耐火澆注料預制件具有現(xiàn)場施工方便、快捷、使用壽命長等優(yōu)點,在高溫工業(yè)爐窯領域的應用越來越廣泛。耐火預制件的生產工藝過程相對比較簡單,基本上是按配料、攪拌、成型、烘干等工序過程進行。但在生產過程中常常會遇到一些問題,本文主要對生產中常見的問題及處理方法進行探討。

　　1.礬土熟料中雜質的粉化

　　礬土熟料是耐火材料常用的耐火原料之一,其質量的好壞對耐火制品的性能產生很大的影響。鋁礬土熟料即礬土熟料是用鋁土礦經過高溫煅燒制成的,其Al2O3含量應大于50%。產品中的雜質含量不超過2%,不得混入石灰石、黃土及高鈣與高鐵等外來夾雜物。由于礬土生礦的地質分布特點,常常與石灰石、黃土等伴生,倘若煅燒后揀選不充分,礬土熟料中就會混入石灰石等雜質,一旦用于耐火預制件中,經過加水攪拌、成型烘干、燒成或使用的過程中,由于石灰石的粉化致使制品局部出現(xiàn)凹坑缺陷,不但影響制品的外觀質量,而且影響制品的內在質量。因此,在礬土熟料使用之前,需進行粉化率的檢驗,采用的方法是,取重量為M1的礬土熟料顆粒(粒度+3 mm),放入水中浸漬一段時間,然后在110℃溫度下烘干,過3 mm的篩網后稱得篩上顆粒重量為M2,則粉化率可表示為:

　　粉化率(%)=(M1-M2)/M1×100%

　　以粉化率不超過0.20%為宜。如測得的粉化率偏高,為了保證產品的質量,需要對該批原料進行預處理,可采用先用水浸漬,經過烘干、篩分處理后再使用。

　　2.棕剛玉的粉化

　　在不定形耐火材料中,采用剛玉作耐火骨料和粉料,應用越來越多,并取得顯著效果。剛玉一般是用工業(yè)氧化鋁或鋁土礦經燒結或電熔后制成的,包括白剛玉、亞白剛玉、板狀剛玉、高鋁剛玉、棕剛玉等。其中棕剛玉是以輕燒高鋁料、煤和鐵屑為主要原材料,采用電熔的方式進行冶煉生產的。冶煉工藝分為脫殼爐和傾倒爐兩種,脫殼爐生產的料不同部位結晶程度差別較大,同時鐵分布的部位較寬。傾倒爐生產的棕剛玉,質量均勻,體密好,但正由于質量均勻,所以分級少,綜合指標可能稍差。根據(jù)生產實踐的情況來看,脫殼爐生產的棕剛玉粉化幾率要比傾倒爐生產大得多。若使用粉化率高的棕剛玉生產預制件,經高溫燒成后,制品的表面局部發(fā)生粉化崩裂,不但影響制品的質量,而且造成燒成合格率大大降低,增加生產成本。由于使用粉化率高的棕剛玉存在嚴重的質量隱患,因此有必要對其進行粉化率的檢測。

　　目前尚無粉化率的檢測方法和標準,本文采用的方法有以下兩種:

　　定性檢測：即每進一批棕剛玉,按某一配方預制成型一塊制品,烘干后進行低溫600℃或1 000℃燒成,看其是否發(fā)生崩裂現(xiàn)象,以此判斷該批棕剛玉是否粉化。

　　定量檢測：取重量為M3的某一粒度樣品,一般以粒度3~1 mm為宜,用高壓鍋水煮60 min(或在電爐中經過1 000℃×1 h處理),烘干后觀察其顆粒顏色和粒度變化情況,經過1 mm的篩網,篩上料的重量記為M4,則粉化率可表示為:

