耐火材料工艺学不定形耐火材料.ppt

第九章 不定形耐火材料,一、定义： 由耐火骨料和粉料、结合剂、外加剂以一定比例共同组成的，不经成型和烧成而直接使用或加适当液体调配后使用。也称散状耐火材料Bulk Refractories（无固定外形、可制成浆状、泥膏状和松散状）或整体耐火材料 Monolithic Refractories（可制成无接缝的整体耐火材料）。,二、不定形耐火材料的发展,不定形耐火材料的发展中，结合剂的使用是关键。根据结合剂的发展，可以把不定形耐火材料的发展分为如下几个阶段： 1）1914年20世纪60年代中期：硅酸盐水泥、铝酸盐水泥、水玻璃和磷酸盐等结合剂的使用，与普通耐火骨料和粉料配制成不定形耐火材料；,2）20世纪60年代70年代后期：开发出硫酸铝、聚合氯化铝、磷酸钠、烧结和电熔氧化铝水泥、粘土等，提高了不定形材料的高温使用性能； 3）20世纪80年代初至今：复合结合剂、超微粉及高效外加剂的使用，配制成功低水泥、超低水泥和无水泥浇注料，性能显著提高。传统浇注料用水量大于10，而高技术浇注料用水量在4左右。,三、不定形耐火材料的分类,1、按耐火骨料品质分类,2、按所用结合剂分类,3、按施工和使用方法分类（该方法在实际使用中最多）,4、按热工设备或使用部位命名（技术文本或商务上使用较多）,耐火浇注料,耐火捣打料,耐火喷涂、喷补、涂抹料,耐火泥（浆）,耐火投射料,四、不定形耐火材料的主要特点,工厂占地面积小，投资少，能耗低； 生产过程简便，劳动强度低； 供货周期短； 适用性强，可制成任何形状的构筑物； 施工简便，直接使用或调配后使用； 使用方便，可进行在线或离线修补；,缺点：体积稳定性不好、气孔率较高、耐侵蚀能力一般不强、质量波动较大，使用后拆卸困难、现场须配备专用施工设备等。,第一节 不定形耐火材料用结合剂,一、定义：胶结耐火骨料和粉料，并使不定形耐火材料产生强度的材料。,耐火砖通过干燥或烧成产生陶瓷结合或直接结合。 不定形耐火材料使用前未经高温烧成，颗粒间只能靠结合剂的作用使其粘结为整体，使构筑物或制品具有一定的强度。,良好的凝结硬化特性，满足施工使用强度； 分散性能好，良好的润湿性，可与粒状和粉状物料表面 最大限度的接触，提高材料的致密性； 硬化时的体积稳定性较好，耐火性能高； 无其它危害作用；,二、不定形耐火材料对结合剂的要求,无机结合剂： 1)硅酸盐类 2)铝酸盐类 3)磷酸盐类 4)硫酸盐类 5)氯化物类 6) 溶胶类,三、结合剂的分类,1、按化学性质分类：有机和无机结合剂；,1 )水硬性结合剂 2)气硬性结合剂 3) 热硬性结合剂,2、按硬化条件分类,四、结合剂的结合方式,结合剂的结合方式大致可以分为五类,1、水合结合：借助于常温下，结合剂与水发生反应生成水化产物而产生的结合。 2、化学结合：借助于结合剂与硬化剂或结合剂与耐火材料之间在常温下发生化学反应，或加热时发生化学反应生成具有结合剂作用的化合物而产生结合。,3、聚合结合：借助于催化剂或交联剂，使结合剂发生缩聚形成网络状结构而产生结合强度。如：甲阶酚醛树脂加酸作催化剂或加热时可产生如下缩聚反应而产生较好的结合强度。,4、陶瓷结合：指低温烧结结合，即在散状耐火材料中加入可降低烧结温度的助剂或金属粉末，以大大降低液湘出现温度，促进低温下固液反应而产生低温烧结结合。,5、粘附结合：借助于以下几种物理作用之一而产生结合的。,1）物理吸附作用（范德华力）；,2）扩散作用,3）静电作用,产生粘附结合的结合剂多数为有机结合剂，即在常温下或低温下起结合作用、经中温和高温热处理后会燃烧掉，如糊精、羧甲基纤维素，纸浆废液(木质素磺酸盐)、糖蜜、阿拉伯树胶等。,五、几类结合剂的凝结（硬化）机理 1、铝酸盐水泥 铝酸盐水泥的硬化机理，是指具有水硬性的铝酸钙矿物与水发生化学反应而实现胶凝的过程。,烧结氧化铝水泥和电熔氧化铝水泥属于纯铝酸钙水泥（工业氧化铝优质石灰石制成），其它的为高铝水泥（铝矾土石灰石制成）。