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耐火澆注料襯里自粉化原因分析
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耐火澆注料襯里自粉化原因分析
來源： 發(fā)布時間：17-11-28 09:13:01 瀏覽量：
耐火澆注料襯里自粉化原因分析：耐火澆注料是目前生產(chǎn)與使用廣泛的一種不定形耐火材料。主要用于構(gòu)筑各種加熱爐內(nèi) 襯等整體構(gòu)筑物。某些優(yōu)質(zhì)品種也可用于冶煉爐。如鋁酸鹽水泥耐火澆注料可廣泛用于各種加熱爐和其他無渣、無酸堿侵蝕的熱工設(shè)備中。在受鐵水、鋼水和熔渣侵蝕而工作溫度又較高的部位，如出鋼槽、盛鋼桶和高爐爐身、出鐵溝等，可使用由低鈣和純凈的高鋁水泥結(jié)合的由含氧化鋁較高而燒結(jié)良好的優(yōu)質(zhì)粒狀和粉狀料制成的耐火澆注料。再如磷酸鹽耐火澆注料既可廣泛用于加熱爐和加熱金屬的均熱爐中，也可用于煉焦?fàn)t，水泥窯中直接同物料接觸的部位。在同熔渣和熔融金屬直接接觸的冶金爐和其他容器中的一些部位，使用優(yōu)質(zhì)磷酸鹽耐火澆注料進行修補也有良好效果。在一些工作溫度不甚高而需要耐磨性較高的部位，使用磷酸鹽耐火澆注料更為適宜。若選用剛玉質(zhì)耐火物料制成耐火澆注料，在還原氣氛下使用一般皆有較好的效果。
作為熱工設(shè)備的內(nèi)襯和爐體時，一般應(yīng)在次使用前進行烘烤，以使其中的物理水和結(jié)晶水逐步排除，達到某種程度的燒結(jié)，使其體積和某些性能達到使用時的穩(wěn)定狀態(tài)。烘烤制度對使用壽命有很大影響。烘烤制度的基本原則應(yīng)是升溫速度與可能產(chǎn)生的脫水及其他物相變化和變形相應(yīng)，在急劇產(chǎn)生上述變化的某些溫度階段內(nèi)，應(yīng)緩慢升溫甚至保溫相當(dāng)時間。若烘烤不當(dāng)或不經(jīng)烘烤立即快速升溫投入使用，極易產(chǎn)生嚴重裂紋，甚至松散倒塌，在特本特厚部位甚至可能發(fā)生爆炸。
石化工業(yè)爐的大多數(shù)裝置中廣泛采用以鋁酸鈣水泥為結(jié)合劑的耐火澆注料作為襯里，其使用量非常大。但在澆注料襯里施工完成后，襯里表面在養(yǎng)護期內(nèi)常出現(xiàn)自粉化現(xiàn)象，輕者影響到襯里的表面質(zhì)量，嚴重者導(dǎo)致耐火澆注料的強度急劇下降。這種情況在高溫高濕的環(huán)境下容易發(fā)生，水泥用量大的輕質(zhì)耐火澆注料比水泥用量小的重質(zhì)耐火澆注料更容易發(fā)生。西南科技大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院對這種自粉化現(xiàn)象的原因進行了初步探討，得出了以下結(jié)論。
耐火澆注料在施工過程中的自粉化現(xiàn)象是由于鋁酸鈣水泥水化產(chǎn)物與大氣中的CO2、SO2、H2S等酸性氣體發(fā)生反應(yīng)，導(dǎo)致水化產(chǎn)物分解，致使耐火澆注料的強度下降。主要包括鋁酸鈣水泥的碳酸化反應(yīng)、鋁酸鈣水泥與堿的碳酸鹽反應(yīng)以及鋁酸鹽水泥與亞硫酸鹽反應(yīng)三個化學(xué)過程。
耐火澆注料在養(yǎng)護或自然干燥過程中，隨著水分的蒸發(fā)，一些可溶性碳酸鹽、磷酸鹽、亞硫酸鹽等鹽類的結(jié)晶析出，一部分含結(jié)晶水的鹽類的風(fēng)化、失水，晶型發(fā)生轉(zhuǎn)變，同時伴隨著體積變化，加劇了耐火澆注料的強度損失。還有一類不含有結(jié)晶水的鹽類，這類鹽類的鹽析不會帶來晶型轉(zhuǎn)變和體積變化，對耐火澆注料的表面強度沒有太大的影響，只會影響耐火澆注料的表面質(zhì)量。
此外耐火澆注料高鋁澆注料一般具有較高的常溫強度，可以制成預(yù)制件在窯爐旋工現(xiàn)場安裝，如連鑄的中間罐用耐火澆注料堰板預(yù)制件安裝(見彩圖插頁第20頁)。耐火澆注料主要應(yīng)用于冶金工業(yè)窯爐，也在石油、化工、建材、電力和機械工業(yè)窯爐和熱工設(shè)備中廣泛使用。
