近年來,隨著鋼鐵冶煉、有色冶煉、水泥窯等高溫工業(yè)的發(fā)展,各國研究者研究開發(fā)了新品種的鎂質(zhì)澆注料,尤其在改進超微粉結(jié)合鎂質(zhì)澆注料的使用性能方面做了大量而有成效的工作,使得鎂質(zhì)澆注料得到了廣泛的應用。鎂質(zhì)澆注料生產(chǎn)工藝相對簡單,基本上是按照攪拌、成型、養(yǎng)護、脫模及烘干等工序進行。但在應用過程中經(jīng)常會遇到一些問題,本文主要對鎂質(zhì)澆注料生產(chǎn)過程中的常見問題及處理方法進行探討分析。    

一、澆注料在養(yǎng)護期間出現(xiàn)上漲及中空

鎂質(zhì)澆注料在養(yǎng)護期間偶爾會出現(xiàn)上漲及中空現(xiàn)象,上漲幅度一般為澆注料高度的0.5%~1.5%,而中空現(xiàn)象一般是伴隨著澆注料的上漲而產(chǎn)生,空洞嚴重時直徑可達200~300mm。通過長期的摸索,我們認為澆注料在養(yǎng)護期間出現(xiàn)上漲主要原因有以下兩點: 

(1)硅微粉的理化性能出現(xiàn)波動。通常耐火材料行業(yè)使用的硅微粉是生產(chǎn)金屬硅及硅鐵的副產(chǎn)品,具有填充性好、不團聚、顯著降低澆注料攪拌加水量等優(yōu)點,但當硅微粉的理化性能出現(xiàn)波動時會嚴重影響澆注料的性能。 

(2)混料時金屬鋁粉沒有混勻或加入量超標。金屬鋁粉為常用的澆注料用添加劑,其與水混合后發(fā)生放熱反應,生成氫氧化鋁凝膠并逸出氫氣。其反應式如下: 2Al+6H2O→2Al(OH)3+3H2↑ 當金屬鋁粉沒有混勻或加入量超標時,容易產(chǎn)生過多氣體,導致預制件的上漲及中空,嚴重時甚至會造成分層。 

解決鎂質(zhì)預制件上漲及中空的常用方法如下:

(1)精確配料并適當延長干攪拌和濕攪拌時間,使金屬鋁粉能夠充分攪勻;

(2)確保硅微粉性能的穩(wěn)定,對出現(xiàn)團聚的硅微粉最好能過篩后再使用;

(3)養(yǎng)護過程中先低溫養(yǎng)護,待澆注料表面硬化后再轉(zhuǎn)入高溫養(yǎng)護。   

二、澆注料在養(yǎng)護或烘烤后出現(xiàn)崩塊

鎂質(zhì)澆注料在養(yǎng)護或烘烤后有時會出現(xiàn)白色斑點和崩塊現(xiàn)象,以我公司為某鋼廠生產(chǎn)的護墻板為例,經(jīng)過養(yǎng)護脫模后護墻板表面上會出現(xiàn)6~8個直徑為3~5mm的白色斑點。經(jīng)過化學分析,造成這種現(xiàn)象的主要原因是使用的原材料鎂砂(尤其是燒結(jié)鎂砂)中鈣含量超標。眾所周知,CaO遇水后會發(fā)生水化反應,鎂質(zhì)澆注料烘烤后的白色斑點即為CaO的水化所致。CaO經(jīng)水化反應會產(chǎn)生體積膨脹,導致澆注料在烘烤后出現(xiàn)崩塊。輕微的崩塊對中間包預制件的使用并無大的影響,只需修補即可正常使用。但崩塊嚴重時往往伴隨著裂紋產(chǎn)生,在預制件使用過程中造成質(zhì)量隱患,甚至在澆鋼時會產(chǎn)生質(zhì)量事故。 解決鎂質(zhì)澆注料烘烤后出現(xiàn)崩塊現(xiàn)象主要是要保證鎂砂原料的理化指標合格。如為防止CaO含量超標,在必須使用鎂砂時,建議將鎂砂露天放置一段時間再使用。    

三、澆注料烘烤后出現(xiàn)裂紋

烘烤后出現(xiàn)裂紋是鎂質(zhì)預制件在生產(chǎn)時遇到的最常見問題,其原因可歸結(jié)于鎂砂的水化。鎂砂的水化過程如下:在澆注料的混合、養(yǎng)護及烘烤期間,MgO與水接觸后會發(fā)生水化并形成下述水化產(chǎn)物: 

MgO+H2O→Mg(OH)2     (2) 

MgO+H2O+CO2→MgO+H2CO3→MgCO3+H2O      (3) 

如澆注料中存在較多自由水時,可以產(chǎn)生由反應式(2)得到的氫氧化鎂和水鎂石晶體。形成水鎂石能顯著提高pH值,此時水中溶解了CO2,產(chǎn)生了H2CO3。H2CO3與MgO反應形成碳酸鎂或菱鎂礦,如反應式(3)所示。兩類水化途徑具有相似效果,體積膨脹了2.5倍,嚴重的體積膨脹可能導致澆注料產(chǎn)生裂紋。因此對于鎂質(zhì)澆注料而言,制定合理的養(yǎng)護及烘烤制度,減輕鎂砂的水化程度至關(guān)重要。 在鎂質(zhì)預制件的養(yǎng)護階段,有研究表明,當養(yǎng)護溫度低于50℃時,鎂質(zhì)澆注料形成水鎂石的量少且速度慢。如果養(yǎng)護溫度過高,則在較短時間內(nèi)形成大量的水鎂石,澆注料內(nèi)部體積膨脹,產(chǎn)生應力進而形成裂紋。因此應嚴格控制鎂質(zhì)澆注料的養(yǎng)護溫度。經(jīng)實驗驗證,鎂質(zhì)澆注料在70℃下養(yǎng)護8h,其水化程度要高于50℃下養(yǎng)護20h的結(jié)果。 在鎂質(zhì)澆注料的烘烤階段,由于MgO在90~100℃以上時水化速率明顯加快,應根據(jù)烘烤設備的條件制定快速烘烤方案,使?jié)沧Ⅲw內(nèi)的自由水盡可能快地排出。當然烘烤速率也不宜過快,以免澆注料內(nèi)部水分蒸發(fā)過快,產(chǎn)生的蒸汽壓大于澆注體表面抗張強度而產(chǎn)生裂紋。根據(jù)我們現(xiàn)場的試驗,升溫速率低于10℃·h-1時,擋渣墻預制件烘烤后裂紋嚴重;而當升溫速率達到20℃·h-1時,產(chǎn)品烘烤后基本無裂紋。 由于部分鎂中間包預制件厚度較薄(例如護墻板),在養(yǎng)護至烘烤現(xiàn)場倒運過程中如發(fā)生膨脹產(chǎn)生微裂紋,極有可能在烘烤后造成裂紋擴展導致產(chǎn)品報廢。因此對于薄板類預制件,還應加強產(chǎn)品轉(zhuǎn)移過程中的防護。

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