微膨脹高鋁磚的應(yīng)用

冶金行業(yè)近年來(lái)對(duì)特種鋼的冶煉要求越來(lái)越嚴(yán)格,鋼包用特種高鋁磚也已成為占領(lǐng)市場(chǎng)的主打產(chǎn)品,特別是微膨脹高鋁磚已擁有一席之地。微膨脹高鋁磚是以高鋁礬土為主體原料,添加葉蠟石和“三石”精礦,按照高鋁磚生產(chǎn)工藝流程制成。為使高鋁磚在使用過(guò)程中適量膨脹,要選擇好適宜粒度的膨脹原料,控制好燒成溫度,使所選的“三石”礦物部分莫來(lái)石化,殘留部分“三石”礦物。利用材料的膨脹性來(lái)調(diào)節(jié)基質(zhì)結(jié)構(gòu)以平衡熱負(fù)荷下的磚體收縮,使制品在低溫?zé)�成過(guò)程中尺寸呈微脹趨勢(shì),可以減少裂紋的產(chǎn)生。礬土中加入葉蠟石,可以形成富SiO2的莫來(lái)石相,在使用中,礬土中的Al2O3與葉蠟石中游離的SiO2繼續(xù)反應(yīng),形成二次莫來(lái)石化;殘留的“三石”礦物在使用過(guò)程中進(jìn)一步莫來(lái)石化(一次或二次莫來(lái)石化),伴隨著膨脹反應(yīng),選擇的“三石”礦物以復(fù)合材料為好。因“三石”礦物的分解溫度各不相同,莫來(lái)石化產(chǎn)生的膨脹也各有差異,利用此特征,高鋁磚因工作溫度不同而有相應(yīng)的膨脹效應(yīng),擠緊磚縫,提高磚的整體密實(shí)性,提高制品的熱震穩(wěn)定性等性能,從而提高高鋁磚的抗熔渣滲透能力,提高鋼包的使用壽命。

微膨脹高鋁磚原材料的選擇

在生產(chǎn)微膨脹高鋁磚時(shí),采用陽(yáng)泉高鋁礬土熟料為主要原料,采用“三石”礦物和葉蠟石為膨脹劑,另加入部分高鋁細(xì)粉、剛玉細(xì)粉等作添加劑。

所選用的主體原料——陽(yáng)泉高鋁礬土熟料,其礦物成分為水鋁石和高嶺石,還有少量的三水鋁石、勃姆石和多水高嶺石,雜質(zhì)含量較低,質(zhì)量穩(wěn)定,燒結(jié)充分,體積密度較高,物料吸水率均不大于4%。

對(duì)膨脹劑及其特性論述如下。

(1) “三石”的特性:“三石”是一種優(yōu)良的天然無(wú)水硅酸鋁質(zhì)原料,其化學(xué)分子式為:Al2O3·SiO2或Al2SiO5,理論組成是:Al2O362.93%,SiO237.07%。“三石”礦物在高溫下均不可逆轉(zhuǎn)化為3Al2O3·2SiO2和SiO2,其體積膨脹效應(yīng)分別為:藍(lán)晶石16%~18%,紅柱石7%~8%,硅線石3%~5%。從其轉(zhuǎn)化后體積膨脹效果來(lái)看,藍(lán)晶石膨脹性大,因而膨脹劑選定為藍(lán)晶石。

藍(lán)晶石斜方晶系,晶體常沿C軸延伸呈長(zhǎng)柱狀、針狀、纖維狀,具有玻璃光澤,比重3.53~3.65g·cm-3,硬度6.5~7.0,熔點(diǎn)1850℃。礦物主成分為藍(lán)晶石和少量硅線石,副礦物成分為石英,次礦物成分為黑云母、金云母、綠泥石。藍(lán)晶石在1300℃下開始發(fā)生莫來(lái)石化反應(yīng),產(chǎn)生體積膨脹,抵消軟質(zhì)黏土的收縮作用,確保制品的體積穩(wěn)定性。