,铝酸盐水泥耐火浇注料,CAH10和C2AH8都属于六方晶系，呈片状或针状，互相交错，重叠搭配，可形成坚强的结晶联生体。氢氧化铝凝胶AH3填充于晶体的空隙内。同时，水化产物结合水量较大，故能很快形成比较致密的浆体结构，早期强度显著增长。,CAH10和C2AH8为亚稳相，经过一段时间加热后，会逐渐转化为稳定的C3AH6(立方晶，粒状晶体，晶体间结合能力差)。,强度比较：CAH10 C2AH8 C3AH6,水玻璃是由正硅酸钠(2Na2OSiO2)、偏硅酸钠(Na2OSiO2)、二硅酸钠(Na2O2SiO2)和胶体SiO2组成的胶体溶胶，一般化学式为Na2OnSiO2xH2O，模数nSiO2/Na2O。其硬化有两种方式，干燥或加促凝剂。,二、水玻璃,干燥条件下：,Na2OnSiO22nH2OCO2Na2CO3+nSi(OH)4 硅氧凝胶体产生强度。上述反应缓慢，生产中往往加入促凝剂，促进硬化速度。,2Na2OnSiO2+Na2SiF6+2(2n+1)H2O 6NaF+(2n+1)Si(OH)4,氟硅酸钠Na2SiF6为白色结晶粉末，在水溶液中溶解度小，呈酸性，pH值为3，这是由于如下反应造成的：,Na2SiF64H2O 2NaF+4HF+ Si(OH)4,水玻璃水解时生成碱：,mNa2OnSiO2nH2O 2NaOH+(m-1)Na2OnSiO2,酸碱发生中和反应：,HF + NaOH NaFH2O 随着反应的进行，混合液碱度下降，促进相关水解反应的进行，使硅氧凝胶不断析出并凝聚。,1）Na2SiF6水解同时析出硅酸凝胶体，增加了水玻璃中Si(OH)2的浓度，促进凝结； 2）Na2SiF6水解后生成HF，中和了水玻璃水解生成的NaOH，加速了水玻璃水解，促进凝结； 3）NaOH被HF中和，避免了NaOH对硅酸钠胶体的破坏作用，保证了凝结的正常进行和发挥作用。,Na2SiF6的作用：,注意：1）Na2SiF6有毒，使用时注意安全；,2）Na2SiF6影响耐火性质，适量少加为宜。 加入量为水玻璃用量的1012。,三、磷酸盐结合剂磷酸铝,磷酸本身没有粘结性，和耐火材料接触后迅速反应生成磷酸盐才表现出良好的粘结性能。,偏磷酸铝聚合物的形成和聚合以及同时产生较强的粘附作用，使结合体获得强度。,结合硬化机理：,氯化镁MgCl2H2O结合剂主要用于生产镁质、镁铬质和铬镁质耐火材料，其凝结硬化作用主要是由于MgCl2与H2O反应生成氧氯化镁以及由于氯化镁的存在使氧化镁快速持续地水化生成Mg(OH)2而引起的，其反应式为：,xMgO + yMgCl2 + 2H2O xMgOyMgCl22H2O,MgO + H2O Mg(OH)2,四、氯化镁结合剂,MgO水化反应本来是较慢的，但当水溶液中有MgCl2存在时，增大了Mg(OH)2晶体的溶解度，从而促进MgO的持续水化，使Mg(OH)2得以大量形成，成为连续的结晶体骨架结构，使结合体的强度提高。 Mg(OH)2在400左右分解，成为高度分散的具有相当高活性的MgO，促进固相反应，有利于烧结。 通常控制MgCl2水溶液的比重在1.24左右，加入量约3。,受水解生成碱式盐，然后生成氢氧化铝，最后逐渐形成氢氧化铝凝胶体而凝结硬化。,Al2(SO4)3 + 2H2O Al2(SO4)2(OH)2 + H2SO4,Al2(SO4)2(OH)2 + 2H2O Al2(SO4)(OH)4 + H2SO4,Al2(SO4)(OH)4 + 2H2O 2Al(OH)3+ H2SO4,常温下硫酸铝的水解作用较慢，甚至在200700温度下水解不超过5%，因此可以加入其它金属盐促凝。,五、硫酸铝,六、微粉结合,高技术浇注料的配制几乎都涉及到微粉的使用。上世纪80年代以后，在陶瓷和耐火材料的使用中，人们发现提高细粉的粒度可以促进烧结过程、降低水的用量、提高材料的强度、提高坯体的致密度。,一般认为，粒径小于10um可以称为微粉，小于5um的称为超微粉。,填充作用,凝聚结合,2、微粉作用机理,微粉的作用机理较复杂，一般认为是填充作用和凝聚结合的共同作用。