隨著不定形耐火材料在耐火材料中的比率提高，耐火澆注料必將迅速發(fā)展，與此同時品種增加質(zhì)量也將相應(yīng)提高，重點仍將發(fā)展低水泥、超低水泥和無水泥耐火澆注料，結(jié)合資源條件選用均化和優(yōu)質(zhì)原料和特殊骨料以改善基本組成，研究和推廣采用纖維加強耐火澆注料和自流耐火澆注料，應(yīng)用各種外加劑以提高耐火澆注料的性能，此外，發(fā)展專用型澆注料(如出鐵溝、盛鋼桶內(nèi)襯等)以及具有特殊功能型材料(如耐磨、耐酸、耐堿、高強隔熱、高強高導(dǎo)熱等特性)，在生產(chǎn)和應(yīng)用技術(shù)方面完善生產(chǎn)設(shè)備與施工配套機具。
作為熱工設(shè)備的內(nèi)襯和爐體時，一般應(yīng)在次使用前進行烘烤，以使其中的物理水和結(jié)晶水逐步排除，達到某種程度的燒結(jié)，使其體積和某些性能達到使用時的穩(wěn)定狀態(tài)。烘烤制度對使用壽命有很大影響。烘烤制度的基本原則應(yīng)是升溫速度與可能產(chǎn)生的脫水及其他物相變化和變形相應(yīng)，在急劇產(chǎn)生上述變化的某些溫度階段內(nèi)，應(yīng)緩慢升溫甚至保溫相當(dāng)時間。若烘烤不當(dāng)或不經(jīng)烘烤立即快速升溫投入使用，極易產(chǎn)生嚴重裂紋，甚至松散倒塌，在特本特厚部位甚至可能發(fā)生爆炸。
石化工業(yè)爐的大多數(shù)裝置中廣泛采用以鋁酸鈣水泥為結(jié)合劑的耐火澆注料作為襯里，其使用量非常大。但在澆注料襯里施工完成后，襯里表面在養(yǎng)護期內(nèi)常出現(xiàn)自粉化現(xiàn)象，輕者影響到襯里的表面質(zhì)量，嚴重者導(dǎo)致耐火澆注料的強度急劇下降。這種情況在高溫高濕的環(huán)境下容易發(fā)生，水泥用量大的輕質(zhì)耐火澆注料比水泥用量小的重質(zhì)耐火澆注料更容易發(fā)生。西南科技大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院對這種自粉化現(xiàn)象的原因進行了初步探討，得出了以下結(jié)論。
耐火澆注料在施工過程中的自粉化現(xiàn)象是由于鋁酸鈣水泥水化產(chǎn)物與大氣中的CO2、SO2、H2S等酸性氣體發(fā)生反應(yīng)，導(dǎo)致水化產(chǎn)物分解，致使耐火澆注料的強度下降。主要包括鋁酸鈣水泥的碳酸化反應(yīng)、鋁酸鈣水泥與堿的碳酸鹽反應(yīng)以及鋁酸鹽水泥與亞硫酸鹽反應(yīng)三個化學(xué)過程。
耐火澆注料在養(yǎng)護或自然干燥過程中，隨著水分的蒸發(fā)，一些可溶性碳酸鹽、磷酸鹽、亞硫酸鹽等鹽類的結(jié)晶析出，一部分含結(jié)晶水的鹽類的風(fēng)化、失水，晶型發(fā)生轉(zhuǎn)變，同時伴隨著體積變化，加劇了耐火澆注料的強度損失。還有一類不含有結(jié)晶水的鹽類，這類鹽類的鹽析不會帶來晶型轉(zhuǎn)變和體積變化，對耐火澆注料的表面強度沒有太大的影響，只會影響耐火澆注料的表面質(zhì)量。
此外耐火澆注料高鋁澆注料一般具有較高的常溫強度，可以制成預(yù)制件在窯爐旋工現(xiàn)場安裝，如連鑄的中間罐用耐火澆注料堰板預(yù)制件安裝(見彩圖插頁第20頁)。耐火澆注料主要應(yīng)用于冶金工業(yè)窯爐，也在石油、化工、建材、電力和機械工業(yè)窯爐和熱工設(shè)備中廣泛使用。
隨著不定形耐火材料在耐火材料中的比率提高，耐火澆注料必將迅速發(fā)展，與此同時品種增加質(zhì)量也將相應(yīng)提高，重點仍將發(fā)展低水泥、超低水泥和無水泥耐火澆注料，結(jié)合資源條件選用均化和優(yōu)質(zhì)原料和特殊骨料以改善基本組成，研究和推廣采用纖維加強耐火澆注料和自流耐火澆注料，應(yīng)用各種外加劑以提高耐火澆注料的性能，此外，發(fā)展專用型澆注料(如出鐵溝、盛鋼桶內(nèi)襯等)以及具有特殊功能型材料(如耐磨、耐酸、耐堿、高強隔熱、高強高導(dǎo)熱等特性)，在生產(chǎn)和應(yīng)用技術(shù)方面完善生產(chǎn)設(shè)備與施工配套機具。
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