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文章编辑:飞速直播间 发表时间:2021-10-15 浏览次数:
以1969年Prost专利[法国Pat.Appl.No.69-34465]为根底,降低水泥含量制成资料后,浇注料的质量有了突破性停顿。依据这一专利,所失掉的浇注料包括86%~92%耐火骨料、5%~8%纯铝酸钙水泥(CAC)、2.5%~4%细粉(≤1μm)、0.01%~0.3%反凝絮剂。依据现有分类,以上浇注料应被归于低水泥浇注料(LCC)类。大幅度降低了水泥结合剂的量,浇注料的热力学功能失掉分明的改善。降低CaO的含量可以分明的增加低熔物如钙斜长石(CaO·Al2O3·2SiO2)及钙铝黄长石(2CaO·Al2O3·SiO2)的构成量。基质中超细组分的补充及颗粒尺寸的优化有利于进步浇注料的功能。装置参加反凝絮剂且含水量较低的浇注料停止全体浇注时,内衬取得了较低的气孔率。以上措施使得浇注料功能与传统浇注料相比体积密度和强度失掉了进步,且改善了热力学功能和热机械性能。耐火浇注料具有足够的耐腐蚀性能,并有能够被宣布合适使用于腐蚀环境。
 
从那时开端,在以该观念为根底的新型耐火浇注料开发中注重了资料的研讨,随后推进了装置技术的新开展。除低水泥浇注料(LCC,1.0%呈现的品种有超低水泥浇注料(ULCC,0.2%使用于不同工业。本文叙说了耐火浇注料消费中所需的资料的开展。
 
1、颗粒粒度和微粒堆积
古代水化结合的浇注料能够包括11种不同的组分,每种组分在混合物中的功用都很特别且无需法替代,它们在整个组分中的关系或相互作用需求思索和评价。一般来说,浇注料的次要组分为:骨料或粗颗粒——通常由几种颗粒尺寸组成;基质(<0.1mm)——由磨细的骨料组成;其他的细粉及超微粉以及水化结合剂。另外,在浇注料中起特殊作用的组分还有不同的反凝絮剂、控制凝结的添加剂、金属纤维、陶瓷纤维及塑料纤维。
最终的不定形飞速直播间的功能将在很大水平上取决于混合物中的粒度散布。适宜的粒度散布设计关于最严密堆积是必不可少的。随着单个颗粒的理想填充,只需最小含量的水即可制得具有流动性和低气孔率的浇注料。通常级配是以延续的尺寸散布为根底的,由于间隙的尺寸散布发生比拟差的可运用性、较高水分需求和更差的致密性。基本上,以安德森半经历方程作为设计适宜的粒度尺寸散布的原则:
CPFT=(d/D)q×100
式中:CPFT—体积累计百分数;d—颗粒尺寸;D—颗粒尺寸;q—散布系数。
函数表示一种不含最小颗粒尺寸的无量散布。当然真正的零碎是无限的,但由于复杂,方程依然可以作为工具运用。图1中的直线示出了依据安德森方程计算出的颗粒的尺寸散布。图中虚线代表的是一种真正的混合物,它肯定含有最小颗粒尺寸;因而曲线代表的是一种有“尾部”的颗粒散布(如图1所示)。超微粉的使用使得延续颗粒散布蜷缩且使“尾部”伸进纳米微粒的范围。依据模仿,安德森指数在0.37时枯燥粉末可取得最适合的堆积密度,实际上用于浇注料时q=0.30~0.35,采用振动装置。但是当制造自流浇注料时q值必需在0.28以下。以为浇注料应该朝多功能开展,意思就是说装置办法多样(捣打、振动和自流),仅经过改动水的参加量,q值最适合为0.26。
