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強(qiáng)度
粗粒度的耐火骨料在耐火材料中起到骨架作用,能夠承受較大的外力,有助于提高耐火材料的常溫耐壓強(qiáng)度和高溫抗折強(qiáng)度。當(dāng)耐火材料受到外力沖擊時(shí),粗骨料可以阻止裂紋的擴(kuò)展。
細(xì)粒度的骨料能增加顆粒之間的接觸面積,使結(jié)合劑與骨料更好地結(jié)合,提高耐火材料的致密性,從而在一定程度上提高強(qiáng)度。但細(xì)骨料過多會(huì)使耐火材料內(nèi)部應(yīng)力集中,在高溫下容易產(chǎn)生裂紋,導(dǎo)致強(qiáng)度下降。
當(dāng)澆注料加入高鋁水泥后,物料流動(dòng)度是相同的,但是用水量是不同的。骨料顆粒級(jí)配較好,水用量就會(huì)少,體積密度會(huì)增大,顯氣孔率就越小。而且常溫和燒后耐壓強(qiáng)度也會(huì)較高,當(dāng)細(xì)骨料較多時(shí),其顆粒表面積增加,這時(shí)就需要加入較多的水泥和粉料,才能包裹住骨料且骨料間不密實(shí),雖說水泥加入量越高,水用量也增多,但是一定要包裹住才行,也就是配比合理才重要,這樣才能不使耐火澆注料性能降低。
耐火骨料顆粒級(jí)配一般是三級(jí)級(jí)配,兩頭大中間小為優(yōu)良級(jí)配。在耐火骨料破碎時(shí),應(yīng)控制大、中、小顆粒間的比例,防止過大的顆粒發(fā)生偏析,以便配制成更加致密的澆注料。
性能要求
耐火度:耐火骨料應(yīng)具有較高的耐火度,能夠在高溫環(huán)境下保持穩(wěn)定的物理和化學(xué)性質(zhì),不發(fā)生軟化、熔融或變形。一般來說,耐火度應(yīng)不低于 1580℃。
體積穩(wěn)定性:在高溫下,耐火骨料應(yīng)具有良好的體積穩(wěn)定性,不發(fā)生明顯的膨脹或收縮。否則,會(huì)導(dǎo)致耐火材料產(chǎn)生裂縫、剝落等缺陷,影響其使用壽命。
化學(xué)穩(wěn)定性:耐火骨料應(yīng)具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性,能夠抵抗?fàn)t渣、金屬液、氣體等的侵蝕。不同的使用環(huán)境對(duì)耐火骨料的化學(xué)穩(wěn)定性要求不同,例如,在堿性爐渣環(huán)境中,應(yīng)選用堿性耐火骨料。
熱震穩(wěn)定性:耐火骨料需要具備良好的熱震穩(wěn)定性,能夠承受高溫下的急冷急熱變化而不破裂。這對(duì)于在溫度波動(dòng)較大的爐窯中使用的耐火材料尤為重要。
顆粒級(jí)配:耐火骨料的顆粒級(jí)配應(yīng)合理,以耐火材料具有良好的成型性能和致密性。合適的顆粒級(jí)配可以使耐火骨料在堆積時(shí)形成緊密的結(jié)構(gòu),提高耐火材料的強(qiáng)度和抗侵蝕性。
按化學(xué)組成分類
硅質(zhì)骨料:主要成分是二氧化硅(SiO?),如石英砂、硅石等。硅質(zhì)骨料具有高耐火度、低膨脹系數(shù)和良好的耐磨性,常用于玻璃窯、焦?fàn)t等耐火材料中。
鋁質(zhì)骨料:以氧化鋁(Al?O?)為主要成分,包括鋁礬土、剛玉等。鋁質(zhì)骨料具有較高的耐火度、良好的熱穩(wěn)定性和抗侵蝕性,廣泛應(yīng)用于冶金、化工、建材等行業(yè)的高溫爐窯中。
