性能產(chǎn)生巨大的影響。澆注料,可以被理解為一種由細(xì)小顆粒組成的基質(zhì)包裹大顆粒骨料組成的復(fù)合材料。在澆注過程中,為了便于操作,澆注料需要展現(xiàn)出優(yōu)良的流動性以及觸變性等作業(yè)性能。而當(dāng)進(jìn)行養(yǎng)護(hù)和煅燒后,澆注料則需要滿足使用環(huán)境的要求,通常需要具備低氣孔率和高度強(qiáng)度。 澆注料性能的影響因素主要有以下兩個方面 1.使用條件及加水量 對于大多數(shù)澆注料來說,在將干粉混合之后,都需要加入水使其具備流動性以確?梢赃M(jìn)行澆注和現(xiàn)場成型。澆注料在加熱之前的強(qiáng)度主要依賴于復(fù)雜的水化脫水過程,因此水是結(jié)合劑產(chǎn)生強(qiáng)度的必要因素,也是澆注料的重要載體。澆注料往往由多種復(fù)雜的組分構(gòu)成,這決定了其具有十分復(fù)雜的顯微結(jié)構(gòu)。最終的物理和化學(xué)性質(zhì)與使用環(huán)境和溫度緊密相關(guān)。水的加入量可以改變澆注料的施工性能、流變性能以及燒后的機(jī)械性能。加水量過少會造成結(jié)合劑不能完全水化,漿料的流動性較差;而加水量過多會導(dǎo)致澆注料的粘度過低,造成骨料的偏析和嚴(yán)重的分層現(xiàn)象,最終導(dǎo)致內(nèi)部結(jié)構(gòu)不均勻。過量水分在烘烤和燒制后,隨著自由水的蒸發(fā)和結(jié)合水的脫離,會在澆注料內(nèi)部形成大量氣孔,削弱其強(qiáng)度和抗渣侵蝕的能力。因此,在澆注料能夠滿足作業(yè)要求的前提下,加水量應(yīng)盡量少,以避免升溫過程中出現(xiàn)爆炸以及產(chǎn)生過多的氣孔。 2.原料和顆粒級配 在澆注料中加入的水通常都填充在顆粒間的空隙中。為了降低水在澆注料中的使用量,同時保證其流動性滿足作業(yè)要求,可以利用基質(zhì)中的細(xì)粉來包裹大顆粒骨料,增加粗顆粒之間的距離,起到潤滑的作用,并改變顆粒的堆積密度。這樣不僅可以改善澆注料的流動性,也可以防止偏析現(xiàn)象的發(fā)生。在加入水后,要保證能進(jìn)行均勻的混合,就需要克服細(xì)粉之間的范德華力和毛細(xì)作用力。這關(guān)系著澆注料在使用時的施工性能,也就是說,澆注料的作業(yè)性能基本上取決于其干粉的顆粒級配。而粒度比較大的骨料雖然不能像細(xì)粉那樣起到潤滑作用、優(yōu)化澆注料的流動性,但其成本較低,并且能夠提高燒后澆注料的機(jī)械性能,并降低較高溫度下的線膨脹。骨料的存在也為內(nèi)部水分的蒸發(fā)提供了通道,避免在加熱升溫過程中制品的開裂和損壞。 為了探究通過顆粒級配來推測施工時漿料的流動性以及燒結(jié)后的機(jī)械強(qiáng)度等性能,研究者們構(gòu)建了許多數(shù)學(xué)模型,并從中發(fā)現(xiàn),與加水量相比,基質(zhì)粉末的比表面積對澆注料的性能的影響占主導(dǎo)地位。在粗粒級的澆注料中,燒結(jié)過程中更易由于粗細(xì)顆粒間的收縮不匹配而產(chǎn)生微裂紋。這種微裂紋產(chǎn)生的方式是澆注料中產(chǎn)生微裂紋的主導(dǎo)方式。將中粒級的顆粒替換為粗顆粒和細(xì)顆粒會產(chǎn)生更多的微裂紋。此外,水泥的加入量和粒度對澆注料性能也有很大的關(guān)系。近年來,低水泥澆注料(LCC)和無水泥澆注料一直是研究的熱點內(nèi)容。對于水泥而言,較低的粒度也更有利于最終制備出的澆注料的使用性能。 |