焙烧温度对耐磨钢纤维浇注料性能的影响_课程设计论文.doc
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1、焙烧温度对耐磨钢纤维浇注料性能的影响 摘要本实验采用特级矾土熟料为主要原料,以高铝水泥为结合剂,钢纤维为外加剂,研究了不同焙烧温度对耐磨钢纤维浇注料的耐压强度、抗折强度、烧后线变化率及施工性能的影响。结论是耐压强度,抗折强度,烧后线变化率,密度随着焙烧温度的增高而降低。关键词:耐磨钢纤维浇注料,焙烧温度,物理性能AbstractThis experiment adopts the special grade bauxite clinker as main raw materials, with high alumina cement as binder and steel fibre as a
2、dmixture, studied different calcination temperature on the wear of steel fiber reinforced castable after compressive strength, flexural strength, burning rate and the influence of the construction. Conclusion is compressive strength, flexural strength, after firing line rate, density and decreased a
3、s the calcination temperature increased.Key words: Wear resistant steel fiber reinforced castable、Calcination temperature、physical properties目录1.绪论31.1不定型耐火材料概述31.1.2不定型耐火材料组成41.1.3不定性耐火材料制备技术51.2钢纤维浇注料61.2.1浇注料的简述61.2.2钢纤维浇注料简述71.2.3钢纤维的增强的原理71.2.4钢纤维耐磨浇注料的性能81.2.5影响耐磨钢纤维浇注料性能的主要因素81.3实验原料91.3.1特级矾
4、土91.3.2高铝水泥101.4实验目的及意义112实验过程122.1实验原料122.2实验设配122.3实验方案132.3.1耐火浇注料混料过程132.3.2耐火浇注料的烘干142.3.3耐火浇注料的焙烧142.3.4耐火浇注料性能测试152.4实验结果分析192.4.1体积密度数据分析192.4.2线变化率分析202.4.3抗压强度分析212.4.4抗折强度数据分析223.结论23致谢24参考文献25小四号宋体1.绪论1.1不定型耐火材料概述不定型耐火材料是由骨料和粉料、结合剂或另掺外加剂一一定比例组合成的混合料,能直接实用或加适当的液体调配后使用。即该料是一种不经过煅烧的新型耐火材料,其
5、耐火度不低于15801.1.1不定型耐火材料分类(不用缩进)不定型耐火材料品种繁多,由生产方法和使用方法可分为混凝土、浇注料、可塑料、捣打料、喷补料、投射料、涂抹料、干式捣打料、火泥料,各种补炉料(沥清结合大面补炉料、马丁砂等)也属于不定型之列。尽管不定型产品名称繁多,其典型生产方法可归为以下三种主要形式:(首行缩进二个字)1混凝土。混凝土技术出现的较早,它是不定型产品中的定型产品,热上窑炉有些部位如均热炉加热炉炉顶炉墙,回转窑的前后口圈、下料斜坡、卸料室墙壁等处,都町以设计成大形砌体(加热炉顶块重3-4吨)做成混凝土。混凝土的牛产方法,是将浇注料注入模型中,振动成型,脱模后热处理,提供给用户
