耐(nai)火預制件(jian)具有現場施工方(fang)便、快(kuai)捷、使(shi)用(yong)壽命長(chang)等優(you)點,在(zai)高溫工業(ye)爐窯領域的(de)應用(yong)越來越廣泛。耐(nai)火預制件(jian)的(de)生產(chan)工藝過(guo)程(cheng)相對比較簡(jian)單,基本上是按(an)配料、攪拌、成(cheng)型(xing)、烘干(gan)等工序過(guo)程(cheng)進行。但(dan)在(zai)生產(chan)過(guo)程(cheng)中常常會(hui)遇到一些問(wen)題,本文主要(yao)對生產(chan)中常見的(de)問(wen)題及處理方(fang)法(fa)進行探討(tao)。

1.礬(fan)土熟料中雜質的粉化(hua)

礬(fan)(fan)土(tu)(tu)(tu)(tu)熟(shu)料(liao)(liao)是耐(nai)(nai)火材料(liao)(liao)常(chang)用(yong)(yong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)火原料(liao)(liao)之一(yi)(yi),其質(zhi)量的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)好壞對耐(nai)(nai)火制(zhi)(zhi)品的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)性能產生很大的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)影響(xiang)。鋁(lv)礬(fan)(fan)土(tu)(tu)(tu)(tu)熟(shu)料(liao)(liao)即礬(fan)(fan)土(tu)(tu)(tu)(tu)熟(shu)料(liao)(liao)是用(yong)(yong)鋁(lv)土(tu)(tu)(tu)(tu)礦(kuang)經(jing)過高溫煅(duan)燒制(zhi)(zhi)成(cheng)(cheng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de),其Al2O3含量應大于(yu)(yu)50%。產品中(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)雜質(zhi)含量不超過2%,不得(de)混(hun)入(ru)石(shi)灰石(shi)、黃土(tu)(tu)(tu)(tu)及高鈣(gai)與高鐵等(deng)(deng)外來夾(jia)雜物。由于(yu)(yu)礬(fan)(fan)土(tu)(tu)(tu)(tu)生礦(kuang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)地質(zhi)分(fen)布特點,常(chang)常(chang)與石(shi)灰石(shi)、黃土(tu)(tu)(tu)(tu)等(deng)(deng)伴生,倘若(ruo)煅(duan)燒后(hou)揀(jian)選不充(chong)分(fen),礬(fan)(fan)土(tu)(tu)(tu)(tu)熟(shu)料(liao)(liao)中(zhong)就會混(hun)入(ru)石(shi)灰石(shi)等(deng)(deng)雜質(zhi),一(yi)(yi)旦用(yong)(yong)于(yu)(yu)耐(nai)(nai)火預制(zhi)(zhi)件(jian)中(zhong),經(jing)過加水攪拌、成(cheng)(cheng)型烘干、燒成(cheng)(cheng)或使用(yong)(yong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)過程中(zhong),由于(yu)(yu)石(shi)灰石(shi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)粉化(hua)致使制(zhi)(zhi)品局部(bu)出現凹坑(keng)缺陷,不但影響(xiang)制(zhi)(zhi)品的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)外觀質(zhi)量,而且影響(xiang)制(zhi)(zhi)品的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)內在(zai)質(zhi)量。因此(ci),在(zai)礬(fan)(fan)土(tu)(tu)(tu)(tu)熟(shu)料(liao)(liao)使用(yong)(yong)之前(qian),需進行粉化(hua)率(lv)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)檢驗(yan),采用(yong)(yong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)方(fang)法是,取重量為(wei)(wei)M1的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)礬(fan)(fan)土(tu)(tu)(tu)(tu)熟(shu)料(liao)(liao)顆粒(li)(粒(li)度+3 mm),放入(ru)水中(zhong)浸漬一(yi)(yi)段時(shi)間(jian),然后(hou)在(zai)110℃溫度下烘干,過3 mm的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)篩網(wang)后(hou)稱得(de)篩上顆粒(li)重量為(wei)(wei)M2,則粉化(hua)率(lv)可表(biao)示為(wei)(wei):

粉(fen)化率(%)=(M1-M2)/M1×100%

以粉(fen)化(hua)(hua)率(lv)(lv)不超(chao)過0.20%為(wei)宜。如測得的粉(fen)化(hua)(hua)率(lv)(lv)偏高,為(wei)了保證產品的質量,需要(yao)對該批原(yuan)料進(jin)行預處理,可采用先用水浸漬,經過烘干、篩(shai)分(fen)處理后(hou)再使用。