鎂質(zhì)骨料:主要成分為氧化鎂(MgO),如菱鎂礦、海水鎂砂等。鎂質(zhì)骨料具有良好的耐高溫性能、抗堿性渣侵蝕能力和高溫強(qiáng)度,常用于堿性轉(zhuǎn)爐、電爐爐襯等耐火材料中。
白云石質(zhì)骨料:主要成分是碳酸鈣鎂(CaMg (CO?)?),經(jīng)過煅燒后得到白云石砂。白云石質(zhì)骨料具有較好的抗渣性和耐火度,常用于鋼鐵冶金行業(yè)的盛鋼桶、中間包等耐火材料中。
鋯質(zhì)骨料:主要含有氧化鋯(ZrO?),如鋯英石砂。鋯質(zhì)骨料具有高熔點(diǎn)、低熱導(dǎo)率和良好的抗熱震性,常用于陶瓷、玻璃等行業(yè)的高溫窯爐中,可提高耐火材料的抗侵蝕性和隔熱性能。
按生產(chǎn)工藝分類
天然耐火骨料:直接從自然界中開采并經(jīng)過簡(jiǎn)單加工處理的耐火骨料,如天然石英砂、鋁礬土等。這類骨料資源豐富、價(jià)格相對(duì)較低,但質(zhì)量可能存在一定的波動(dòng)。
人工合成耐火骨料:通過人工合成方法制備的耐火骨料,如電熔剛玉、燒結(jié)鎂砂等。人工合成耐火骨料具有純度高、性能穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn),但生產(chǎn)成本較高。
澆注料理想的狀態(tài)是:耐火骨料配比是粗骨料所造成的空隙恰好被細(xì)骨料所填滿,兩者間的空隙又被耐火粉料所填充,無不足也無剩余,達(dá)到大的堆積密度,以便獲得佳的性能。
耐火澆注料中主要的成分被稱作耐火骨料,其余的被稱作次要原料,耐火骨料是指耐火澆注料中+0.088mm或+0.1mm的部分,是耐火澆注料結(jié)構(gòu)中的主要材料,起骨架作用。耐火骨料的好壞決定了耐火澆注料的物理指標(biāo)和高溫性能,通常我們?cè)谶x擇耐火骨料時(shí)其原料要具備構(gòu)緊湊、吸水率低(通常低于5%)、強(qiáng)度高、雜質(zhì)含量低等原則。
耐火骨料在耐火材料中起著至關(guān)重要的作用,其質(zhì)量、粒度、純度等參數(shù)直接影響著耐火材料的整體性能。因此,在選擇耐火骨料時(shí),需要對(duì)其生產(chǎn)工藝、粒度分布、化學(xué)成分、物理性能等方面進(jìn)行全面考慮。耐火骨料的煅燒是其中一個(gè)重要的環(huán)節(jié)。經(jīng)過煅燒的骨料具有較高的強(qiáng)度、耐磨性和耐腐蝕性,同時(shí)還能保持良好的熱穩(wěn)定性。在煅燒過程中,骨料中的雜質(zhì)和揮發(fā)物被去除,使其具有更高的純度和化學(xué)穩(wěn)定性。
耐火骨料按材質(zhì)分有粘土質(zhì)、高鋁質(zhì)、剛玉質(zhì)、硅質(zhì)、鎂質(zhì)、鎂鋁尖晶石質(zhì)耐火骨料等。
按氣孔率分可分為致密骨料(又稱重質(zhì)骨料)和輕質(zhì)骨料(又稱多孔骨料)。致密骨料系指氣孔率不大于30%的骨料。致密骨料又可分為特致密骨料,高致密骨料和普通致密骨料。輕質(zhì)骨料系指氣孔率大于45%的骨料。輕質(zhì)骨料又可分為普通輕質(zhì)骨料、超輕質(zhì)骨料和特種輕質(zhì)骨料(如氧化鋁、氧化鋯空心球)。
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