6、的除块大、体重之外,在使用上和机压砖没有本质区别。这种在生产厂家完成的浇注料用水量比现场浇注少10以上,加工质量好,且质量稳定。由于砖大、重,现场须有起重吊装设备,只要现场可以吊装施工,应尽量采用混凝土,也可以做成稍小些形体,几个人能抬得动就行。混凝土不须用户做特殊的热处理,仪此一点就很有意义。(首行缩进二个字)2浇注料。浇注料是耐火材料厂提供原料和配料方案,现场加工,用振动棒密实,养护后须热处理,由于受现场条件限制质量不稳定,但浇注料的整体性好于混凝土,对浇注料质量至关重要的用水量和热处理两个方面不如混凝土,原料的消耗比混凝土多58。(首行缩进二个字)3可塑料。从生产方法上说可塑料介于混凝土
7、和浇注料中间。它由耐火材料厂先将“浇注料”做成具有可塑性的泥条,配料中有缓凝剂,由塑料袋封装,在现场进行施工和热处理。可塑料施上中的最大问题是打结接茬处易起皮脱落,缓凝剂用量不当或是塑封不良易硬化结块。(首行缩进二个字)1.1.2不定型耐火材料组成包括耐火骨料和粉料、结合剂、外加剂等。其用量应根据不定形耐火材料的不同品种和用途决定。一般情况下骨料用量约占65以上,粉料用量约为1035,结合剂用量为815,外加剂通常少于1,极少超过4,用水(或液体)为812。而在低水泥耐火浇注料中,作为结合剂的水泥用量和用水量都降低,而耐火泥浆中,用水(或液体)量都大为增加。(首行缩进二个字,下同)(1)骨料和
8、粉料骨料分为粗骨料(3mm)、细骨料(30.088mm)、粉料分为细粉料(0.0880.01mm)、超细粉(0.01mm)。骨料在组成中用量最多并起骨架作用。粉料除起着填充空隙、改善施工性能和保证密实作用外,有时还与某些结合剂发生反应,使不定形耐火材料具有强度或改善其他性能。粉料可采用与骨料相同的材质(见耐火粉料),应用中粉料的材质往往高于骨料的材质。选用隔热骨料时,其颗粒容重应小于1.2gcm3。骨料的颗粒级配有连续级配和间断级配之分,间断级配是抽掉连续级配中某一粒度区间而成。在不定形耐火材料原料配制中,由于所用骨料的最大粒径偏小,一般采用连续级配,合理选择优良的颗粒形状和级配,可以获得最大
9、的密实度和良好的施工性能。不同品种的不定形耐火材料应选择适宜的颗粒级配,在实际应用中根据使用要求通过试验确定其颗粒级配组成。(2)结合剂不定形耐火材料在使用前未经高温烧结,颗粒间依靠结合剂的作用粘结为整体,并使构筑物或制品具有一定的强度。一般认为结合剂将结合物结合为整体是取决于结合物本身的凝结硬化性质和结合剂与结合物之间产生的粘结作用。结合剂必须能与耐火骨料和粉料的表面最大限度地接触,此外还应具有硬化时的体积稳定性。(3)外加剂不定形耐火材料采用的外加剂种类较多,主要有促硬剂、减水剂、膨胀剂等。a促硬剂,也称促凝剂。不同品种的结合剂应选用各自需要的促硬剂。例如以粘土为结合剂时常温强度很低,为提
10、高其强度,必须加入促硬剂,一般采用硅酸盐水泥或氧化钙作为促硬剂。以磷酸盐为结合剂时,常用的促硬剂有氧化镁、氧化钙、氢氧化铝、氟化铵等,其中以氧化镁使用最为普遍,中国则采用硅酸盐水泥或铝酸盐水泥,其中以铝酸盐水泥使用最为普遍。b减水剂。主要用于以水泥为结合剂的耐火浇注料、耐火可塑料及耐火泥浆等不定形耐火材料中,采用的减水剂有萘磺酸甲醛缩合物钠盐、木质素磺酸钙、磺化焦油类、烷基磺酸钠、柠檬酸钠、碳酸氢钠、六偏磷酸钠、酒石酸、尿素、三聚磷酸钠、盐酸羟胺、葡萄糖酸钠等,这些减水剂有的可以单独使用,有的可以复合使用,以增强减水效果。c膨胀剂。为提高不定形耐火材料的体积稳定性,不定形耐火材料作为整体炉衬或
11、预制构件使用时,必须具备良好的体积稳定性,而某些不定形耐火材料往往因为高温收缩而产生裂缝、龟裂和剥落现象,因此加入各种膨胀剂以期改善其性能,如粘土质和高铝质不定形耐火材料可选用石英、软质粘土、蓝品石等作为膨胀剂。以石英作为膨胀剂时,利用石英在12001470温度范围内,-石英不断转化为半安定性石英产生的体积膨胀。以磷酸盐为结合剂时,加入适量生粘土,利用其加热时所产生的二次莫来石化也可以起到膨胀作用。膨胀剂中以蓝晶石应用最多,蓝晶石在高温煅烧时,于l300开始分解,不可逆地转化为莫来石并析出SiO2,到13601400分解加快,1500后出现石英玻璃和莫来石,伴随这些反应产生约1012体积膨胀。
