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影响耐火浇注料性能的因素有哪些?

在冶金、水泥、玻璃、化工等领域,浇注料展现出广泛的应用前景。因此,研发高性能的浇注料显得尤为重要。镁铝耐火浇注料,作为一种具有优良高温性能和抗侵蚀性能的材料,经常被用于钢包、RH精炼炉、水泥窑和玻璃窑中。其独特的结构使其能够在不损坏自身的前提下,有效地固溶钢渣中的有害元素如Fe、Mn等。当使用活性氧化铝和镁砂作为原料时,其水化过程能相互促进,形成具有微孔的结构。这种结构在高温下能够消除因尖晶石生成等原因产生的膨胀,进一步优化了体积稳定性。需要注意的是,原料的粒径分布、形貌和性质都会对浇注料的浆料、坯体以及烧后性能产生巨大的影响。浇注料,可以被理解为一种由细小颗粒组成的基质包裹大颗粒骨料组成的复合材料。在浇注过程中,为了便于操作,浇注料需要展现出优良的流动性以及触变性等作业性能。而当进行养护和煅烧后,浇注料则需要满足使用环境的要求,通常需要具备低气孔率和高度强度。


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浇注料性能的影响因素主要有以下两个方面

1.使用条件及加水量

对于大多数浇注料来说,在将干粉混合之后,都需要加入水使其具备流动性以确保可以进行浇注和现场成型。浇注料在加热之前的强度主要依赖于复杂的水化脱水过程,因此水是结合剂产生强度的必要因素,也是浇注料的重要载体。浇注料往往由多种复杂的组分构成,这决定了其具有十分复杂的显微结构。最终的物理和化学性质与使用环境和温度紧密相关。水的加入量可以改变浇注料的施工性能、流变性能以及烧后的机械性能。加水量过少会造成结合剂不能完全水化,浆料的流动性较差;而加水量过多会导致浇注料的粘度过低,造成骨料的偏析和严重的分层现象,最终导致内部结构不均匀。过量水分在烘烤和烧制后,随着自由水的蒸发和结合水的脱离,会在浇注料内部形成大量气孔,削弱其强度和抗渣侵蚀的能力。因此,在浇注料能够满足作业要求的前提下,加水量应尽量少,以避免升温过程中出现爆炸以及产生过多的气孔。

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2.原料和颗粒级配

在浇注料中加入的水通常都填充在颗粒间的空隙中。为了降低水在浇注料中的使用量,同时保证其流动性满足作业要求,可以利用基质中的细粉来包裹大颗粒骨料,增加粗颗粒之间的距离,起到润滑的作用,并改变颗粒的堆积密度。这样不仅可以改善浇注料的流动性,也可以防止偏析现象的发生。在加入水后,要保证能进行均匀的混合,就需要克服细粉之间的范德华力和毛细作用力。这关系着浇注料在使用时的施工性能,也就是说,浇注料的作业性能基本上取决于其干粉的颗粒级配。而粒度比较大的骨料虽然不能像细粉那样起到润滑作用、优化浇注料的流动性,但其成本较低,并且能够提高烧后浇注料的机械性能,并降低较高温度下的线膨胀。骨料的存在也为内部水分的蒸发提供了通道,避免在加热升温过程中制品的开裂和损坏。

耐火骨料3-5工厂底图.jpg

为了探究通过颗粒级配来推测施工时浆料的流动性以及烧结后的机械强度等性能,研究者们构建了许多数学模型,并从中发现,与加水量相比,基质粉末的比表面积对浇注料的性能的影响占主导地位。在粗粒级的浇注料中,烧结过程中更易由于粗细颗粒间的收缩不匹配而产生微裂纹。这种微裂纹产生的方式是浇注料中产生微裂纹的主导方式。将中粒级的颗粒替换为粗颗粒和细颗粒会产生更多的微裂纹。此外,水泥的加入量和粒度对浇注料性能也有很大的关系。近年来,低水泥浇注料(LCC)和无水泥浇注料一直是研究的热点内容。对于水泥而言,较低的粒度也更有利于最终制备出的浇注料的使用性能。

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