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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，也可用于煉焦爐，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。
作為熱工設備的內(nèi)襯和爐體時，一般應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，在急劇產(chǎn)生上述變化的某些溫度階段內(nèi)，應緩慢升溫甚至保溫相當時間。若烘烤不當或不經(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。西南科技大學材料科學與工程學院對這種自粉化現(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，導致水化產(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、鋁酸鈣水泥與堿的碳酸鹽反應以及鋁酸鹽水泥與亞硫酸鹽反應三個化學過程。
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制件安裝(見彩圖插頁第20頁)。耐火澆注料主要應用于冶金工業(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、高強高導熱等特性)，在生產(chǎn)和應用技術方面完善生產(chǎn)設備與施工配套機具。
作為熱工設備的內(nèi)襯和爐體時，一般應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，在急劇產(chǎn)生上述變化的某些溫度階段內(nèi)，應緩慢升溫甚至保溫相當時間。若烘烤不當或不經(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。西南科技大學材料科學與工程學院對這種自粉化現(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，導致水化產(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、鋁酸鈣水泥與堿的碳酸鹽反應以及鋁酸鹽水泥與亞硫酸鹽反應三個化學過程。
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制件安裝(見彩圖插頁第20頁)。耐火澆注料主要應用于冶金工業(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、高強高導熱等特性)，在生產(chǎn)和應用技術方面完善生產(chǎn)設備與施工配套機具。
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