12、除了上述常用外加剂外,根据配制不同品种不定形耐火材料的需要,比较经常采用的还有增塑剂、保存剂、发泡剂、缓凝剂等。1.1.3不定性耐火材料制备技术过去配制不定形耐火材料所用的原料是以缎烧的天然原料, 生产定形耐火制品的废料和用后回收废料为主, 因而影响不定形耐火材料的使用温度的提高和使用效果。而现在已逐渐使用人工合成原料和人工提纯原料。不定形耐火材料的制备工艺,包括材质的选择、颗粒级配的确定、结合剂和外加剂的选用、以及加工流程的确定,是根据使用条件和使用环境、以及所采用的施工方面。配制不定形耐火材料的粒状原材料总称为耐火集料。耐火集料分为骨料和粉料,集料颗粒粒径大于0.088mm(或0.074m
13、m)的称为骨料,在不定形耐火材料中起骨架作用。集料颗粒小于0.088mm(或0.074mm)称为粉料,由于它起着包埋骨料或充填于骨料颗粒之间空隙的作用,因此又称为基质,其中0.088mm至l0m的称为细粉,小于l0m的称为超细粉(或微粉)。我们可以根据Andreassn或者Dinger-funk粒度分布方程来进行颗粒级配。这个过程中主要是控制粒度分布系数q值,q值是根据物料的作业性能和物理性能要求来确定的。Andreassn 方程: Dinger-funk方程:D:粒度;Dl:最大粒度;Ds:最小粒度;q:常数把由耐火骨料和粉料组成的散状耐火材料集料胶结在一起的物质称谓结合剂(也称胶结剂)。用
14、作不定形耐火材料的结合剂,不但要求具有较好的冷态和热态结合强度,而且还要求具有合适的作业性能(施工性能)和高温使用性能。不定形耐火材料用的结合剂,随被胶结的材料的性质及使用条件不同而异,种类繁多,一般是按结合剂的化学性质和结合剂的硬化条件进行分类。结合剂的选用原则:不定形耐火材料施工成型后和使用中的结构强度主要是由结合剂提供的,因此结合剂是不定形耐火材料的主要成份之一,但选用结合剂必须遵循如下原则:(1) 结合剂性质必须与被结合耐火材料性质相匹配。酸性、中性耐火材料可以用酸性、中性和弱碱性结合剂,而碱性耐火材料则不可以直接使用酸性结合剂,只能使用中性或碱性结合剂,若在还原性条件下使用也可选用半
15、永久性有机类结合剂。含碳和碳化硅不定形耐火材料多半采用有高残碳的有机类结合剂。(2) 选用的结合剂要与材料的作业性(施工性能)相适应。浇注料应选用在常温下能产生凝结与硬化的结合剂,如水化结合的、或化学结合的结合剂;捣打料和可塑料可选用粘着结合的、或化学结合的结合剂。或陶瓷结合的结合剂;而喷射料可选用与浇注料相似的结合剂。(3) 选用的结合剂必须与材料的高温使用性能相适应,不应降低或少降低材料的高温结构强度、抗侵(腐)蚀性和抗渗透性。如高铝质或粘土质浇注料可以采用普通铝酸钙水泥或结合粘土作结合剂,而刚玉质或高纯刚玉-尖品石质浇注料则应采用纯铝酸钙水泥或反应性氧化铝作结合剂。不定形耐火材料用外加剂
16、:用于改善不定形耐火材料作业性能(施工性能)、物理性能、组织结构和使用性能的物质称为外加剂(或称添加剂)。外加剂的加入量是随外加剂的性能和功能差异而不同,为不定形耐火材料组成物总量的万分之几到百分之几。一般是在不定形耐火材料的组成份拌和时或拌和前加入。不定形耐火材料的作业性能:评估不定形耐火材料施工操作难易程度的性能称为作业性能,也称施工性能。作业性能的好坏直接影响施工效率和施工体质量。不定形耐火材料的作业性能有和易性、稠度、触变性、流动值、铺展性、可塑性、附着率、马夏值、凝结性和硬化性等。1.2钢纤维浇注料1.2.1浇注料的简述一种由耐火物料加入一定量结合剂制成的粒状和粉状材料。具有较高流动
17、性,适用于以浇注方式成型的不定形耐火材料。 同其他不定形耐火材料相比,结合剂和水分含量较高,故流动性较好。它们的应用范围较广,可根据使用条件对所用材质和结合剂加以选择。既可直接浇注成衬体使用,又可用浇注或震实方法制成预制块使用。1.2.2钢纤维浇注料简述在高铝熟料刚玉为骨料和粉料的基础上,加入适当得耐热不锈钢纤维及微量添加剂而成的水硬性耐火浇注料,有极好的抗急冷,急热,高强度耐高温抗冲击抗热震耐磨性等特点。主要用于冶金建材及循环流化床锅炉的高温易损部位。钢纤维增强耐火浇注料具有强度高、韧性好、热震稳定性好,抗剥落和耐磨性强的特点。广泛使用于水泥回转窑窑口、冷却机、喷煤管、分解炉、预热器等部位。
