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連鑄功能耐火材料的材料體系,由最初簡(jiǎn)單的熔融石英質(zhì)、鋁碳材質(zhì),逐步開(kāi)發(fā)應(yīng)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性價(jià)比高的莫來(lái)石磚或鋯英石碳(快換水口端面)、透氣材料(長(zhǎng)水口碗口、內(nèi)壁)及眾多浸入式水口防堵塞襯體材料(莫來(lái)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、氧化硅及合成太原輕質(zhì)保溫磚莫來(lái)石、尖晶石、碳化硅、賽隆、阿隆等,碳源有鱗片石墨、無(wú)定形碳、瀝青、石墨微粉等;輔料發(fā)展更為全面、細(xì)微,各種防氧化劑(硅粉、碳化硅、低熔點(diǎn)玻璃粉、含硼材料、鋁粉、鋯化合物等)、增強(qiáng)劑、成型助劑、防潮劑等;結(jié)合劑雖仍以酚醛樹(shù)脂為主,有的輔以瀝青混合結(jié)合,酚醛樹(shù)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(jī)硅改性等)等各公司不一,發(fā)展變化較大。
太原莫來(lái)石一直以來(lái)被認(rèn)為是普通陶瓷里面很重要的晶體相,對(duì)于普通陶瓷的強(qiáng)度提升有著很重要的作用。因此,對(duì)于陶瓷材料中莫來(lái)石的形成、含量、尺寸、發(fā)育等非常關(guān)注。對(duì)于大部分建陶產(chǎn)品而言,其燒成過(guò)程屬于快燒并且溫度相對(duì)較低,且產(chǎn)品在使用過(guò)程中的會(huì)經(jīng)歷各類搬運(yùn)、長(zhǎng)短途運(yùn)輸、深加工等,因此對(duì)于莫來(lái)石磚強(qiáng)度有著更迫切實(shí)際的需求。那么,了解陶瓷產(chǎn)品內(nèi)部晶體相的形成,對(duì)于產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)就更有實(shí)際意義。其形成過(guò)程往往是母礦在加熱過(guò)程中自身分解而形成,如高嶺土在加熱過(guò)程中會(huì)脫水生成偏高嶺,在繼續(xù)的加熱過(guò)程中,偏高嶺會(huì)分解為輕質(zhì)保溫磚價(jià)格莫來(lái)石和石英。這樣形成的莫來(lái)石其形狀貼近于母礦形狀,如高嶺石中的莫來(lái)石就為粒狀或鱗狀莫來(lái)石。
裂損主要發(fā)生在烤窯階段??靖G時(shí),在太原隔熱耐火磚內(nèi)部出現(xiàn)一定的溫度差,產(chǎn)生相應(yīng)的機(jī)械應(yīng)力。如升溫速度過(guò)快,超過(guò)了耐火材料允許的極限強(qiáng)度時(shí),將出現(xiàn)裂紋,甚至裂成碎塊。電熔的、高度燒結(jié)的致密耐火材料最易破損。除溫差產(chǎn)生應(yīng)力外,耐火材料晶型變化所造成的膨脹或收縮亦會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力。升溫過(guò)快時(shí),晶型變化快,體積變化過(guò)劇,產(chǎn)生應(yīng)力過(guò)大,使耐火材料開(kāi)裂,因而,在烤窯時(shí)必須按事先制定的烤窯曲線升溫??靖G后,性價(jià)比高的輕質(zhì)保溫磚價(jià)格耐火材料長(zhǎng)期處在高溫作用下,在該作業(yè)溫度下的耐火材料機(jī)械強(qiáng)度比在室溫下要低得多。如果作用于耐火材料的機(jī)械負(fù)荷偏大,則耐火材料會(huì)產(chǎn)生非彈性變形(與極黏的液體流動(dòng)相似),而導(dǎo)致破壞。
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太原漂珠磚等低導(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、輕質(zhì)保溫磚價(jià)格尖晶石、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。
性價(jià)比高的隔熱磚的產(chǎn)品性能好,塞棒水口的沉積堵塞比內(nèi)孔部位侵蝕問(wèn)題更嚴(yán)重、更為普遍,尤其是對(duì)于鋁鎮(zhèn)靜鋼的澆注。目前,對(duì)于堵塞問(wèn)題通過(guò)改變材質(zhì)和流態(tài)是較理想的技術(shù)路線。高溫強(qiáng)度要求特別重要,比長(zhǎng)水口、塞棒要求高。鋼水沖擊不能掉底,鋼水?dāng)[動(dòng)不能折斷。理論上要求在高溫抗折強(qiáng)度達(dá)到2.5MPa,生產(chǎn)實(shí)際中控制燒后常溫抗折強(qiáng)度不得低于6MPa。整體塞棒較好的抗熱震性,但不如浸入式水口及長(zhǎng)水口要求苛刻,因?yàn)槿魞H是外部浸入鋼水而非內(nèi)孔,傳熱由外及內(nèi);另外,性價(jià)比高的輕質(zhì)保溫磚塞棒多隨中間包一起預(yù)熱也降低了其熱震性要求。