2.棕剛玉的粉化

在(zai)(zai)不(bu)定形(xing)耐火材(cai)料中,采用剛(gang)(gang)(gang)玉(yu)作耐火骨料和粉料,應用越(yue)來(lai)越(yue)多,并取得顯著效(xiao)果(guo)。剛(gang)(gang)(gang)玉(yu)一(yi)般是用工業氧化(hua)鋁(lv)(lv)或鋁(lv)(lv)土礦經(jing)燒結(jie)或電(dian)熔后(hou)制(zhi)成(cheng)的(de)(de),包括白剛(gang)(gang)(gang)玉(yu)、亞白剛(gang)(gang)(gang)玉(yu)、板狀剛(gang)(gang)(gang)玉(yu)、高鋁(lv)(lv)剛(gang)(gang)(gang)玉(yu)、棕剛(gang)(gang)(gang)玉(yu)等。其中棕剛(gang)(gang)(gang)玉(yu)是以輕燒高鋁(lv)(lv)料、煤和鐵(tie)屑(xie)為(wei)主要原(yuan)材(cai)料,采用電(dian)熔的(de)(de)方式(shi)進(jin)(jin)行冶煉(lian)生(sheng)(sheng)(sheng)產(chan)(chan)的(de)(de)。冶煉(lian)工藝(yi)分(fen)為(wei)脫(tuo)殼(ke)(ke)爐(lu)(lu)(lu)和傾倒爐(lu)(lu)(lu)兩(liang)種,脫(tuo)殼(ke)(ke)爐(lu)(lu)(lu)生(sheng)(sheng)(sheng)產(chan)(chan)的(de)(de)料不(bu)同部位結(jie)晶程(cheng)度差別較大,同時鐵(tie)分(fen)布的(de)(de)部位較寬。傾倒爐(lu)(lu)(lu)生(sheng)(sheng)(sheng)產(chan)(chan)的(de)(de)棕剛(gang)(gang)(gang)玉(yu),質量均勻(yun),體(ti)密好,但(dan)正(zheng)由于質量均勻(yun),所以分(fen)級少,綜合指標(biao)可能稍差。根據(ju)生(sheng)(sheng)(sheng)產(chan)(chan)實踐的(de)(de)情(qing)況來(lai)看,脫(tuo)殼(ke)(ke)爐(lu)(lu)(lu)生(sheng)(sheng)(sheng)產(chan)(chan)的(de)(de)棕剛(gang)(gang)(gang)玉(yu)粉化(hua)幾率(lv)要比(bi)傾倒爐(lu)(lu)(lu)生(sheng)(sheng)(sheng)產(chan)(chan)大得多。若使(shi)用粉化(hua)率(lv)高的(de)(de)棕剛(gang)(gang)(gang)玉(yu)生(sheng)(sheng)(sheng)產(chan)(chan)預(yu)制(zhi)件,經(jing)高溫燒成(cheng)后(hou),制(zhi)品(pin)的(de)(de)表面(mian)局部發生(sheng)(sheng)(sheng)粉化(hua)崩裂(lie),不(bu)但(dan)影(ying)響制(zhi)品(pin)的(de)(de)質量,而(er)且造成(cheng)燒成(cheng)合格率(lv)大大降(jiang)低,增加生(sheng)(sheng)(sheng)產(chan)(chan)成(cheng)本。由于使(shi)用粉化(hua)率(lv)高的(de)(de)棕剛(gang)(gang)(gang)玉(yu)存在(zai)(zai)嚴重的(de)(de)質量隱患,因此有必要對其進(jin)(jin)行粉化(hua)率(lv)的(de)(de)檢測。

目(mu)前(qian)尚無粉化率的檢測方(fang)法(fa)和標準,本文(wen)采用的方(fang)法(fa)有以下兩種:

定性檢(jian)測：即每進一批(pi)棕剛(gang)玉,按某一配方預制成(cheng)型一塊制品,烘(hong)干后進行(xing)低溫(wen)600℃或1 000℃燒(shao)成(cheng),看(kan)其是否(fou)發生(sheng)崩裂現象(xiang),以此判斷該批(pi)棕剛(gang)玉是否(fou)粉化(hua)。

定量檢測(ce)：取重量為(wei)(wei)(wei)M3的某一粒度樣(yang)品,一般以粒度3~1 mm為(wei)(wei)(wei)宜,用高壓鍋水(shui)煮60 min(或在電爐(lu)中經過(guo)1 000℃×1 h處(chu)理),烘干后觀察(cha)其顆粒顏色和粒度變化情況,經過(guo)1 mm的篩網,篩上料的重量記為(wei)(wei)(wei)M4,則粉化率可表示(shi)為(wei)(wei)(wei):

