輕量耐火材料通常是指體積密度介于輕質(zhì)耐火材料和重質(zhì)耐火材料之間,且具有較低的熱導率和足夠的承載能力以及良好的抗侵蝕性能的一類耐火材料,。目前尚無輕量耐火材料與輕質(zhì)耐火材料和重質(zhì)耐火材料有關體積密度或氣孔率的具體劃分,。 一、輕量耐火材料的研究 (1)輕量耐火澆注料 耐火澆注料是目前用量最多的耐火材料,,關于輕量耐火澆注料的報道也最多。 松本尚也等研究了五種高鋁質(zhì)骨料對Al203-SiC-C澆注料抗渣性能的影響,。五種高鋁質(zhì)骨料分別是燒結(jié)板狀剛玉,、電熔白剛玉、電熔棕剛玉,、回轉(zhuǎn)窯煅燒致密高鋁礬土熟料和豎窯煅燒的輕量高鋁磯土熟料,,結(jié)果表明,隨著氧化鋁含量的增加和氣孔率的降低,,抗侵蝕性能增強,,氣孔率高的物料(豎窯燒結(jié)高鋁礬土熟料)降低了試樣的抗侵蝕性能,。 鄢文等以體積密度為2.33g/cm3、氣孔率為36.0%的剛玉尖晶石輕量骨料為主要原料,,重點研究了基質(zhì)部分氧化硅微粉的加入量對剛玉-尖晶石澆注料抗侵蝕性能和抗?jié)B性能的影響,,當基質(zhì)部分引入1.95%?2.60%(質(zhì)量分數(shù))氧化硅微粉時,該澆注料具有好的抗侵蝕和抗渣滲性能,。 梁永和等利用動態(tài)渣蝕法對比研究了輕量剛玉骨料和板狀剛玉對精煉鋼包用鋁鎂澆注料抗侵蝕性能的影響,,結(jié)果證明兩者對其影響效果相當。 Fu等對比研究了微孔剛玉輕量骨料與板狀剛玉對鋁鎂澆注料性能的影響,,結(jié)果表明:引入微孔剛玉骨料,,澆注料體積穩(wěn)定性、強度,、隔熱性能和抗熱震性能提高,,引入微孔剛玉骨料的澆注料由于骨料氣孔孔徑比板狀剛玉小,使得抗渣浸滲和侵蝕性能遠優(yōu)于板狀剛玉作為骨料的澆注料,。 ZouYang等利用Andreassen顆粒填充模型較為系統(tǒng)地研究了顆粒組成對微孔剛玉作為骨料的鋁鎂澆注料枝微結(jié)構(gòu)和抗渣性能的影響,。當粒度分布系數(shù)q為0.28時具有較好的性能。 LiuGuangping等研究了引入一種以六鋁酸鈣為主晶相的輕量合成骨料對鋁鎂澆注料性能的影響,,該輕量骨料的引入使得澆注料的強度,、隔熱性能、抗熱震性,、抗渣性能得到改善,。 (2)輕量含碳不燒耐火材料 Hisashi
Tomiya等用體積密度為3.36g/cm3的輕量剛玉骨料制備Al2O3-MgO-C磚,并用于鋼包試驗,,結(jié)果表明,用輕量剛玉骨料取代致密的剛玉骨料,,實驗磚熱導率降低20%,,磚襯蝕損情況與致密料相當,同時可使出鋼溫度偏高,。 彭從華等以微孔方鎂石-尖晶石原料為骨料,,以酚醛樹脂為結(jié)合劑,制備了方鎂石-尖晶石-碳磚,。研究了其抗渣性能,,結(jié)果表明,其具有較好的抗渣性能,,并有望獲得低熱導率和優(yōu)良抗熱震性能的耐火材料,。 (3)輕量耐火材料燒成磚 今井一成和高田隆夫利用輕量鎂砂骨料取代致密的鎂砂制備鎂鋁磚,并用于水泥窯過渡帶,,研究了輕量骨料的引入對耐火磚熱導率,、彈性模量,、抗侵蝕性能以及回轉(zhuǎn)窯表面溫度的影響,結(jié)果表明:利用輕量骨料制備的耐火磚的1000℃熱導率由普通磚的4.5W/(m·K)降低到3.6W/(m·K),,彈性模量降低,,抗侵蝕性能相當,窯皮溫度比普通磚降低20℃,。 KenBo等以氧化硅溶膠涂覆的莫來石輕量骨料為主要原料,,制備了高鋁-碳化硅耐火材料,希望用于水泥回轉(zhuǎn)窯過渡帶,。研究了氧化硅溶膠涂覆對該耐火磚強度,、熱導率和抗堿侵蝕性能的影響,結(jié)果表明:用氧化硅溶膠涂覆莫來石輕量骨料制備的耐火磚強度與普通磚相當,,熱導率顯著降低,,由于氧化硅溶膠的引入,其抗堿性能優(yōu)異,。 