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連鑄功能耐火材料以含碳為其特色,這是由陜西隔熱磚耐火材料的應(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”。要說明的是,不同于常見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。
窯系統(tǒng)表面散熱的熱損失包括預(yù)熱器、回轉(zhuǎn)窯和冷卻機(jī)。其中回轉(zhuǎn)窯的散熱損失占總散熱損失的50%以上,因此開發(fā)和研制用于回轉(zhuǎn)窯的新型節(jié)能磚對(duì)于水泥行業(yè)節(jié)能尤為重要。新型節(jié)能耐火材料主要以輕質(zhì)骨料以及輕質(zhì)造孔劑為原料制成的陜西隔熱磚輕質(zhì)耐磨磚,它通過降低材料的密度和提高材料的氣孔率來降低耐火材料的導(dǎo)熱系數(shù),從而達(dá)到保溫節(jié)能的目的。這種輕質(zhì)耐磨磚主要用于回轉(zhuǎn)窯的分解帶。輕質(zhì)耐磨磚用于水泥回傳窯如窯最后面,與其他陜西隔熱磚磚種性能對(duì)比,輕質(zhì)耐磨磚有較低的導(dǎo)熱系數(shù)和較低的體積密度。荷重軟化溫度和耐壓強(qiáng)度也有所降低,但不影響輕質(zhì)保溫磚的使用,因?yàn)樵谶@一區(qū)間,物料的熱負(fù)荷較小,固體物料的沖刷和磨損也較輕,因此在耐火材料配置上,主要考慮適抗堿侵蝕能力即可。
抗鋼液侵蝕性越高越好,尤其是棒頭材料。這是因?yàn)榘纛^區(qū)域承受高湍流鋼水的持續(xù)沖刷侵蝕,蝕損較快會(huì)導(dǎo)致控流不好或失控終澆?,F(xiàn)多采用陜西隔熱耐火磚或鋯碳復(fù)合料(適用于大多數(shù)碳素鋼)及鎂碳料。質(zhì)量好的隔熱磚廠家高溫強(qiáng)度指標(biāo)要求不高,因?yàn)槿舯谙鄬?duì)較厚,有足夠強(qiáng)度,故而幾乎所有廠家均把生產(chǎn)過程中的廢品、廢料、車削料、集塵回收料經(jīng)過破碎、分篩、烘烤(或燒成除碳)回加進(jìn)塞棒本體料,可以引入50%(w)左右。由于塞棒使用中需要垂直固定,且進(jìn)行高頻往復(fù)沖動(dòng),對(duì)強(qiáng)度也有最低要求,一般而論,本體材料燒后常溫抗折強(qiáng)度不得低于4MPa。
料粉對(duì)耐火材料的蝕損作用主要表現(xiàn)在粉料高溫蒸發(fā)的堿性蒸氣對(duì)耐火材料的侵蝕,如陜西隔熱磚表面的熔蝕、內(nèi)部的“鼠洞”等,以及格子磚中的反霞石化作用等。再者,粉料中超細(xì)粉的飛料在蓄熱室格子體中集聚,形成瘤子,堵塞格子孔,嚴(yán)重時(shí)造成格子磚倒塌、損毀,被迫熱修。蝕損作用隨溫度升高而加劇,熔化溫度每提高50~60℃就會(huì)使使用期限縮短約一年。前臉墻、加料口、熔化部前部空間、池壁、小爐、蓄熱室上層格子體等部位都會(huì)受到料粉的蝕損。玻璃液對(duì)隔熱磚廠家耐火材料的蝕損作用比料粉要小得多,玻璃液與耐火材料界面層上的相反應(yīng)是復(fù)雜的。玻璃液首先溶解耐火材料中的游離的SO?。莫來石的溶解速度較小,它聚集到玻璃液和耐火材料的界面上,雖然小結(jié)晶的莫來石溶解了,但在使用時(shí)大結(jié)晶的莫來石甚至有了增長(zhǎng)。