連鑄功能耐火材料的材料體系,由最初簡單的熔融石英質、鋁碳材質,逐步開發應用了高耐蝕的鋯碳(渣線、棒頭)、鎂碳(棒頭、水口碗口、快換水口端面)、尖晶石碳(棒頭、水口內壁)、高耐磨高碳化硅含量的質量好的莫來石磚或鋯英石碳(快換水口端面)、透氣材料(長水口碗口、內壁)及眾多浸入式水口防堵塞襯體材料(莫來石質、尖晶石質、白云石質、鋯酸鈣質等)。所用原材料更是品種廣泛,主原料使用各種氧化鋁、氧化鋯、氧化鎂、氧化硅及合成昆明硅藻土磚莫(mo)來石(shi)(shi)、尖晶石(shi)(shi)、碳(tan)化(hua)(hua)硅、賽隆、阿隆等(deng),碳(tan)源有鱗片石(shi)(shi)墨(mo)、無定形碳(tan)、瀝(li)(li)青(qing)、石(shi)(shi)墨(mo)微(wei)粉等(deng);輔料發展更為全(quan)面(mian)、細微(wei),各(ge)種防氧化(hua)(hua)劑(ji)(ji)(硅粉、碳(tan)化(hua)(hua)硅、低熔(rong)點玻(bo)璃粉、含硼材料、鋁粉、鋯化(hua)(hua)合物等(deng))、增(zeng)強劑(ji)(ji)、成型助劑(ji)(ji)、防潮劑(ji)(ji)等(deng);結合劑(ji)(ji)雖仍以(yi)酚醛樹脂(zhi)為主,有的(de)輔以(yi)瀝(li)(li)青(qing)混合結合,酚醛樹脂(zhi)的(de)引入形態(tai)、稀釋調和劑(ji)(ji)、各(ge)種改(gai)性體(硼改(gai)性、鎳改(gai)性、碳(tan)化(hua)(hua)硅改(gai)性、白炭黑或(huo)有機硅改(gai)性等(deng))等(deng)各(ge)公司(si)不一,發展變化(hua)(hua)較大。
低導熱多層硅藻土磚復合莫來石磚使用創新的工作層、保溫層、隔熱層多層復合結構設計,導熱系數大大降低。該材料的工作層以莫來石為骨料,加入12%~15%的碳化硅,10%~12%的紅柱石細粉,具有較高的常溫耐壓強度、較高的荷重軟化溫度、良好抗熱震性;保溫層設計采用M60或M70莫來石為主原料,適宜的氧化鋁含量使其具備更高的昆明硅藻土磚莫來石相含(han)量,幾乎不含(han)剛玉相,其(qi)保溫(wen)層(ceng)具(ju)備(bei)比工作層(ceng)更(geng)低(di)(di)的(de)(de)導熱(re)系(xi)(xi)數,且與工作層(ceng)具(ju)有良好(hao)的(de)(de)結(jie)合性(xing)、較(jiao)(jiao)高(gao)的(de)(de)強度(du)及耐(nai)磨性(xing)。隔熱(re)層(ceng)選用(yong)含(han)鋯(gao)纖維(wei)板(ban),因(yin)含(han)鋯(gao)纖維(wei)板(ban)在(zai)不同(tong)溫(wen)度(du)下(xia)的(de)(de)導熱(re)系(xi)(xi)數(見表(biao)1)都(dou)處(chu)于較(jiao)(jiao)低(di)(di)位(wei)置,同(tong)時(shi)在(zai)高(gao)溫(wen)下(xia)的(de)(de)收縮率也(ye)是較(jiao)(jiao)低(di)(di)[1]。因(yin)此低(di)(di)導熱(re)多層(ceng)復合莫來石磚具(ju)有高(gao)強度(du)、高(gao)耐(nai)磨、高(gao)抗(kang)蝕、高(gao)荷重(zhong)軟化溫(wen)度(du)以及優(you)良的(de)(de)抗(kang)熱(re)震(zhen)性(xing)能,完全滿足了大中型水泥回轉(zhuan)窯生產工藝的(de)(de)要求(qiu),同(tong)時(shi)由于其(qi)具(ju)有低(di)(di)導熱(re)的(de)(de)特(te)性(xing),使得筒體外(wai)表(biao)溫(wen)度(du)降(jiang)低(di)(di),減少了噸(dun)熟料原煤消耗,同(tong)時(shi)延長了筒體使用(yong)壽命(ming),從而(er)能為水泥企業帶來較(jiao)(jiao)大的(de)(de)社會經濟(ji)效益。