,1）不生成大量含结构水的水化产物，挥发和分解成分少，有利于材料受热后结构和强度的保持；,2）微粉的表面活性高，有利于提高低、中温的结合强度，降低烧结温度；,3）微粉分散后可填充更细小的空间，有利于减水，改善流动性和提高致密度及改善抗熔渣渗透性；,使用微粉所带来的主要优点是：,SiO2微粉（硅灰）,近年来，无水泥浇注料结合体系的一个新的结合方式是由无定形SiO2微粉与MgO和H2O作用产生的MgO-SiO2-H2O凝聚结合。 SiO2微粉（硅灰）为铁合金厂、金属硅厂的副产品（气相沉淀而成），粒度在0.10.5um，球形颗粒，活性适宜，能在颗粒表面形成硅胶薄膜，起到低温结合作用。,凝结机理(以镁质材料中加入SiO2微粉为例)：,它们生成含结构水少的凝胶，同时降低MgO的水化率和加热过程中的失重，且在较宽温度范围内逐渐脱水，因而快速升温对结构的破坏作用不大。 SiO2微粉水化后，表面形成类似硅胶结构并存在大量羟基的SiOH键，烘干脱水后形成SiOSi键。,凝胶含结晶水较少，加热中缓慢脱水，有利于快速烘烤；,高温下，镁橄榄石的生成为高熔点矿物。可避免采用水玻璃，聚磷酸钠等结合剂带入的Na2O或水泥中引入CaO的不利影响 ；,提高浇注料的流动性能，有利于提高浇注料成形后的致密度；,研究表明，110干燥24小时后，可在MgO颗粒表面形成类似硅酸镁类化合物的物质，中高温处理后可以转变成镁橄榄石，提高材料的强度。该凝聚结合的特点：,微粉的用量不宜太多也不宜太少。 一方面，多余的微粉会发生团聚，烧结过程中会发生收缩，影响材料的整体性能。 另一方面，微粉过少，尚有孔隙未被填充，试样致密度不高。,第二节 不定形耐火材料用外加剂,一、定义 用以改善不定形耐火材料性能的物质，如施工性能、使用性能等，为组成总量的万分之几到百分之几。,二、分类,1、减水剂：保持浇注料流动值基本不变的条件下，可显著降低拌和用水量的物质。 作用机理：不与材料反应，只起表面物理化学作用。溶于水后能吸附在粒子表面上，提高粒子表面的电位，增加粒子间斥力，释放出由微粒子组成的凝聚结构中包裹的游离水。保持浇注料流变性（作业性）的条件下，能使单位用水量减少，满足作业需要。,常用的减水剂有：三聚磷酸钠(Na3P3O10)、六偏磷酸钠(NaPO11)n，n1440，硅酸钠(Na2OnSiO2mH2O)和木质磺酸盐(R-SO3Na)，最后一种为有机类物质。,2、增塑剂,增大拌和好的耐火材料混合物的可塑性，或者说能提高混合物（泥料）在应力作用下产生应变能力的物质。,主要用于：可塑料和捣打耐火材料。,增塑剂的作用在于能增大泥料中粒子之间润滑和粘结作用，使粒子之间产生位移时仍能保持连续接触而不断裂。增塑剂是一类具有粘滞性的物质，或是一类表面活性物质。不定形耐火材料常用的增塑剂有塑性粘土、膨润土、滑石粉、氧化物超细粉、糊精、甲基纤维素、木质素磺酸盐、烷基苯磺化物等。,3、促凝剂,促使耐火材料凝结和硬化的物质。,促凝剂的作用机理比较复杂。不同结合剂使用不同促凝剂。,定义：延缓耐火材料凝结和硬化时间的物质。 作用机理：a.形成络合物，缓凝剂与结合剂解离出的离子形成络合物，抑制了水化物或反应产物结晶析出，或抑制晶粒长大；b.形成薄膜，缓凝剂吸附于水泥粒子表面，形成薄膜，阻止了水泥粒子与水接触，抑制了水化反应速度。,4、缓凝剂,5、发泡剂 能够降低液体表面张力，大量产生均匀而稳定的泡沫的物质。多孔轻质耐火浇注料在生产时，往往需要加入一定量的发泡剂，如松香胶等。,能够保持不定形耐火材料储存一定时间后施工性能不变或变化不大的物质。,6、保存剂,7、膨胀剂 弥补材料在温度变化过程中的体积收缩，以避免不利后果的产生。,防止不定形耐火材料使用收缩的措施有如下三种：,(1)热分解法,(2)高温化学反应法,(3)晶型转化法,如：三石类矿物(Al2O3SiO2,同质异形体),高温下：3 (Al2O3SiO2)3Al2O32SiO2+ SiO2,8、烧结剂 降低材料的烧结温度，促进材料在低温下烧结的物质。