粉化(hua)率(%)=(M3-M4)/M3×100%

以(yi)檢測的粉(fen)化(hua)率不(bu)超過(guo)0.10%為合格,對于不(bu)同的耐火(huo)制品(pin),粉(fen)化(hua)率控制的標準可(ke)以(yi)有差別。

3.含硅微粉的(de)鎂鋁質預制件的(de)上漲(zhang)分(fen)層

在含硅(gui)(gui)微(wei)(wei)粉的(de)(de)(de)鎂鋁(lv)質(zhi)預(yu)制(zhi)(zhi)(zhi)件生(sheng)產(chan)的(de)(de)(de)過程中(zhong),經常會出現(xian)(xian)成型(xing)面(mian)上漲(zhang),致使制(zhi)(zhi)(zhi)品(pin)(pin)(pin)分層的(de)(de)(de)現(xian)(xian)象,這將(jiang)嚴(yan)重(zhong)影(ying)響耐(nai)火(huo)制(zhi)(zhi)(zhi)品(pin)(pin)(pin)的(de)(de)(de)使用壽命(ming)和成品(pin)(pin)(pin)率。SiO2微(wei)(wei)粉有(you)(you)(you)兩種:一種是用高純硅(gui)(gui)石制(zhi)(zhi)(zhi)成的(de)(de)(de),另一種是生(sheng)產(chan)金(jin)屬硅(gui)(gui)或硅(gui)(gui)鐵(tie)的(de)(de)(de)副產(chan)品(pin)(pin)(pin)。通常耐(nai)火(huo)材料(liao)中(zhong)使用的(de)(de)(de)硅(gui)(gui)微(wei)(wei)粉指后者,它呈中(zhong)空球狀,有(you)(you)(you)活性(xing),不團聚,填(tian)充性(xing)好,在常溫下有(you)(you)(you)火(huo)山(shan)灰(hui)反應,高溫下與Al2O3生(sheng)成莫來石,均有(you)(you)(you)利(li)于澆注料(liao)強度(du)的(de)(de)(de)提高。但它必須有(you)(you)(you)穩定的(de)(de)(de)理化性(xing)能,否(fou)則將(jiang)影(ying)響產(chan)品(pin)(pin)(pin)的(de)(de)(de)使用性(xing)能。在耐(nai)火(huo)預(yu)制(zhi)(zhi)(zhi)件生(sheng)產(chan)過程中(zhong)經常會出現(xian)(xian)由于原料(liao)中(zhong)硅(gui)(gui)微(wei)(wei)粉的(de)(de)(de)批次更(geng)換,致使制(zhi)(zhi)(zhi)品(pin)(pin)(pin)的(de)(de)(de)成型(xing)性(xing)能發生(sheng)波動。其中(zhong)表現(xian)(xian)最(zui)為明顯的(de)(de)(de)就是成型(xing)后的(de)(de)(de)制(zhi)(zhi)(zhi)品(pin)(pin)(pin)出現(xian)(xian)上漲(zhang)分層。

對上漲分層問題處(chu)理的方法是：首先將(jiang)使(shi)用的(de)(de)(de)硅(gui)微粉進(jin)行篩分,以均化(hua)其成分;其次,在混料的(de)(de)(de)過程中,增加緩(huan)凝劑的(de)(de)(de)加入量,適當提(ti)高(gao)加水量,同(tong)時(shi)適當延(yan)長(chang)濕攪拌時(shi)間,然后成型;最后適當降低(di)制(zhi)品(pin)的(de)(de)(de)養護溫度,這樣基本上(shang)可以使(shi)問題得以解決。

4.含鋁微粉的剛玉尖晶石質預制件的泛水

在不定形耐火材料(liao)生產(chan)中,-αAl2O3微粉(fen)也是一(yi)種(zhong)常用的(de)耐火粉(fen)料(liao)之一(yi)。-αAl2O3超(chao)微粉(fen)系用工業氧化鋁(lv)煅燒后(hou)制(zhi)成(cheng)的(de)。其特(te)點是分(fen)散性好,顆粒(li)小(xiao),高溫下易于燒結且體(ti)(ti)積(ji)效(xiao)應小(xiao)等。在生產(chan)中經(jing)常出現(xian)含鋁(lv)微粉(fen)的(de)剛(gang)玉(yu)尖晶石質預制(zhi)件,成(cheng)型(xing)后(hou)在養(yang)護的(de)過(guo)程中,成(cheng)型(xing)面出現(xian)一(yi)層乳(ru)白色(se)的(de)液體(ti)(ti)和蜂窩狀的(de)凹(ao)坑,并伴有氣泡從凹(ao)坑中溢出,清除成(cheng)型(xing)面上的(de)液體(ti)(ti)后(hou)發現(xian),成(cheng)型(xing)面基(ji)本上全部由粉(fen)料(liao)組成(cheng),這種(zhong)現(xian)象稱為“泛(fan)水(shui)”現(xian)象,成(cheng)型(xing)面上粉(fen)料(liao)層的(de)厚度因泛(fan)水(shui)程度的(de)不同而(er)異。

