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文章编辑:飞速直播间 发表时间:2021-06-07 浏览次数:
 
在2021年6月7日星期一对高性能轻质高铝浇注料的研究解答如下:我国高温工业走过了高能耗、高污染、低效益的发展模式,随着资源、能源及环保约束的增强,绿色制造、 环保制造必将成为其转型升级的主要方向之一。 因此,节能技术、节能装备、节能材料的研究开发倍受重视。
 
为了提高热工窑炉的节能效果,轻质浇注料应用的数量和范围在逐渐扩大,从永久层、隔热层到工作层,从中低温部位扩展到中高温部位,从低负荷环境向高负荷环境过渡。目前在中低温(<1 200℃)和高温(>1 500℃)部位工作层所用轻质高铝浇注料的技术性能已基本成熟[1-2],但在中高温范围(1 200~1 500 ℃)所用轻质浇注料的性能还有待提升,以满足对轻质高铝浇注料的使用新要求。 基于此,本工作开展了飞速直播间开发。
 
1 实验原料及实验方法
 
传统轻质高铝浇注料的原料配置主要采用轻质骨料与重质细粉, 所用轻质骨料的气孔直径较大且强度较低,因此轻质浇注料的导热率较高,同时因骨料强度低而影响轻质浇注料的整体强度, 限制了其在更高温度下的使用。 因此,本实验采用微孔骨料和高强骨料。 所用原料主要有微孔轻质莫来石、复相空心球、高铝矾土、漂珠、蓝晶石、二氧化硅微粉、氧化铝微粉、纯铝酸钙水泥、生矾土粉、红柱石、造孔剂D、造孔剂 C 等。 主要原料的化学成分如表 1 所示。复相空心球的壁厚为 0.3~0.5 mm, 粒径 3~7 mm,其堆积密度为 0.60 g/cm3。 微孔莫来石的堆积密度为0.80 g/cm3。
 
 
表 1 所用主要原料的化学成分
 
各种原料按比例称量,加入搅拌机中先干混 2 min,后加水搅拌均匀,振动浇注成 40 mm×40 mm× 160 mm 的条形试样,养护 24 h 脱模,经 110 ℃×24 h烘干,1 350 ℃×3 h 烧后按有关标准检测其体积密度、常温耐压强度、高温抗折强度、加热永久线变化、导热系数等指标。
 
2 轻质骨料的优选
 
为了满足轻质浇注料的施工和高温性能, 本实验的轻质骨料选用轻质莫来石和复相空心球。 以复相空心球逐渐替代轻质莫来石,研究对浇注料性能的影响,具体配方如表 2 所示。
 
 
表 2 轻质骨料优选实验配方
 
2.1 复相空心球加入量对浇注料体积密度的影响
 
图 1 为复相空心球加入量对浇注料体积密度的影响。 可以看出, 当复相空心球加入量由 0 增加到40%时,试样 110 ℃×24 h 烘后体积密度由1.86 g/cm3 下降到 1.68 g/cm3,高温烧后体积密度也有同样的变化趋势。由于复相空心球的堆积密度小于轻质莫来石骨料的堆积密度,因此随着其加入量的增加,浇注料的体积密度呈下降趋势。即复相空心球降低浇注料体积密度的效果比轻质莫来石大。
 
 
图 1 复相空心球加入量对浇注料体积密度的影响图
 
2.2 复相空心球加入量对浇注料常温耐压强度的影响
 
图 2 为加入不同比例复相空心球后浇注料常温耐压强度的变化趋势。 随着复相空心球加入量的增加, 浇注料烘后和高温烧后的常温耐压强度呈上升趋势 ,Q1 试样高温烧 后的常温耐 压 强 度 为 25.2 MPa,Q4 试样的常温耐压强度为 52.6 MPa, 提高了一倍多。 由于复相空心球骨料的强度高于轻质莫来石骨料,并且复相空心球表面致密,比轻质莫来石骨料的吸水率低, 同时球形骨料有利于提高浇注料的流动性,降低了浇注料的加水量,也有利于试样强度的提高。 因此,复相空心球对浇注料的增强作用大于轻质莫来石。
 
2.3 复相空心球加入量对浇注料导热系数的影响
 
各试样的导热系数见图3。可以看出,随着复相空心球加入量的增加,试样的导热系数呈下降趋势。Q1试样、Q5试样的导热系数分别为0.852 W/(m· K)、0.682 W/(m·K)。由于复相空心球为中空结构,空气被封闭于孔中,有较好的隔热效果。因此添加复相空心球后浇注料的导热系数降低,由于复相空心球的气孔直径较大,高温时对流传热的作用会增加,造成其在1 000 ℃时降低浇注料导热系数的效果不如 700℃时明显。
 
 
图 3 试样导热系数柱状图
 
微孔轻质莫来石骨料有利于降低浇注料的导热系数,但其强度较低;复相空心球有利于提高浇注料的强度,但对降低导热系数的作用有限。 由于复相空心球的密度较低,考虑到不同骨料的均匀分散问题,并兼顾各项性能,两种骨料的加入量均以 20%~30%为适宜。
 
 
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