如：粘土，可提高浇注料的中温强度。,一、定义 耐火浇注料是一种由耐火物料制成的粒状和粉状材料，加入一定量结合剂、外加剂和水共同组成的，具有较高流动性，适用于以浇注成型的不定形耐火材料。,第三节 耐火浇注料,二、原材料的选择,1、颗粒料,基本上说，可由各种材质的耐火原料制成。 需要注意：兰晶石不宜直接用作粒状材料，在12001400温度范围内变成莫来石会发生急剧体积膨胀，可制成粉料，适量加入浇注料中防止体积收缩。 应根据原料的性质和使用部位的具体情况来选择原材料。,对颗粒料的要求：,1)烧结良好，吸水率为15； 2)熔融材料不宜以颗粒料的形式加入，可以超细粉的形式加入。,2、粉料,粉料的作用：,1)紧密堆积；,2)保证混合料流动性；,3)提高浇注料结合强度；,4)体积稳定性；,5)促进烧结和提高耐侵蚀性；,通常采用同颗粒料相同的材质的原料作为细粉，其品位要求更高。如以普通烧结镁砂为骨料，就以电熔镁砂为细粉。为避免材料在使用过程中发生收缩，应尽量选择热膨胀系数较小的耐火材料原料为颗粒料，在基质中加入适量膨胀剂或加入在反应过程中可带来体积效应的材料。,破碎颚式破碎机（粗碎）,粉碎圆锥破碎机，辊式破碎机（对辊）,筛分按尺寸大小分成不同粒径的颗粒料。有固定筛和电磁振动筛之分，其中，后者的筛分效率较高。,细磨耐火粉料的制作。球磨机、管磨机（筒磨机）、振动磨机等。,三、耐火浇注料的生产,主要工序有：耐火原料的破碎、粉碎、筛分、配料、混合、分装和检验等。,预混合指外加剂、结合剂和细粉等全部粉料和某几种粉料的预先混合。在高档不定形耐火材料的生产中，必须用预混合粉，否则，微量的外加剂、超微粉等外加物难以混合均匀，造成性能的不稳定性，影响施工和使用性能。,混合双螺旋锥形搅拌机,第三节 耐火浇注料,一、定义 耐火浇注料是一种由耐火物料制成的粒状和粉状材料，加入一定量结合剂、外加剂和水共同组成的，具有较高流动性，适用于以浇注成型的不定形耐火材料。,二、原材料的选择,1、颗粒料,基本上说，可由各种材质的耐火原料制成。需要注意的是：兰晶石不宜直接用作粒状材料，在12001400温度范围内变成莫来石会发生急剧体积膨胀，可制成粉料，适量加入浇注料中防止体积收缩。 应根据原料的性质和使用部位的具体情况来选择原材料。,对颗粒料的要求：,1)烧结良好，吸水率为15； 2)熔融材料不宜以颗粒料的形式加入，可以超细粉的形式加入。,2、粉料,粉料的作用：,1)紧密堆积；,2)保证混合料流动性；,3)提高浇注料结合强度；,4)体积稳定性；,5)促进烧结和提高耐侵蚀性；,通常采用同颗粒料相同的材质的原料作为细粉，其品位要求更高。如以普通烧结镁砂为骨料，就以电熔镁砂为细粉。为避免材料在使用过程中发生收缩，应尽量选择热膨胀系数较小的耐火材料原料为颗粒料，在基质中加入适量膨胀剂或加入在反应过程中可带来体积效应的材料。,三、耐火浇注料的生产,主要工序有：耐火原料的破碎、粉碎、筛分、配料、混合、分装和检验等。,破碎颚式破碎机（粗碎）,粉碎圆锥破碎机，辊式破碎机（对辊）,筛分按尺寸大小分成不同粒径的颗粒料。有固定筛和电磁振动筛之分，其中，后者的筛分效率较高。,细磨耐火粉料的制作。球磨机、管磨机（筒磨机）、振动磨机等。,预混合指外加剂、结合剂和细粉等全部粉料和某几种粉料的预先混合。在高档不定形耐火材料的生产中，必须用预混合粉，否则，微量的外加剂、超微粉等外加物难以混合均匀，造成性能的不稳定性，影响施工和使用性能。,混合双螺旋锥形搅拌机,四、浇注料生产时的注意事项 1、可以根据最紧密堆积原则进行配料。如：34级配料，最大粒径取决于砌体的尺寸大小。 2、防爆裂外加剂 防爆裂外加剂的作用原理：通过加入物形成的气体、融化后形成的裂纹或因膨胀系数不一致形成裂纹来开辟排除水蒸汽的通道。,A、金属铝粉,金属铝粉与水混合后发生放热反应，逸出氢气。