不定形耐火材料的特点和作用及所用结合剂的种类

发表时间:2024-03-13 访问量:3494

不定形耐火材料是指由粒状料(骨料)、粉状料(掺和料)、结合剂(也称为胶结剂)共同组成的,没有经过烧成成形,而直接供使用的耐火材料,又称为散状耐火材料或整体耐火材料。不定形耐火材料根据施工的方法和材料的性质,可以分为捣打料(电炉炉底)、可塑料、耐火浇注料、喷涂料、投射料等。最常见的是用于钢包喷补的喷补料、热补料、RH喷补料和各类的耐火泥等。

不定形耐火材料的特点和作用

不定形耐火材料的骨料对于不定形耐火材料的高温物理力学性能起到重要的作用,其粒度有一定的限制。凡是能够做耐火材料制品的原料,都可以做不定形耐火材料的骨料。

不定形耐火材料的结合剂根据品种和特性,以及添加以后对于耐火材料的反应和影响,分为无机结合剂和有机结合剂两类;根据其硬化的特点,又分为气硬性结合剂、水硬性结合剂、热硬性结合剂以及陶瓷结合剂。

气硬性结合剂是指在大气中和常温下就可以逐渐硬化,并且强度可以达到较高的水平的结合剂。常见的水玻璃即属于此类。

热硬性结合剂是指在常温下硬化很慢,强度很低,但是在高于常温、低于烧结温度下就可以较快地达到硬化目的的结合剂,如磷酸铝结合剂。

镁质、MgO-CaO质干式捣打料常用的烧结剂是氧化铁,氧化铁及铁酸钙的熔点低,并会逐渐被方镁石吸收形成固溶体,即镁浮氏体((Mg·Fe)O)。镁质与镁钙质干式捣打料的杂质分别为SiO2与Al2O3,其含量应越低越好,不要超过1%。若MgO-CaO干式捣打料采用低熔点的硅酸钙或硅酸镁作烧结剂,此时氧化铁就成为有害杂质,而应受到限制。

对于MgO-MgO·Al2O3干式料,可采用氧化铁或硅酸镁作烧结剂;而Al2O3-MgO·Al2O3干式料可采用氧化铁或低熔点铝酸钙作烧结剂。

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不定形耐火材料及其结合剂的种类

不定形耐火材料是由一定级配的粒状和粉状耐火物料与结合剂、外加剂(如增塑剂、助熔剂、防缩剂、促凝剂等)混合组成的不经成形和烧成而直接供使用的耐火材料。这类材料无固定的外形,可制成浆状、泥膏状和粉料状,因而称为散状耐火材料。加入某些添加剂后,也可制成轻质不定形耐火材料。与烧成定形耐火制品相比,用此类材料构筑的衬体可形成无接缝整体内衬,因此在国外此类材料也被称为无接缝耐火材料或整体耐火材料。不定形耐火材料的生产只经过粒状、粉状物料的制备和混合料的混练过程,工艺简单,成品率高,周期短,能耗低。在使用时,根据混合料的工艺特性采用相应的施工方法,即可制成任何形状的砌体或喷涂料,适应性强,施工过程较简便,生产效率高。但要求原料质量稳定,选用的结合剂匹配。

粒状料是不定形耐火材料中的骨架,也称骨料,对材料的高温物理力学性能起重要作用。烧制耐火砖的原料、废旧耐火砖,某些工业炉猹和天然原料(如硅石、锆英石)都可做耐火骨料。粉状料能将耐火骨料胶结和黏附起来。

结合剂是不定形耐火材料中的重要组分,应充分发挥和利用结合剂的黏结性和其他有利作用,尽量减少和避免结合剂对高温性能可能带来的不利影响。结合剂还应具有良好的凝结硬化性、良好的润湿性、硬化时的体积稳定性、硬化后的耐火性等。

可作为结合剂的物质很多,根据硬化特点可分为:

(1)气硬性结合剂在大气中和常温下即可逐渐凝结硬化而具有相当高强度的结合剂,如加有促硬剂的水玻璃、硅溶液。

(2)水硬性结合剂同水反应并在潮湿介质中养护才可逐渐凝结硬化,如各种水泥。

(3)热硬性结合剂在常温下硬化很慢,强度很低,而在高于常温、低于烧结温度下可较快地硬化,如磷酸铝、磷酸钠、硫酸铝。

(4)火硬性结合剂在常温和中温下不硬化或强度很低,只有在高温下经烧结后才有一定强度,如水泥。

又根据结合作用的特点可分为:

(1)暂时性结合剂只在常温下能使颗粒间互相结合为整体,而在高温下即分解、挥发或燃烧者,多为有机物,如糖浆、亚硫酸盐纸浆废液、羧甲基纤维素。

(2)性结合剂在常温和高温下都有结合作用者,多为无机物,如水泥、硅酸盐、磷酸盐、氯化盐、硫酸盐。

不定形耐火材料的化学和矿物组成主要取决于所用的粒状和粉状耐火物料。同时,与结合剂的品种和数量也有密切关系。多数不定形耐火材料在烧结前甚至烧结后的气孔率较高。其高温下的体积稳定性、耐侵蚀性都较差,而抗热震性较高。

不定形耐火材料的种类很多,通常根据其施工方法和材料性质分为:浇注料、可塑料、捣打料、喷补料和耐火泥。



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