在实际操作中,自流浇注料和泵送浇注料中颗粒尺寸散布为粗颗粒(>0.1mm)的q值普通在0.25左右,而基质局部的q值为0.2。
2、超细基质添加物
在资料研讨中,当设计浇注料的基质组成时最关注的是超细粉组分。超细粉的次要作用是在加水量最小的状况下填充在大颗粒之间从而取得最严密堆积。超细微粒次要对湿物料间的流变行为发生影响。浇注料内最常运用的超级细的填充微粒为含硅烟雾,也称作硅微粉。硅微粉由超细的球型微粒组成(图2),其次要微粒尺寸约为0.15μm,其表面积由BET测定,代表值20m2·g-1左右。硅微粉起的次要作用是进步浇注料的可塑性。在以铝硅酸盐和铝土矿为根底的低水泥浇注料和超低水泥浇注料中,以为最理想的硅微粉参加量为5%。
另一方面,在CA水泥结合的氧化铝基浇注料或镁铝尖晶石浇注料中,不能承受硅粉(普通SiO2)的存在,由于它对浇注料的热机械性能发生不利影响。在这种类型的浇注料中,活性氧化铝成功替代了硅微粉,可用市面上比表面积5~11m2·g-1及均匀粒度尺寸为0.2~5μm的宽范围的不同活性氧化铝。单峰和多峰活性氧化铝有助于优化超细组分的颗粒尺寸散布,并且由于它们的活性有助于与基质中的其它组分构成陶瓷结合。在许多状况下,活性氧化铝与硅微粉的组合也失掉成功使用。
各种纳米材料已成功用于耐火浇注料。这些纳米材料包括硅溶胶及均匀粒径尺寸在20nm以下的氧化铝和氧化锆。在混合物中添加纳米尺寸的粒子可以进步堆积密度,且纳米物相与其他粒子相互作用将在100~200℃的较低温度下发作,同时添加资料的常温抗折强度和常温耐压强度。
图1混合物(D=6mm、q=0.25)的颗粒尺寸散布
 
图2硅微粉(含硅烟雾)微粒
3、水化结合剂
虽然在古代耐火浇注料中水泥含量朝着越来越低的方向开展,但高铝水泥依然是最重要的水化结合剂使用的代表。其中占主导地位的为约含70%Al2O3的纯铝酸钙水泥(CAC),它包括铝酸钙(CA,熔点1605℃)和二铝酸钙(CA2,熔点1789℃)两种次要的矿物相。当第3种物相水合物七铝酸十二钙(C12A7,熔点1415℃)大批呈现时可用来迅速控制纯铝酸钙水泥(CAC)的凝结速度。纯铝酸钙水泥的水化进程次要取决于矿物成分,如水硬性组分的绝对含量、颗粒大小及存在的为控制纯铝酸钙水泥的凝结和硬化而添加的其他不同物相。
在浇注料中,纯铝酸钙水泥的成分可以与基质中的不同细粉和超细粉发作相互作用。两种最常用的填充料是硅微粉和活性氧化铝。硅微粉对纯铝酸钙水泥溶解有缓凝作用并可延长浇注料的缓凝工夫。另一方面,活性氧化铝通常减速了纯铝酸钙水泥的水化。静电反凝絮剂对无水水泥的分解往往表现出一种缓凝作用,因而延伸了浇注料的任务工夫。针对无水泥浇注料开发出一种新型水化结合剂水合氧化铝或ρ-Al2O3。水合氧化铝与水反响生成氢氧化铝(三烃铝石或勃姆石),浇注料与这种胶结剂在20℃以上就有技术上可承受的凝固时间。与纯铝酸钙水泥相比,用水合氧化铝结合的浇注料对枯燥进程更敏感且强度更低。水合氧化铝结合剂次要用于因某些缘由对CaO含量要求比拟低的不定形飞速直播间的浇注料中。
4、反凝絮剂