,2Al+6H2O2Al(OH)3+3H2,B、某些有机或无机物,融化后形成裂纹，有利于形成排气通道。,聚乙烯和聚丙烯纤维直径一般只有15um左右，这些化学纤维在较低温度下就发生收缩，在加热产生蒸汽的温度以下就能熔融，这种收缩和熔融形成了空洞，使浇注料透气率提高。,五、铝酸钙水泥耐火浇注料,以铝酸钙水泥为结合剂，与具有一定颗粒级配的耐火集料和外加剂配制成的可浇注成型的混合料称为铝酸钙水泥结合浇注料。,1、涉及水泥浇注料的一些概念,普通水泥浇注料 CC CaO2.5wt%,低水泥浇注料 LCC CaO:12.5wt%,超低水泥浇注料 ULCC CaO: 0.21.0wt%,无水泥浇注料 NCC CaO0.2wt%,粘土质浇注料的使用温度为13001450；轧钢加热炉、竖窑和回转窑预热带等的内衬。 高铝质浇注料的使用温度为14001550；热处理炉内衬和烧嘴，电炉出钢槽、石灰竖窑高温段等的内衬。 刚玉质浇注料使用温度为15001650 ，主要用于作各种高温炉和高温构件的衬体，浸渍管外衬，喷射冶金和吹氩整体喷枪的衬体，钢包精炼炉(LF炉)炉盖等。,在配料方面，低水泥和超低水泥结合浇注耐火材料同普通浇注耐火材料所不同的是在由耐火细粉和结合剂组成的基质中，用超细粉（指粒度小于10m）来取代部分或大部分铝酸钙水泥，在加入少量分散剂使超细粉均匀地分散于骨料颗粒之间，填充在亚微米级的空隙中，从而形成均匀致密的组织结构。,振动型低水泥和超低水泥浇注料的配料组成一般为：耐火骨料6070%、耐火粉料1822%、铝酸钙水泥37%（低水泥型）或12%（超低水泥型），氧化硅微粉（或氧化铝微粉）36%，微量分散剂。,与传统水泥浇注料相比，低水泥和超低水泥浇注料具有一系列优异性能：,1）由于其中CaO含量低，高温下基质中的低共熔液湘数量少，材料的抗渣性能、高温强度和荷软会得以提高。,CaO+SiO2+Al2O3在高温下将形成钙长石（CAS2）和钙铝黄长石（C2AS），这两个物相都是低熔相。,2）加入的水较少，只有普通浇注料的1/21/3，材料的气孔率较低，体积密度提高。,3）水泥颗粒的水化产物在加入过程中会分解。水泥加入量的减少将避免大量水合键破坏而使中温强度下降引发的问题，有利于材料中温强度的提高。 一般混合程序：先将各种粒级的原料干混23分钟，再加水湿混46分钟。,通常将不含水泥而依靠加入微粉或溶胶产生凝聚结合的可浇注成型的耐火材料称为无水泥耐火浇注料。,2、碱性耐火浇注料,以MgO为主要成分的耐火物料制成的粒状和粉状材料，加入结合剂和外加剂配制而成的浇注料。 盛钢桶（钢包）内衬、RH内衬、加热炉底、玻璃工业炉等。,2.1、镁质浇注料,以电熔和烧结镁砂为骨料和粉料，结合剂采用MgCl2、MgSO4、水玻璃、多聚磷酸盐和微粉等。,特点：烧后线变化较小，荷软高、强度高、抗碱性渣的能力强，耐钠盐熔融物侵蚀能力强。 缺点：抗渣渗透性较差，易剥落（渣和砖的热膨胀系数不一致），易水化及干燥过程容易产生裂纹。,3、某些浇注料中加入钢纤维的作用,1）增强韧性，提高抗应力应变能力，提高抗机械冲击性能；,2）提高抗热震稳定性能，提高材料抗开裂与剥落性；,3）抑制在养护、干燥及热处理后的线收缩；,加入量：0.62.5% (体积比) 不锈钢纤维直径：0.4mm、0.5mm和0.6mm，长度：20mm、25mm和30mm。钢纤维加入量不宜过多：高温物理化学性能恶化、抗侵蚀能力下降。,第四节 耐火可塑料,一、定义,由粒状和粉状物料与可塑粘土等结合剂和增塑剂配合，加入少量水分，经充分混练，所组成的一种呈硬泥膏状并在较长时间内保持较高可塑性的不定形耐火材料。,二、可塑料应具备的基本性能,1）有一定的可塑性,2）有一定的保存期,3）常温养护后具有一定的强度,4）具有一定的高温体积稳定性,三、如何控制可塑料的可塑性,与粘土的特性、加入量及水量有关。水量增加，可塑性提高，但也不能过高，一般510，也可外加增塑剂。