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玻璃和配合料的揮發(fā)物在池爐的上部空間和蓄熱室中部都存在,對這些部位的耐火保溫磚進行化學侵蝕。揮發(fā)物的成分主要是漂珠磚堿金屬氧化物的化合物和硼的化合物,還有氟化物、氯化物和硫的化合物。這些揮發(fā)物除以氣相狀態(tài)與耐火材料發(fā)生化學反應外,在溫度低時還會凝結(jié)成液相與耐火材料發(fā)生化學反應。其中鈉的化合物在1400℃。時就會冷凝。這些冷凝液體通過浸潤、擴散向咸陽漂珠磚耐火材料氣孔內(nèi)滲透。尤其是當上部結(jié)構(gòu)砌體有龜裂和未充滿泥漿的砌縫時,會給耐火材料造成很大的破壞。隨著池爐技術(shù)的進步,蓄熱室的高度不斷增加,格子體自重對于下層格子磚及爐條碹的壓力很大,當化學侵蝕將其損壞后,在損壞部位由于應力集中而破壞,結(jié)果會導致整個格子體的倒塌。
連鑄用功能質(zhì)量好的漂珠磚耐火材料指整體塞棒、(鋼包)長水口和浸入式水口,稱為連鑄三大件,也有人把鋼包滑板、中間包滑板、中間包上水口包含在內(nèi),均為含碳耐火材料,通稱為碳結(jié)合耐火材料。其實,中間包滑板控流結(jié)構(gòu)已越來越少見,有被塞棒取代的趨勢。主要討論連鑄用功能咸陽耐火保溫磚的生產(chǎn)制造用原料技術(shù)。對材質(zhì)的性能要求,連鑄要求其功能耐火材料具有良好的抗熱震性、抗合成渣侵蝕、抗鋼液侵蝕以及適宜的高溫強度。這些特性要求又因三大件的使用部位及鋼種、冶煉條件的不同而存在差異。為了更好地發(fā)揮連鑄功能耐火材料在連鑄工業(yè)的作用,今后還需在原料多樣化、復合化及新型防氧化劑等方面做進一步的工作。
連鑄功能耐火材料的材料體系,由最初簡單的熔融石英質(zhì)、鋁碳材質(zhì),逐步開發(fā)應用了高耐蝕的鋯碳(渣線、棒頭)、鎂碳(棒頭、水口碗口、快換水口端面)、尖晶石碳(棒頭、水口內(nèi)壁)、高耐磨高碳化硅含量的質(zhì)量好的莫來石磚或鋯英石碳(快換水口端面)、透氣材料(長水口碗口、內(nèi)壁)及眾多浸入式水口防堵塞襯體材料(莫來石質(zhì)、尖晶石質(zhì)、白云石質(zhì)、鋯酸鈣質(zhì)等)。所用原材料更是品種廣泛,主原料使用各種氧化鋁、氧化鋯、氧化鎂、氧化硅及合成咸陽漂珠磚莫來石、尖晶石、碳化硅、賽隆、阿隆等,碳源有鱗片石墨、無定形碳、瀝青、石墨微粉等;輔料發(fā)展更為全面、細微,各種防氧化劑(硅粉、碳化硅、低熔點玻璃粉、含硼材料、鋁粉、鋯化合物等)、增強劑、成型助劑、防潮劑等;結(jié)合劑雖仍以酚醛樹脂為主,有的輔以瀝青混合結(jié)合,酚醛樹脂的引入形態(tài)、稀釋調(diào)和劑、各種改性體(硼改性、鎳改性、碳化硅改性、白炭黑或有機硅改性等)等各公司不一,發(fā)展變化較大。
低導熱多層漂珠磚復合莫來石磚使用創(chuàng)新的工作層、保溫層、隔熱層多層復合結(jié)構(gòu)設計,導熱系數(shù)大大降低。該材料的工作層以莫來石為骨料,加入12%~15%的碳化硅,10%~12%的紅柱石細粉,具有較高的常溫耐壓強度、較高的荷重軟化溫度、良好抗熱震性;保溫層設計采用M60或M70莫來石為主原料,適宜的氧化鋁含量使其具備更高的咸陽漂珠磚莫來石相含量,幾乎不含剛玉相,其保溫層具備比工作層更低的導熱系數(shù),且與工作層具有良好的結(jié)合性、較高的強度及耐磨性。隔熱層選用含鋯纖維板,因含鋯纖維板在不同溫度下的導熱系數(shù)(見表1)都處于較低位置,同時在高溫下的收縮率也是較低[1]。因此低導熱多層復合莫來石磚具有高強度、高耐磨、高抗蝕、高荷重軟化溫度以及優(yōu)良的抗熱震性能,完全滿足了大中型水泥回轉(zhuǎn)窯生產(chǎn)工藝的要求,同時由于其具有低導熱的特性,使得筒體外表溫度降低,減少了噸熟料原煤消耗,同時延長了筒體使用壽命,從而能為水泥企業(yè)帶來較大的社會經(jīng)濟效益。
質(zhì)量好的耐火保溫磚優(yōu)良的抗熱震性。水口使用前一般預熱到1100℃,而連鑄開澆鋼水溫度高達1500℃,水口需在1s內(nèi)承受開澆熱震溫差400℃??菇Y(jié)晶器保護渣侵蝕性好。渣線部位用鋯碳材料因ZrO2的引入,其耐渣蝕性增強,但鋯碳材料因其較低的碳含量及ZrO2的相變又存在熱震炸裂風險,因此要求預熱后不能降溫太快。同時,因質(zhì)量好的漂珠磚廠家鋯碳材料如果與內(nèi)孔鋼水直接接觸,因其石墨含量及結(jié)合強度較低,在高速鋼流的沖刷下會被快速熔損,所以必須與本體鋁碳材料或內(nèi)襯材料配合使用??逛撘呵治g性好,尤其是內(nèi)孔部分,既要抗鋼水沖刷,又要耐化學侵蝕。浸在結(jié)晶器中的本體部分很少被侵蝕,這也是選擇鋁碳質(zhì)浸入式水口的主要原因。