泛(fan)(fan)(fan)水問(wen)題在冬(dong)季表(biao)現(xian)(xian)得(de)更(geng)為明(ming)顯,它給耐火預制件帶來(lai)嚴重的(de)質(zhi)量(liang)(liang)隱患,致使(shi)制品的(de)組織結(jie)構不均勻,強(qiang)度(du)低(di)(di),抗熱震和(he)侵蝕性(xing)能下降,使(shi)用壽(shou)命偏低(di)(di)。經過大量(liang)(liang)的(de)調查分析發現(xian)(xian),泛(fan)(fan)(fan)水與所用原料(liao)鋁(lv)微(wei)粉中金(jin)屬氧化物K2O、Na2O的(de)含量(liang)(liang)有一(yi)定的(de)關(guan)系。當(dang)含量(liang)(liang)在0.2%以上時,用這種(zhong)鋁(lv)微(wei)粉所混的(de)料(liao)成型預制件,基(ji)本上沒有泛(fan)(fan)(fan)水現(xian)(xian)象的(de)發生;當(dang)含量(liang)(liang)在0.1%以下時,所混的(de)料(liao)用于預制件的(de)生產,必定發生泛(fan)(fan)(fan)水現(xian)(xian)象,甚至相(xiang)當(dang)嚴重。

對于泛水問題,可(ke)以(yi)通過以(yi)下幾種方法(fa)來(lai)緩解或解決。①在正常加水(shui)量(liang)的(de)(de)基礎上(shang),適(shi)(shi)當(dang)降低0.1~0.3個百分點;②調整緩凝(ning)劑和(he)促(cu)(cu)凝(ning)劑的(de)(de)加入(ru)比例(li),適(shi)(shi)當(dang)增加促(cu)(cu)凝(ning)劑的(de)(de)比例(li),同時減少(shao)緩凝(ning)劑的(de)(de)比例(li);③適(shi)(shi)當(dang)提高(gao)成型后的(de)(de)養護溫(wen)度;④在混料(liao)時,加入(ru)少(shao)量(liang)的(de)(de)電熔鎂砂(sha)細粉,加入(ru)量(liang)以不超過0.5%為宜。

5.預(yu)埋吊鉤預(yu)制件的(de)高(gao)溫處(chu)理

預(yu)埋吊(diao)鉤的預(yu)制件高(gao)溫處理也是耐火預(yu)制件生(sheng)產中常(chang)常(chang)遇到的問題之一(yi)。這里(li)所說的高(gao)溫處理溫度指在1100℃以上。因此不能像(xiang)平常(chang)一(yi)樣,直接進行燒成,而(er)應當(dang)采取一(yi)定的防護措施來避免金屬吊(diao)鉤的燒成氧化。

為此首先用和吊鉤一(yi)樣粗細(xi)的(de)鋼筋段進(jin)行(xing)試驗(yan),試驗了3套方案:埋炭(tan);鋼筋段(duan)外涂防(fang)氧化涂料(liao);用耐火棉把鋼筋段(duan)包好,然后用澆注(zhu)料(liao)作為外部(bu)防(fang)氧化層。

在(zai)高溫爐(lu)中燒制,試驗(yan)結果:埋炭燒成的鋼筋完好無損;涂防氧(yang)化(hua)(hua)涂料的鋼筋斷氧(yang)化(hua)(hua)最為(wei)嚴重(zhong);澆(jiao)注料作外(wai)部防氧(yang)化(hua)(hua)層的鋼筋段,由于澆(jiao)注料在(zai)燒成過程(cheng)中出現微裂(lie)紋而發(fa)生(sheng)部分氧(yang)化(hua)(hua),氧(yang)化(hua)(hua)層厚度為(wei)1~2 mm。

由(you)此(ci)可見,進(jin)行埋炭(tan)處理(li)(li)是最佳的(de)選擇。在埋炭(tan)處理(li)(li)時,需要注意的(de)是,可以根據預(yu)制(zhi)件(jian)的(de)結構特點進(jin)行局部(bu)或全部(bu)埋炭(tan)處理(li)(li)。