,四、困料 困料：磷酸盐结合的，因制成混合料后，物料中的金属铁等杂质与酸反应，形成气体，使混合料膨胀，结构疏松，硬化强度下降，需要将混合料放置一段时间，使气体充分逸出，再加入余下的结合剂，也可以加抑制剂与金属反应成络合物，从而抑制膨胀作用。,第五节 干式振动(捣)料,定义：不加水和其它液体结合剂的耐火混合料，在振动（捣）作用下，可形成致密而均匀的整体，靠加热时结合剂或烧结剂产生强度的一种不定形耐火材料。,1、连铸中间包用碱性干式振动（捣）料简介,由烧结镁砂，或烧结镁钙砂，和少量的低温结合剂与中、高温烧结剂组成的。 加入低温结合剂的目在于将干式振（捣）料充填于中间包永久衬与内模胎之间的间隙（工作衬）后，经内模胎上的附着振动器振实后，带模烘烤至200-300后即可脱膜，靠低温结合剂的热固性特性产生结合强度。,中高温烧结剂包括,镁钙铁砂,软质粘土,硼酸(H2BO3)或硼酐(B2O3)等,同中间包用碱性涂抹料和喷涂料相比较，用碱性干式振（捣）料具有如下优点：,施工简便，烘烤周期短；,有利钢液的净化；,可多炉连铸，吨钢成本降低；,使用后残衬更易于拆除，永久层寿命提高；,含氧化钙的碱性中间包工作衬有利于钢水的净化，因此中间包用碱性干式振动料可根据使用要求，由烧结镁砂和烧结(或电熔)镁钙砂按不同比例配制成不同氧化钙含量的干式振动料。,表1 中间包干式振动料理化性能指标,2. 生产和施工,1)合理级配,中间包碱性干式振动料的粒度级配不要求达到最紧密堆积，但骨料与粉料之比也要适当。粒度范围为05mm，一般骨料(100m)与粉料(100m)质量比控制在(6065)(3540)。,2)结合剂的选择,环保、无异味，能够带来一定的强度。分为有机和无机结合剂，如：树脂、硅酸钠等。,3)施工 中间包干式振捣料施工时必须注意防止发生偏析而造成衬体组织结构不均匀，加料要均匀，振动时间要适当，不可长时间振动。衬体带模烘烤温度控制在200300，烘烤时间可根据衬体厚度而定，以达到衬体完全固化为止。,六、碱性干式料的损坏因素分析,钢水对材料的侵蚀：以C为例,CMgO(s)Mg(g)CO(g) 化学侵蚀；,熔渣对材料的侵蚀：,Fe2+对方镁石点阵结构的破坏； 低熔点物相的形成降低了颗粒料间的结合力；,七、提高碱性干式料使用寿命的措施 1、合理选材，减少使用过程中低熔相的形成数量，提高材料抗钢水和熔渣侵蚀的能力； 2、优化基质组成和颗粒级配，提高材料抵抗熔渣和熔钢的渗透能力；,第六节 耐火捣打料,采用捣固法施工的半湿状态的耐火混合料称为耐火捣打料。与耐火可塑料不同，此类耐火混合料是一种低塑性或无塑性捣固材料，是依靠强制捣固而形成致密体，再经加热烘烤或焙烧发生硬化而获得一定的结构强度。,一、高铝-碳化硅-碳质捣打料 由高铝熟料、碳化硅、碳素材料、结合剂和外加剂组成的用捣打法施工的混合料称为高铝碳化硅碳质捣打料。此类捣打料主要用于作中、小高炉出铁沟和渣沟内衬。,配制此类捣打料的高铝矾土熟料要求杂质(Fe2O3，R2O)含量越低越好，吸水率4.5，其粒度组成为粗颗粒(82mm)4060%，中颗粒(20.074mm)1020%，细颗粒(0.074mm)3040%。碳化硅粒度为100目。,用于改善高铝碳化硅碳质捣打料性能的添加剂包括：防氧化剂、增塑剂、浸润剂、防缩剂等。,高炉出铁沟用Al2O3SiCC质免烘烤捣打料理化性能,喷射耐火材料 喷射耐火材料是通过专用的设备以高速气流为载体进行喷射施工的耐火混合材料。,喷射耐火材料喷射物料的状态可分为两大类：,冷物料喷射法,熔融物料喷射法（简称熔射法）,还可按受喷补衬体的表面温度状态分为：,（1）冷态喷补（喷涂），指受喷补衬体处于常温下； （2）热态喷补（喷涂），指受喷补衬体表面温度在约700以上。,喷射耐火混合料可视为一个“稀释系统”，由湿粉和颗粒组成。在喷射到炉衬表面上的时候，后继的颗粒料会嵌入先前形成的喷射层中，如此反复，喷射层得以加厚。,喷射料的颗粒分布对炉墙喷射层的性能有重要影响。一般来说，细颗粒料能改进粘附性所要求的可塑性，但也会增加干燥期间的剥落数量。