硅溶胶在刚玉莫来石质浇注料中的应用

硅溶胶在刚玉莫来石质浇注料中的应用

 

目前,加热炉、均热炉、点火炉等窑炉内衬多采用低水泥高铝浇注料。水泥结合的高铝浇注料在施工时般需要2天左右的养护期和拆模时间以及一周以上的烘炉时间。该材料在使用时因为水泥中含CaO,在高温下CaO会与材料中的Al₂O₃和SiO₂反应形成钙铝黄长石等低熔物,导致材料荷重软化温度降低,抗热震性变差,从而降低了炉衬的使用寿命。

 

由于硅溶胶是一种纳米氧化硅胶体,比表面积、吸附性较强,并且在水中发生电离作用使胶粒带有相同的负电荷,导致颗粒间产生排斥作用,这特性使采用硅溶胶为结合剂的浇注料具有优良的流动性能。热处理后,胶体粒子以化学键Si-O-Si结合,形成稳定的空间网络结构,同时硅溶胶覆盖在固体颗粒表面,能形成牢固的硅胶薄膜,从而增强材料的粘结、固化和结合强度。

硅溶胶在刚玉莫来石质浇注料中的应用

因此,以硅溶胶为结合剂的浇注料在中低温时都具有较高的结合强度,满足了工业炉衬施工要求;而且在高温下材料内部能形成陶瓷结合,即硅溶胶中的高活性SiO₂很容易与原料中的Al₂O₃反应,在基质中形成针状、柱状莫来石而产生较高的结合强度。另外,由于针状和柱状莫来石品体的交错分布,形成了相互交织的网状结构,可提高浇注料的强度、韧性及抗热震性能。

 

硅溶胶结合的刚玉-莫来石浇注料在2010年初开始在国内数座大型钢厂加热炉上使用,取得了比以往使用纯铝酸盐水泥结合浇注料更好的施工和使用效果。2010年初,在某厂加热炉施工时,炉内温度偏低,施工的炉墙厚度超过300mm,炉顶厚度超过400mm,按经验这样的条件至少要养护48h才可以拆除模具,但因为使用的硅溶胶结合浇注料,施工后强度提升较快,仅养护12h即拆模,拆模后立即实行煤气烘炉,整个施工与烘烤过程比原来的时间减少一半,浇注料使用正常,目前加热炉还在使用中。

 

硅溶胶结合的刚玉莫来石浇注料还用于钢包荣盛耐材层工作衬,在某大型钢厂300t钢包上,硅溶胶结合刚玉莫来石浇注料的使用寿命超过1500炉,比原来水泥结合浇注料使用1000炉的寿命提高了50%。这主要是硅溶胶结合的刚玉莫来石浇注料,具有良好的物理性能和高温性能,其使用寿命必定会超越目前常规水泥结合的浇注料炉衬。