在古代的高性能、低水分浇注料中,反凝絮剂是必不可少的添加物。反絮凝剂的添加使得浇注料在较低水分的状况下取得比拟好的流动性能,这也是使浇注料获得高密度、高强度及足够的抗腐蚀功能的必要条件。不同的多磷酸钠,如三聚磷酸钠(STPP)及六偏磷酸钠(SHMP)是最后常用的。近来,无机聚合物分聚剂因其效率了聚丙烯酸酯、聚乙二醇及聚羧酸乙醚(PCE)。PCE与静电空间位阻因排挤原理在一切已知的反凝絮剂中显示出的分散功能。在有颗粒尺寸和适当反絮凝剂的实践浇注料中,添加15%~18%(体积)的液体可获得足够的流动性。
5、添加剂
浇注料在特定的气候条件下,在放置进程中坚持一致性,在技术上可以承受的工夫内凝结和硬化是十分重要的。为此,浇注料中引入了各种各样的添加剂来改善其装置功能。参加促凝剂和缓凝剂来控制水泥的凝结特性和浇注料的装置功能。
普遍认为参加缓凝剂后经过降低水泥颗粒的溶解会影响水化动力学。其中常用的缓凝剂有柠檬酸和柠檬酸钠及葡萄糖酸盐、羧酸盐、硼酸、硼砂等等。举例来说,柠檬酸钠与Ca2+发作反响构成不溶性的柠檬酸钙,从而延迟了水合物的构成。
最有名的促凝剂是锂盐。以为是锂离子与Al(OH)-4反响生成不溶性锂铝酸盐,添加了Ca2+/Al(OH)-4比并最终减速了水合物的沉淀。在实践使用中屡次组合参加促凝剂与缓凝剂使浇注料在拥有比拟长的任务工夫后迅速硬化。
6、骨料
耐火骨料是构成浇注料的最根本骨架。浇注料中骨料普通占40%~80%,尺寸普通在0.1~20mm之间,但是通常颗粒尺寸的比例由能否到达比拟理想的堆积密度来决议。骨料普通决议了浇注料的化学组成、物理特性及影响浇注料的最终功能,尤其是热震和抗腐蚀功能。可以作为浇注料骨料的品种是比拟广的,而且基本上任何可以作为飞速直播间骨料的料都可以在浇注料中作为骨料。除了传统运用的氧化铝和铝硅酸盐骨料外,其它类型的原料已取得了普遍的使用。其中最常用的骨料有:分解尖晶石(烧结的或电熔的)、烧结或电熔镁砂、堇青石、SiC、石英、铬铁矿、AZS、Silons、钙铝酸盐等。蛭石、泡沫铝、珍珠岩等是使用于绝缘耐火浇注料、钙铝酸盐多孔聚合资料的最普通的原料。在实践消费中,浇注料为到达所需功能(如抗腐蚀功能、抗热震功能、导热系数等)可以经过一种或多种骨料的组合来配制。
7、纤维
浇注料的低水分演化技术使得资料更致密、更耐磨,这就使水在从飞速直播间组织中脱离时更困难。在枯燥低湿度的致密浇注料中因其低气体渗透性而容易构成爆炸性风险。假如想经过进步渗透率来促进枯燥进程,可以参加无机纤维,通常参加大批聚丙烯。
纤维既可以减速枯燥进程、限制地增加热应激损伤,亦可延长枯燥和烧成工夫。这种技术是基于参加约0.05%的聚丙烯纤维,在烘干的晚期阶段膨胀和熔化并树立水分去除的渠道。
钢纤维也能改善浇注料的枯燥,但添加它们的次要目的是改善资料的机械性能。以为参加不锈钢纤维可以添加浇注料的张力、紧缩及弯曲强度,且抗裂纹生长、抗剥落及阻止装置时的灾难性毛病。钢纤维的参加量普通控制在1%~4%之间。钢纤维在苛刻的热循环条件下可以进步飞速直播间功能,但由于钢纤维在使用中的氧化成绩,其在耐火浇注料中通常仅对短期无效,次要作用是坚持浇注料在裂纹发生时的连续性。
 
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