粗颗粒料可以使喷射层更加稳定，提高致密度，改进抗蚀性。但是，太多的粗颗粒却会导致高的施工回弹率，增加材料的损失和延长施工时间。,粗颗粒可以提高喷射材料的抗侵蚀性能，然而粗颗粒过多则会在管道中显示出较高的偏析性，而且会使喷射回弹率上升，不利于现场操作。细颗粒料能够改善喷射材料的塑性，但是有增加干燥期间的剥落程度的趋势，使喷射层变得不够稳定。,第七节不烧砖和预制块,原料组成、配制原则、结合剂和外加剂的使用均与不定形耐火材料基本相同。,不烧砖的分类 结合剂不同磷酸盐、水玻璃、硫酸盐、氯化物、水泥、碳结合剂（如酚醛树脂和沥青等）。 原料不同硅酸铝质、硅质、镁质等等，实际上绝大多数的耐火原料均可以制成不烧砖。,生产流程：,湿混（34分钟）振动台振动至表面泛浆抹平标记,入库拣选干燥脱模养护,生产时，模具需要内部贴纸和涂油，便于脱模。,第八节 耐火泥浆,耐火泥浆是用于砌筑定形耐火制品的接缝材料，它是由耐火粉料、水或液态结合剂和外加剂（如分散剂、塑化剂，稳定剂或保水剂）等组成的，是一类含高浓度固体粒子的膏状浆体（或称浓悬浮液）。,按所加入的液态调和液的性质，又可分为水系泥浆（用水和液态化学结合剂调制）和非水系泥浆（用液态有机结合剂调制）。 耐火泥浆中固体液体重量比约为(7075)/(3025)，一般是用抹刀涂抹法施工。,与耐火制品的分类相同.,耐火泥浆应具有以下性能：,1)具备良好的流动性和可塑性,以便于施工； 2)在施工后和使用时的各温度阶段应有必要的粘结性，一定的干燥强度和烧后强度，以保证与砌体或底层结为整体，使之具有抵抗外力和耐气、渣侵蚀的作用； 3)具有与砌体或底层材料相同或相当的化学组成，以避免耐火泥处先损毁和避免因不同材质而造成危害的化学反应；,4)具有与砌体或底层材料相近的热膨胀性或收缩性，以免互相脱离和引起泥层破裂；,5)体积要稳定，以保证砌体和保护层的整体性和严密性。 6)砌筑性能好，且具有合适的粘结时间，不沉淀、不流淌，易做到灰缝饱满，砌筑进度也可以加快。,硅酸铝质耐火泥浆 硅酸铝质耐火泥浆包括有粘土质、莫来石质和高铝质耐火泥浆。主要用于作铁水罐、鱼雷罐、盛钢桶、高炉炉缸、炉腹等部位耐火制品砌体的接缝料。,硅酸铝质泥浆的粒度范围一般为00.5mm，0.50.088mm占50%，0.088mm占50%。粒度组成也可根据使用要求来调配。,第九节 不定形耐火材料的作业性能,评价不定形耐火材料施工操作难易程度的性能称为作业性能，也称施工性能。作业性能的好坏直接影响施工效率和施工体质量。,1、和易性,衡量不定形耐火材料混合料 (加入水或液状结合剂)搅拌混合达到均匀时的难易程度称为和易性。,混合料的和易性与材料的性质、粒度组成和拌合液体的粘度有关。可用流变仪来测定不定耐火材料流变的特性、测定其混合能的大小来评估和易性的难易程度。,另一方面，骨料颗粒形状对和易性也有较大影响、不规则形状的骨料、如片状、柱状、尖角状等颗粒，搅拌混合时，摩擦阻力大，和易性差。而球状或近球状颗粒，混合时摩擦阻力小、和易性较好。,2、稠度,评估浆体状不定形耐火材料流动性的标准称为稠度。流动性愈大、稠度愈小。浆体的流动性与浆体中的固体液体之比有密切关系，固液比愈大、浆体的流动阻力也愈大、自由流动值也就愈低。,另外，固态粉料的粒度分布、固体粒子的形态、调和液的粘度、以及添加剂的性质与加入量也有密切关系。不同性质的固体粉料应选用不同性质的分散剂。,3、流动值,衡量耐火浇注料振动浇注或自流浇注施工难易的一个技术指标是用流动值来表示。流动值越大的浇注料、越容易充填模型和表面摊平，也越易获得均匀结构的施工体，其施工过程方便。,影响浇注料流动值的因素很多，主要有：,粒度分布,骨料的颗粒形貌,分散剂的性质与加入量,加水量和混合搅拌工艺,浇注料流动值的测定多数是采用跳桌测定仪来测定。此测定法是：先将一只高为60mm，上口内径为70mm，下口内径为100mm的截头圆锥筒置于跳桌的带同心圆刻度的玻璃板桌面上，然后将拌合好的浇注料倒入截头圆锥筒内，表面抹平后，抽去圆锥筒，以每秒一次的速度上下跳动30次后、从相互垂直的两个方向测定浇注料在玻璃板上铺展的直径，取其平均值D，按下式计算流动值f.v。