　　粉化率(%)=(M3-M4)/M3×100%

　　以檢測的粉化率不超過0.10%為合格,對于不同的耐火制品,粉化率控制的標準可以有差別。

　　3.含硅微粉的鎂鋁質預制件的上漲分層

　　在含硅微粉的鎂鋁質預制件生產的過程中,經常會出現(xiàn)成型面上漲,致使制品分層的現(xiàn)象,這將嚴重影響耐火制品的使用壽命和成品率。SiO2微粉有兩種:一種是用高純硅石制成的,另一種是生產金屬硅或硅鐵的副產品。通常耐火材料中使用的硅微粉指后者,它呈中空球狀,有活性,不團聚,填充性好,在常溫下有火山灰反應,高溫下與Al2O3生成莫來石,均有利于澆注料強度的提高。但它必須有穩(wěn)定的理化性能,否則將影響產品的使用性能。在耐火預制件生產過程中經常會出現(xiàn)由于原料中硅微粉的批次更換,致使制品的成型性能發(fā)生波動。其中表現(xiàn)最為明顯的就是成型后的制品出現(xiàn)上漲分層。

　　對上漲分層問題處理的方法是：首先將使用的硅微粉進行篩分,以均化其成分;其次,在混料的過程中,增加緩凝劑的加入量,適當提高加水量,同時適當延長濕攪拌時間,然后成型;最后適當降低制品的養(yǎng)護溫度,這樣基本上可以使問題得以解決。

　　4.含鋁微粉的剛玉尖晶石質預制件的泛水

　　在不定形耐火材料生產中,-αAl2O3微粉也是一種常用的耐火粉料之一。-αAl2O3超微粉系用工業(yè)氧化鋁煅燒后制成的。其特點是分散性好,顆粒小,高溫下易于燒結且體積效應小等。在生產中經常出現(xiàn)含鋁微粉的剛玉尖晶石質預制件,成型后在養(yǎng)護的過程中,成型面出現(xiàn)一層乳白色的液體和蜂窩狀的凹坑,并伴有氣泡從凹坑中溢出,清除成型面上的液體后發(fā)現(xiàn),成型面基本上全部由粉料組成,這種現(xiàn)象稱為“泛水”現(xiàn)象,成型面上粉料層的厚度因泛水程度的不同而異。

　　泛水問題在冬季表現(xiàn)得更為明顯,它給耐火預制件帶來嚴重的質量隱患,致使制品的組織結構不均勻,強度低,抗熱震和侵蝕性能下降,使用壽命偏低。經過大量的調查分析發(fā)現(xiàn),泛水與所用原料鋁微粉中金屬氧化物K2O、Na2O的含量有一定的關系。當含量在0.2%以上時,用這種鋁微粉所混的料成型預制件,基本上沒有泛水現(xiàn)象的發(fā)生;當含量在0.1%以下時,所混的料用于預制件的生產,必定發(fā)生泛水現(xiàn)象,甚至相當嚴重。

　　對于泛水問題,可以通過以下幾種方法來緩解或解決。①在正常加水量的基礎上,適當降低0.1~0.3個百分點;②調整緩凝劑和促凝劑的加入比例,適當增加促凝劑的比例,同時減少緩凝劑的比例;③適當提高成型后的養(yǎng)護溫度;④在混料時,加入少量的電熔鎂砂細粉,加入量以不超過0.5%為宜。

　　5.預埋吊鉤預制件的高溫處理

　　預埋吊鉤的預制件高溫處理也是耐火預制件生產中常常遇到的問題之一。這里所說的高溫處理溫度指在1100℃以上。因此不能像平常一樣,直接進行燒成,而應當采取一定的防護措施來避免金屬吊鉤的燒成氧化。

　　為此首先用和吊鉤一樣粗細的鋼筋段進行試驗,試驗了3套方案:埋炭;鋼筋段外涂防氧化涂料;用耐火棉把鋼筋段包好,然后用澆注料作為外部防氧化層。

　　在高溫爐中燒制,試驗結果:埋炭燒成的鋼筋完好無損;涂防氧化涂料的鋼筋斷氧化最為嚴重;澆注料作外部防氧化層的鋼筋段,由于澆注料在燒成過程中出現(xiàn)微裂紋而發(fā)生部分氧化,氧化層厚度為1~2 mm。

　　由此可見,進行埋炭處理是最佳的選擇。在埋炭處理時,需要注意的是,可以根據(jù)預制件的結構特點進行局部或全部埋炭處理。