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影响低水泥浇注料凝结硬化的因素都有哪些?

2018-09-18 11:08:01 点击:

低水泥浇注料的凝结硬化,主要是凝聚结合,因此超微粉的作用十分重要,是决定和影响其性能的关键因素。同时,外加剂对其性能的影响也不容忽视。

(一)超微粉

超低水泥耐火浇注料的超微粉,主要有活性SiO2粉、a-Al2O3粉和Cr2O3粉等,其成分含量(%)分别为93.2、大于90和大于99.这3种超微粉和粒径分布,见下表。从表中看出,小于1.0mm的大于71%。

耐火浇注料的配合比相同,CaO含量约为0.6%。三组试样,分别掺加活性SiO2、a-Al2O3及其二者复合的超微粉,用量相同。随着加热温度的升高,掺加不同超微粉的浇注料,其强度均有增加。同时看出,不同的超微粉,对浇注料强度的贡献也不同。掺加活性SiO2和a-Sl2O3等量复合的超微粉,其强度最高,其次为掺加活性SiO2超微粉的浇注料,掺加氧化铝超微粉的浇注料,其强度最低。加热温度达到1500℃时,掺加3种超微粉的浇注料,其强度基本相似。这就是说,配制超低水泥耐火浇注料时,最好用复合超微粉,单独使用时,应优先选用活性SiO2超微粉。

但是,SiO2超微粉用量增多,将会降低浇注料中Al2O3含量,同时增加了游离石英,必然导致浇注料抗渣性的下降。例如,铁沟浇注料的配合比:高铝骨料70%,SiC14.2%,C5.8%,分散剂0.2%,水6.5%,高铝粉和SiO2超微粉合量10%。采用坩埚法在还原气氛下进行抗渣试验。试验条件:标准渣的碱度为1.105,加热温度和保温时间1500℃,4h。随着SiO2超微粉用量的增加,抗渣性有个最佳值,即超微粉用量为5%左右时,抗渣性最好。

浇注料的配合比不变,耐火细粉和超微粉的合量不变。随着超微粉用量的增加,1600℃烧后耐压强度也增大,但有个最佳值。SiO2超微粉用量为5%左右,Al2O3和Cr2O3超微粉用量为7%左右,此时强度较好,其他性能也优良;从超微粉品种来看,增强效果最好的是SiO2超微粉,其次是Al2O3超微粉,Cr2O3超微粉增强效果较差。同时看出,SiO2超微粉的增强比后两种超微粉的高2.5~4.4倍。

(二)外加剂

外加剂种类较多,现以分散剂和减水剂为例,说明对超低水泥耐火浇注料性能的影响。

浇注料的配合比一定时,掺加不同量的分散剂,可减少施工水用量。当施工水用量一定时,随着分散剂用量的增加,烘干耐压强度有个最佳值。即分散剂用量为0.15%~0.2%时,强度最好。未加或用量大于0.5%时,其强度变差或试样开裂,这是由于浇注料的流动性差、成型体不致密的缘故。

减水剂品种较多,应通过试验合理选择。在超低水泥刚玉浇注料的配合比确定后,分别用聚磷酸钠、聚氰胺类缩合物和萘磺酸盐类缩合物作减水剂,筛选适宜的用量,配制耐火浇注料,其工艺参数和性能,见下表。从表中看出,未加减水剂的浇注料,由于超微粉的自发团聚,无法有效的填充其孔隙,且分布极不均匀,大量的水被包裹在絮凝体中或填充在孔隙中,因此导致水用量加大,热处理后的体积密度低、气孔率高、强度低,同时也不利于烧结;聚磷酸盐有一定的分散减水效果,在一定程度上能阻止超微粉的自发团聚,使之较充分在孔隙中,提高了水的利用率,即减少了水用量,减水率约为17%。所以,浇注料的体积密度提高、气孔率下降,与未加减水剂的相比,烧后耐压强度提高了0.6~1.9倍,高温抗折强度提高了1.25倍;b和c为有机高效减水剂,其分散减水效果尤为显著,减水率分别为25%和28%,与未加减水剂的浇注料相比,其体积密度约提高3.5%,气孔率下降15%,烧后耐压强度提高了1~4倍,高温抗折强度提高了3.5倍多。同时看出,c减水剂的效果比b的更好些。总之,在配制超低水泥耐火浇注料时,必须掺加减水剂,而且应优先选用有机高效减水剂。

(三)铝粉

在铁沟耐火浇注料中,一般掺加金属铝粉,起快干和增强的作用。其粒径和用量,对浇注料的性能有较大的影响,应合理选择。

在Al2O3-SiC-C质超低水泥浇注料中,金属铝粉的粒径越小、施工环境温度越高,则化学反应的约剧烈,产生的气体越多,料温也越高。这对浇注料的脱水是有利的,即可快速烘烤,但反应过快,易形成假凝,对强度不利。浇注料配合比相同。设铝粉粒径大,对强度不利,其粒径太小,对烘干耐压强度有一定好处,但其余强度有所下降;铝粉粒径为88~44mm时,强度较好。

铝粉用量应根据耐火浇注料性能和施工条件而定,在保证有利排气和快干的前提下,应尽量少用。

(四)外加物

在Al2O3-SiC-C质超低水泥浇注料中,应掺加SiC和碳素材料,以便提高其抗渣性和热稳定性等性能。试验与使用证明,SiC和碳素材料的品级和用量,对浇注料的性能有较大的影响,应合理选择。同时,高炉的大小和使用部位的不同,其品级和用量也不同。在一般情况下,大、中型高炉的主铁沟或渣沟,用优质SiC和碳素材料,中、小型高炉的则用低档的SiC和碳素材料;SiC的用量一般为5%~35%。碳素材料主要有沥青、鳞片石墨、电极粉和土状石墨等,其用量为2%~6%。

在铁沟耐火浇注料中,sic和碳素材料一般以细粉状态掺加,SiC最好用超微粉。由于该料中含有SiC和碳素材料,因此抗氧化性降低。即碳氧化,留下较多微孔,铁水或炉渣则不断的渗入到内部,同时形成脱碳层,导致衬体的损毁。掺加金属铝粉,能提高浇注料的抗氧化性。试验证明,同时掺加金属硅粉即Al粉和Si粉复合使用,抗氧化性效果更好,而且可提高浇注料的强度。这是由于在高温下金属硅和铝与碳反应生成SiC和Al4C3后,使其组织结构及其表面更致密化的缘故。

在Al2O3-SiC质超低水泥耐火浇注料中,掺加2%~8%的蓝晶石细粉,在1200~1400℃的高温下客服进莫来石的形成,从而提高其强度。这就是说,蓝晶石不但是膨胀剂,而且是矿化剂。
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