,对自流浇注料来说，其流动值测定步骤与上述相似，只是不予以跳动振动，抽去圆锥筒后， 待浇注料自流铺展23分钟后，再测定其铺展后的直径，计算方法同上。,4、铺展性 泥浆状或泥膏状耐火材料用抹刀涂敷于耐火制品或耐火砌体表面上的难易程度称为铺展性。 对这类浆状或膏状耐火材料一般要求具有一定的粘塑性、以使涂敷材料在抹蔓过程中既易于均匀铺展开、又不发生干涸(保水性好)或流淌。,这类浆状或膏状耐火材料铺展性的好坏主要是靠外加剂来调节，所用的外加剂有增塑剂、保水剂等，如塑性粘土、羧甲基纤维素、甲基纤维素钠盐、木质素磺酸盐、糊精、硅溶胶等，其中羧甲基纤维素、甲基纤维素既具有增塑作用又具有保水作用。,铺展性的好坏目前尚无确切的测定方法、多数以施工者的感觉为准，但对耐火泥浆来说、是以涂敷于砌体上的泥浆允许来回揉动的时间来衡量铺展性的好坏。,5、可塑性,耐火泥料在外力作用下、能产生形变而不开裂或溃散， 外力解除后能保持变形后的形状称为可塑性。可塑性是用可塑性指数表示。可塑性指数是衡量材料的可塑性或材料施工难易程度的一个很重要指标。,粘土质和高铝质耐火可塑料可塑性指数试验方法为：在测定仪上将可塑料制成直径为50mm，高为502mm的试样，然后将试样放在仪器的垫座上，测取受冲击前试样的高度L0(mm)，经受仪器上的重锤冲击3次后，测取受冲击后试样的高度L值。再按下式计算可塑性指数Wa：,影响耐火可塑料的可塑性指数的因素主要有：,(1)可塑泥料中粗骨料和细粉之比,(2)固液相之间的体积比,(3) 增塑剂的性质与加入量,6、附着率 通过喷射机将喷射耐火材料喷射到受喷涂的衬体上的附着量，以百分率计算称为附着率。也可以其未附着的失落量所占的百分率来计算，则称为回弹率。附着率是喷射耐火材料的一个很重要的作业性指标。附着率越高，回弹率越低，喷涂效果越好。,影响喷射耐火材料附着率的因素很多，主要有以下几方面,（1）喷射料的粒度组成,（2）基质料的流变学性质,（3）喷射气流的压力与流速,（4）喷射施工的操作,（5）受喷衬体的表面性质与状态,7、凝结性 不定形耐火材料加水或液体结合剂拌合后，拌合料逐渐失去触变性或可塑料而处于凝固状态的性质称为凝结性。经历这一过程所需的时间称为凝结时间。拌合料开始由粘塑性体或粘塑弹性体转变成塑弹性体的时间为初凝时间，由塑弹性体变成为弹性体的时间为终凝时间。,对耐火浇注料来说，为了满足施工作业时间的要求，一般要求初凝时间不得早于40min，而终凝时间不得迟于8h，但对喷射耐火材料来说，却要求凝结时间越短越好，如湿式喷射料，要求喷到受喷面上后能立即发生闪凝，以防止喷涂层发生脱落或倒塌。,8、硬化性,不定形耐火材料加水或液状结合剂拌合和成型后，经过一定时间养护或加热烘烤固化而产生强度的性质称为硬化性。出现硬化作用的原理在于发生水化反应产生水化物、或发生化学反应生成胶结物、或发生凝聚作用生成团聚体，或发生缩聚反应生成聚合物将集料颗粒胶结在一起而硬化。,不定形耐火材料发生硬化作用是有条件的：在常温水中或潮湿条件下养护发生硬化的称为水硬性材料，在常温干燥条件下养护而硬化的称为气硬性材料；而在加热烘烤时才能发生硬化的称为热硬性材料。,采用不同性质的结合剂其所需要的硬化条件是不同的，如用铝酸钙水泥作结合剂的浇注料，一般要在潮湿环境下养护，用磷酸盐或水玻璃结合剂的浇注料，要求在干燥的环境下养护；而用有机树脂类作结合剂的捣打料或热修补料，要求在加热烘烤（约200300）条件下才能发生硬化。,1、铝酸盐水泥的主要矿物是什么？其胶结硬化机理？ 2、请写出水玻璃、卤水（氯化镁溶液）、磷酸铝和硫酸铝的胶结硬化方程式；,3、减水剂的主要作用机理是什么？,4、防爆裂外加剂的作用原理是什么？ 5、不定形耐火材料的作业性能有哪些？并给出相关的定义解释；,6、你是如何理解不定形耐火材料的？,