紅柱石在1400~1500℃高溫下主要是莫來(lái)石化轉(zhuǎn)化期,不可逆地轉(zhuǎn)化成莫來(lái)石和石英的混合物,并伴隨著3%~5%體積膨脹。其間于1400℃時(shí)的膨脹值大,即1400℃時(shí)莫來(lái)石化作用強(qiáng)烈。莫來(lái)石為針狀、柱狀晶體,其化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、高溫力學(xué)性能好,是高質(zhì)量的高溫耐火原料。

紅柱石的莫來(lái)石化作用通常由顆粒邊沿或顆粒裂隙開始,逐步向顆粒的中部發(fā)展。在相同的燒成制度下,小顆粒的紅柱石較大顆粒紅柱石的莫來(lái)石化程度高。大顆粒紅柱石只在其周邊發(fā)生莫來(lái)石化,所形成的莫來(lái)石晶體由于時(shí)間和溫度的限制,不可能發(fā)育成粗大的莫來(lái)石晶體,而只能呈針狀并交織成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。材料中加入紅柱石主要為了利用其高溫下分解產(chǎn)生莫來(lái)石,從而在結(jié)構(gòu)中形成紅柱石-莫來(lái)石網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),提高材料性能。

(2) 葉蠟石的特性:葉蠟石是一種含水的鋁硅酸鹽,化學(xué)分子式為Al2O3·4SiO2·H2O,其中Al2O3的理論含量為28.3%,SiO2為66.7%,H2O為5.0%。其礦物組成為葉臘石、石英、高嶺石和絹云母等。密度2.65~2.90g·cm-3,耐火度>1700℃,其質(zhì)地細(xì)膩,硬度1~2,化學(xué)性能穩(wěn)定,具有較好的耐熱隔熱性和電絕緣性。我們利用其熔點(diǎn)高、在高溫下不收縮、制品表面光滑不掛渣、抗侵蝕性和整體性好等優(yōu)點(diǎn)做原料,既降低成本,又充分利用資源。

(3) 膨脹原料的燒成試驗(yàn):原料在不同燒成溫度下的尺寸變化。

(4) 膨脹料的粒度:一般情況下,膨脹原料的膨脹率隨其粒度的增大而增大。我們通過(guò)多次對(duì)比試驗(yàn),為滿足產(chǎn)品性能需求,高膨脹原料選用0.088mm,低膨脹原料選用1~0.5mm,效果較好。

(5) 添加劑的作用:化學(xué)結(jié)合,促進(jìn)低溫?zé)�結(jié),提高制品耐壓強(qiáng)度、耐磨性、侵蝕性。

微膨脹高鋁磚的生產(chǎn)過(guò)程控制

微膨脹高鋁磚采取多級(jí)配料,共磨細(xì)粉工藝,預(yù)先將各種原料的細(xì)粉在雙螺旋攪拌機(jī)中混勻后使用。泥料的混煉使用Φ2750型強(qiáng)力攪拌機(jī)制備。坯體經(jīng)300~500t摩擦壓磚機(jī)高壓成型。成型后磚坯送入隧道式干燥器充分干燥,控制干坯殘余水分≤1.5%,后經(jīng)隧道窯燒成。出窯后的微膨脹高鋁磚嚴(yán)格按GB/T10326-2001《定型耐火制品尺寸、外觀及斷面的檢查方法》及用戶合同標(biāo)準(zhǔn)分級(jí)揀選。

對(duì)揀選后的微膨脹高鋁磚遵循GB/T10325-2001《定型耐火制品抽樣驗(yàn)收規(guī)則》及用戶要求抽樣驗(yàn)收,進(jìn)行各項(xiàng)性能檢測(cè),檢驗(yàn)合格的產(chǎn)品方能包裝發(fā)運(yùn)。我公司嚴(yán)格控制每道工序的質(zhì)量,保證制品的性能和外形尺寸,確保用戶滿意。

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