LinXiaoli等研究輕量方鎂石尖晶石骨料中尖晶石含量對該輕量骨料抗水泥熟料侵蝕和結(jié)窯皮性能的影響,,當輕量骨料中尖晶石含量為15%?40%(質(zhì)量分數(shù))時,該類輕量骨料具有較好的抗水泥熟料侵蝕性能和掛窯皮特性,。 (4)具有密度梯度的輕量耐火材料 利用氧化鎂碳熱還原輸運氧化結(jié)介反應燒結(jié)法制備了剛玉-尖晶石輕量耐火材料,,研究了基質(zhì)配料和燒成溫度對輕量耐火材料體積密度、耐壓強度,、荷重軟化溫度的影響,。結(jié)果表明,利用多孔體中氣相沉積時化學反應動力學與物質(zhì)傳輸之間的矛盾可以制掩出外部致密而內(nèi)部多孔的輕量耐火材料,,如圖1所示,。以板狀剛玉為骨料,以氧化鋁微粉,、氧化鎂細粉和石墨為基質(zhì),。利用該方法獲得試樣的體積密度低于普通鎂鋁磚,實現(xiàn)了輕量化;其與普通磚的耐壓強度相當,,甚至比普通磚更高;兩者荷重軟化溫度相當,,如表2所示。該方法為制備輕量耐火材料開辟了一條新的途徑,。 二,、輕量耐火材料今后的研發(fā)重點 輕量耐火材料與重質(zhì)耐火材料相比在節(jié)能降耗方面具有明顯的優(yōu)勢,盡管它出現(xiàn)了近10年,,但是要得到很好的推廣使用仍有很多工作要做,,這需要耐火材料研發(fā)人員、生產(chǎn)企業(yè)和使用單位共同努力,才能盡快地推進這類新材料更為廣泛的使用,。為此需要從如下幾個方面進一步開展工作,。 (1) 輕量骨料制備技術(shù)。 重點解決在實現(xiàn)輕量化的同時,,具有較低的開口氣孔率和吸水率,,以便不會對輕量耐火材料的制備帶來過大的影響;另外,目前國內(nèi)的研究多集中在輕量高鋁系列原料和尖晶石類擬料,,輕量鎂質(zhì)原骨料鮮有報道,,可以借助目前鎂質(zhì)原料控制開采的機會,開發(fā)出輕量鎂質(zhì)材料,。通過引入輕量鎂砂可以降低鎂碳磚的熱導率,,降低煉鋼過程中的熱損失及耗能。 (2) 輕量耐火材料的新品種和新技術(shù)的開發(fā),。 可以根據(jù)耐火材料的工況進行分類,,對不涉及工作介質(zhì)侵蝕或者使用條件相對較好的耐火材料的使用領域進行優(yōu)先開發(fā),以便拉動輕量原料生產(chǎn)和耐火材料制濟技術(shù)的積累,。例如,,可以選用電爐蓋、軋鋼加熱爐,、鋼包永久襯等非接觸部位開展輕量耐火材料的制備與使用,,逐漸拓展到工作條件相對苛刻的轉(zhuǎn)爐、電爐,、精煉爐,、鋼包襯、魚雷罐,、玻璃窯熔池,、煤氣化爐壁工作襯等場合。加大輕量耐火材料使用環(huán)境損毀機理研究,,為改進制備工藝提供依據(jù),。加大輕量耐火材料制備新技術(shù)開發(fā),加強與其相關基礎理論和工藝研究.以便突破已有框架,,實現(xiàn)創(chuàng)新。 (3) 加強輕量耐火材料使用窯爐的熱工標定和模擬計算,。 聯(lián)合耐火材料研發(fā)人員,、生產(chǎn)企業(yè)和使用單位進行高溫窯爐熱工標定,通過標定獲得節(jié)能降耗的第一手資料,。為輕量耐火材料的推廣使用提供推動力,。可以借助模擬計算,這樣可以節(jié)約大量實驗成本,,并且可以解決很多實驗方法完成的研究,。 (4) 加強輕量耐火材料材料技術(shù)和質(zhì)量標準以及表征技術(shù)的研發(fā)。 經(jīng)過一段時間的積累,,通過技術(shù)規(guī)范和標準的制訂,,規(guī)范輕量耐火材料的生產(chǎn)、經(jīng)營和使用,。 |
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