18、钢纤维耐磨耐火浇注料是采用特级铝矾土熟料作骨料,以优质矾土熟料及刚玉细粉作基质,以超微粉等多种复合材料为结合剂和添加剂,外加不锈钢耐热纤维配制而成。该产品除具有常规的高温耐磨损性能外,因在其配料中加入了一定数量的耐热不锈钢纤维,防止了材料中骨料与基质在高温状态下产生的涨差,以及在启停炉时产生的温度梯度变化所产生的应力而导致炉墙破坏,同时,由于钢纤维的加入,使材料浇注后炉墙整体强度大大增强。在CFB锅炉中,常用于炉膛出口及侧墙、顶部、旋风分离器直段、旋风分离器顶、返料器等部位。该系列产品使用性能稳定可靠,被广泛用于钢铁、冶金、化工、建材等行业。钢纤维耐磨耐火浇注料具有强度高、韧性好、热震稳定性好
19、,抗剥落和耐磨性强的特点。广泛使用于水泥回转窑窑口、冷却机、喷煤管、分解炉、预热器等部位。1.2.3钢纤维的增强的原理钢纤维加入到耐火浇注料中概括讲有增强、增韧和抗裂 3 方面的效果,从纤维增强材料的复合定则考虑钢纤维的弹性模量比耐火料要高,因此,钢纤维上所承受的应力比基体的大。与素耐火料相比,在同一外力作用下,实际上钢纤维耐火料 中,由于钢纤维承受了较大应力部分,使得基体耐火料所承受的应力减小,所以前者要达到素耐火料那样相同的初裂变形所需的外载,当然要比素耐火料时的值大,亦即提高了初裂强度。此外,从纤维间距离理论考虑,面强度可由水硬结合保证,热面强度则 由高温陶瓷结合获得。而耐火料在7 6
20、0 9 8 0 间,水硬结合被破坏,高温陶瓷结合又末形成,故在这一中温区,实际是一强度薄弱区,最易脆断。但耐火料加入钢纤维后,则使这一薄弱区的强度提高,抗裂性能增加,从而使耐火料的寿命延长。在外力载实验研究表明,在浇注料中加入合适的钢纤维可以延长其使用寿命,其基本原因是,钢纤维能阻止耐火内衬因剧烈机械冲击和热冲击而造成裂纹扩展和剥落的产生。虽然在耐火浇注材料中添加钢纤维会增加耐火材料成本,但选择合适的耐火材料比成本更重要,添加钢纤维有助于提高内衬材料的抗折强度,使其从突然损坏到缓慢损坏,因为钢纤维有助于长时间把耐火材料中的裂纹两面拉在一起。钢纤维浇注料根据材质可分为刚玉质、高铝质、粘土质、刚玉
21、莫来石等,钢纤维的加入主要是为了增强浇注料本身的强度。钢纤维在其中起到相互牵拉的作用,试浇筑部位有效成为一体,从而增强其各项性能。1.2.4钢纤维耐磨浇注料的性能钢纤维耐磨浇注料采用特级铝矾土熟料作骨料,以优质矾土熟料及刚玉细粉作基质,以超微粉等多种复合材料为结合剂和添加剂,外加不锈钢耐热纤维配制而成。该产品除具有常规的高温耐磨损性能外,因在其配料中加入了一定数量的耐热不锈钢纤维,防止了材料中骨料与基质在高温状态下产生的涨差,以及在启停炉时产生的温度梯度变化所产生的应力而导致炉墙破坏,同时,由于钢纤维的加入,使材 具有强度高、韧性好、热震稳定性好,抗剥落和耐磨性强的特点。广泛使用于水泥回转窑窑
22、口、冷却机、喷煤管、分解炉、预热器等部位。他以耐火骨料、粉料、结合剂、外加剂和钢纤维(可用耐热不锈钢纤维,含量一般为0.6%2.5%)配制成的耐火浇注料。具有强度大、耐磨性和抗热震性强等特点。浇注料的试验研究表明 ,加有钢纤维的浇注料与素耐火浇注料相比,抗冲击能提高4 6 倍。抗热震性能提高一倍左右。1.2.5影响耐磨钢纤维浇注料性能的主要因素(1).状和外观(钢纤维从浇注料 中脱粘拔出是钢纤维增强耐火浇注料破坏的一种 主要形式 ,如 钢纤维是圆形截面 ,则浇注料受力时钢纤维很 易从耐火基体中拔 出,增强效果就不好。为提高钢纤维与耐火材料基体之 间的接触摩擦 力,纤维表面应粗糙使接触表面变大
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