耐火浇注料的爆裂原因分析及防爆措施

2020-11-28 09:25:14 sunfei 127

                 


    耐火浇注料的施工过程须加入一定量的水份,而其使用则是在高温环境中进行,因此使用前必须充分干燥,以排 出绝大部分水份,否则浇筑体就会爆裂甚至彻底坍塌,损失巨大。耐火浇注料防爆技术实际上就是在保证浇注料强度 的基础之上,尽可能增加其内部的微裂纹或者微小气孔,改善其透气性以有效地缩短施工体内水份的排除过程。

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     另外,随着钢铁冶炼对耐火材料性能要求的提高,高性能刚玉-尖晶石浇注料在精炼钢包内衬上的使用也越来越 广泛。该浇注料的主要特点是强度高、耐磨性能好、高纯、高致密度、抗渣性能优异等,但其中微粉或者超微粉的加 入提高了浇注料的致密度,填充气孔通道使得浇注料在升温烘烤过程中水蒸气不易排出,导致高性能浇注料在烘烤过 程中与一般浇注料相比防爆性能变差,烘烤时间延长,尤其对于整体施工的衬体和大型预制件,其影响尤为明显。为 了尽量加快钢包周转,节约能源,钢包浇注料需满足快速硬化升温的要求,所以研究开发钢包内衬用快烘防爆刚玉-尖 晶石浇注料正得到较多的关注。 

     1、耐火浇注料的爆裂原因分析及防爆措施 

     高性能浇注料抗爆裂性能较差主要有以下原因:一是加入的微粉填充较多微小气孔,浇注料透气性能降低,水蒸 气的排出受阻;二是微粉引入后并未形成一般水泥水化物,而形成凝胶或钙铝硅水化物,其在300℃以前脱水缓慢,难 以形成排气通道,而在300℃以后急剧脱水释放大量水蒸气,使得浇注料因排气不畅发生爆裂。 

     目前,为提升高性能浇注料的抗爆裂性能:一是通过研究干燥过程中浇注料内部蒸汽压的变化,采用合理的干燥 加热制度,控制浇注料内部最大蒸汽压;二是在浇注料中添加防爆裂物质,通过增加浇注料内部的开口气孔或微裂纹来 增大浇注料的透气度,使得烘烤过程中产生的水蒸气能迅速排出,降低浇注料内部蒸气压,以改善抗爆裂性;三是加入适量的活性微粉以及使用高效复合减水剂,从而增大浇注料的流动性,减少水的加入量。从现实情况来看,制订严格 的烘烤制度以及减少水的加入量固然重要,但最好的方法是加入防爆剂。

     2、耐火浇注料的透气性 

     在烘烤过程中,耐火浇注料发生爆裂的主要原因为自由水在100℃时沸腾蒸发迅速产生大量水蒸气而未能及时排 除。特别是在浇注料具有较低的透气性能时,蒸汽的产生速率大于其排出速率,造成内部压力急剧增大,当压力超过 水化物所提供的极限强度时,就会导致浇注料的爆裂破坏。可见,浇注料透气性能的好坏直接影响着其防爆性能的优 劣。 

     传统高水泥浇注料的透气度在养护后很低,干燥初期则明显增加,而含有超细Al2O3粉或者SiO2微粉的低水泥浇 注料的透气度干燥后并不显著增加,这导致抗爆裂性很差。这是因为传统高水泥浇注料中水化物的转化(CAH10和C2 AH8转化为C3AH6和结晶AH3)气孔率增大,从而减轻爆裂的危险性,而低水泥浇注料由于超细粉的填塞作用,并且 在干燥后其内部能够导致结构变化的水化物的量很少,使得其抗爆裂性能较差。 

     曾有学者]提出,抗爆裂性(Rexp)应与材料的抗张强度(R(t))及透气度(K)成正比,即 Rexp∝Kσ(t) (1) 根据式(1),尽管无法计算抗爆裂性Rexp的绝对值,但仍可根据此关系式来估算不同试样Rexp的相对指数。由此 可见,透气度是抗爆裂性的敏感影响因素。

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