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長(zhǎng)水口一般不予預(yù)熱,且體型較大,抗熱震要求最為苛刻。當(dāng)前主要有兩大技術(shù)來(lái)應(yīng)對(duì)該問(wèn)題。一是歐洲的內(nèi)壁氧化方式,以外國(guó)公司為例,長(zhǎng)水口燒成采用裸燒方式,外部施釉,碗口遮蔽,內(nèi)孔體處于氧化氣氛,形成1~2mm厚的氧化層和1.5mm左右的變質(zhì)層以緩沖熱震,鋼包到1500℃以上的高溫鋼水直接沖擊該透氣絕熱層,延緩了對(duì)外部鋁碳本體的直接熱沖擊,抗熱震性得到保證;二是國(guó)內(nèi)開(kāi)發(fā)的絕熱內(nèi)壁方式,使用高鋁聚輕磚或氧化鋯的空心球或臨汾漂珠磚等低導(dǎo)熱材料預(yù)成型內(nèi)壁,也起到了很好的抗熱震效果,但制造工藝略為復(fù)雜。另外,一些無(wú)碳防堵塞技術(shù),如莫來(lái)石、莫來(lái)石磚廠(chǎng)家尖晶石、鋯酸鈣等內(nèi)襯材料的引入,因?yàn)闊o(wú)石墨或極大地降低了碳含量,從而對(duì)開(kāi)澆熱沖擊不敏感,在一定程度上也提高了水口的抗熱震性。
連鑄功能耐火材料以含碳為其特色,這是由臨汾莫來(lái)石磚耐火材料的應(yīng)用要求決定的。鱗片石墨的主要功能可概括為兩條:增強(qiáng)抗熱震性,因其較高的熱導(dǎo)率和較低的膨脹系數(shù),提高了熱擴(kuò)散能力,緩解熱應(yīng)力集聚;另外是其不與耐火氧化物產(chǎn)生陶瓷結(jié)合,大量的質(zhì)量好的莫來(lái)石磚對(duì)緊密的氧化物陶瓷基質(zhì)及結(jié)合網(wǎng)絡(luò)起到了阻斷隔離作用,就像氣孔一樣,使熱應(yīng)力掉進(jìn)了“黑洞”,因而能夠阻止裂紋擴(kuò)展,其比氣孔絕熱更可貴的一點(diǎn)是,不對(duì)熔渣潤(rùn)濕,不會(huì)吸收液渣“填坑”。要說(shuō)明的是,不同于常見(jiàn)的金屬及其氧化物等,石墨的熱導(dǎo)率隨溫度的升高反而降低,在極高溫度下趨于不導(dǎo)熱狀態(tài),這對(duì)石墨作為連鑄功能耐火材料的應(yīng)用也大有裨益,在持續(xù)高溫應(yīng)用條件下可以使材料保持基本恒定的溫度梯度。增強(qiáng)抗侵蝕性,因其對(duì)渣、熔劑及鋼水的不潤(rùn)濕性,不僅自身不容易被侵蝕,還進(jìn)而能夠保護(hù)包裹纏繞的基質(zhì)顆粒。另外,就是石墨特異的耐高溫性能,與一般耐高溫材料不同,石墨的強(qiáng)度是隨溫度的升高而增高,這也賦予基質(zhì)顆粒乃至基體材料較高的抗侵蝕性。
高堿玻璃具有較低的黏度,硼硅酸鹽玻璃的表面張力小,所以,它們的侵蝕作用就劇烈。提高熔制溫度會(huì)降低熔融玻璃液的黏度和表面張力,從而也加速了侵蝕作用。含硼酸、磷酸、氟、鋁、鋇化合物的玻璃液,對(duì)隔熱磚有劇烈的侵蝕作用,強(qiáng)烈的玻璃液對(duì)流和不穩(wěn)定的液面會(huì)把保護(hù)層沖刷掉,加速蝕損。對(duì)質(zhì)量好的莫來(lái)石磚耐火材料本身來(lái)說(shuō),蝕損程度主要與它的化學(xué)組成、礦物組成和結(jié)構(gòu)狀態(tài)有關(guān)。一般耐火材料的結(jié)構(gòu)都是由一個(gè)或多個(gè)晶相、玻璃相和氣相組成的。氣孔,特別是開(kāi)口氣孔,是侵蝕劑滲入莫來(lái)石磚耐火材料內(nèi)部的通道,并使侵蝕面增加。相對(duì)于晶相來(lái)說(shuō),玻璃相是薄弱環(huán)節(jié),其化學(xué)穩(wěn)定性差,要提高耐火材料的抗侵蝕,必須使其高溫的穩(wěn)定晶相增多,玻璃相含量減少,且軟化溫度和黏度要大,氣孔率盡可能低。
輕質(zhì)粘土保溫磚莫來(lái)石磚的優(yōu)缺點(diǎn)有哪些呢,工業(yè)窯爐砌體蓄熱損和爐體表面散熱損,一般約為燃料消耗的24~45%.使用低熱導(dǎo)率、低熱容的輕質(zhì)磚作爐體結(jié)構(gòu)材料,質(zhì)量好的莫來(lái)石磚輕質(zhì)保溫磚可以節(jié)約燃料;同時(shí),由于窯爐能夠快速升溫和冷卻,可以提高設(shè)備的生產(chǎn)效率;還可以減輕爐體重量,簡(jiǎn)化窯爐結(jié)構(gòu),提高產(chǎn)品質(zhì)量,降低環(huán)境溫度,改善勞動(dòng)條件。但輕質(zhì)耐火磚的氣孔率大,組織松散,不能用于直接接觸熔渣和液態(tài)金屬的部位;機(jī)械強(qiáng)度低,不能用于承重結(jié)構(gòu);耐磨性差,不適合與爐料接觸,磨損嚴(yán)重。
輕質(zhì)耐火材料最早以莫來(lái)石磚廠(chǎng)家輕質(zhì)粘土磚為主,由于耐溫性能有限,只能用到溫度比較低的窯爐內(nèi)使用,上世紀(jì)九十年代后期莫來(lái)石磚、氧化鋁熔融噴吹技術(shù)逐漸成熟從而開(kāi)發(fā)了空心球磚,近幾年來(lái)耐火材料發(fā)泡工藝的成熟又開(kāi)發(fā)了發(fā)泡型輕質(zhì)耐火材料,使耐火材料的熱導(dǎo)率大大降低,形成了質(zhì)量好的耐火隔熱磚。本世紀(jì)初,耐火纖維技術(shù)發(fā)展較快,耐火纖維的壓成板、氈等定型材料工藝逐步完善且耐火纖維的溫度不斷提高,形成了目前的耐火纖維隔熱材料系列產(chǎn)品?;瘜W(xué)性質(zhì)穩(wěn)定,強(qiáng)度較高,可以抵抗?fàn)t窯局部機(jī)械震動(dòng)不開(kāi)裂,熱效工作時(shí)抗?jié)B漏性能強(qiáng),不易被金屬熔融液浸潤(rùn),不粘結(jié),導(dǎo)熱與膨脹系數(shù)小,保證熱工設(shè)備的穩(wěn)定性。