連鑄功能耐火材料以含碳為其特色,這是由昆明硅藻土磚耐火材料的應用要求決定的。鱗片石墨的主要功能可概括為兩條:增強抗熱震性,因其較高的熱導率和較低的膨脹系數,提高了熱擴散能力,緩解熱應力集聚;另外是其不與耐火氧化物產生陶瓷結合,大量的質量好的莫來石磚對(dui)(dui)緊(jin)密的(de)(de)(de)氧化物(wu)陶瓷基(ji)(ji)質及結(jie)合網絡起到(dao)了阻(zu)斷隔離作(zuo)用,就像氣孔一(yi)樣(yang),使熱應(ying)力掉進(jin)了“黑洞”,因而(er)(er)能(neng)(neng)夠(gou)阻(zu)止裂紋擴展,其(qi)比氣孔絕熱更可貴的(de)(de)(de)一(yi)點是,不(bu)(bu)對(dui)(dui)熔渣潤濕,不(bu)(bu)會吸(xi)收液渣“填坑”。要說明(ming)的(de)(de)(de)是,不(bu)(bu)同于常見的(de)(de)(de)金屬及其(qi)氧化物(wu)等(deng),石墨(mo)(mo)的(de)(de)(de)熱導率隨(sui)溫(wen)度(du)的(de)(de)(de)升高(gao)反而(er)(er)降低,在(zai)極高(gao)溫(wen)度(du)下趨于不(bu)(bu)導熱狀態,這對(dui)(dui)石墨(mo)(mo)作(zuo)為連(lian)鑄(zhu)功能(neng)(neng)耐(nai)火(huo)材(cai)(cai)料(liao)的(de)(de)(de)應(ying)用也(ye)大有裨益,在(zai)持續(xu)高(gao)溫(wen)應(ying)用條件下可以使材(cai)(cai)料(liao)保持基(ji)(ji)本恒定的(de)(de)(de)溫(wen)度(du)梯(ti)度(du)。增強抗侵蝕(shi)(shi)性(xing)(xing),因其(qi)對(dui)(dui)渣、熔劑及鋼水的(de)(de)(de)不(bu)(bu)潤濕性(xing)(xing),不(bu)(bu)僅自(zi)身(shen)不(bu)(bu)容易被侵蝕(shi)(shi),還進(jin)而(er)(er)能(neng)(neng)夠(gou)保護(hu)包(bao)裹纏繞的(de)(de)(de)基(ji)(ji)質顆粒(li)。另外,就是石墨(mo)(mo)特異的(de)(de)(de)耐(nai)高(gao)溫(wen)性(xing)(xing)能(neng)(neng),與(yu)一(yi)般耐(nai)高(gao)溫(wen)材(cai)(cai)料(liao)不(bu)(bu)同,石墨(mo)(mo)的(de)(de)(de)強度(du)是隨(sui)溫(wen)度(du)的(de)(de)(de)升高(gao)而(er)(er)增高(gao),這也(ye)賦予基(ji)(ji)質顆粒(li)乃至基(ji)(ji)體材(cai)(cai)料(liao)較高(gao)的(de)(de)(de)抗侵蝕(shi)(shi)性(xing)(xing)。
熔融玻璃與質量好的耐火保溫磚的反應造成的侵蝕,這種侵蝕以與玻璃液接觸的池壁磚為代表。玻璃中最重要的是鈉鈣硅玻璃。一般的瓶罐玻璃和平板玻璃都屬于這一類。這種玻璃中以SO?為主要成分,含量在70%左右,Na?O含量15%左右,CaO含量在10%左右,還有少量的Al?O?和MgO。為了改善玻璃的性能,以鈉鈣硅玻璃為基礎可以引入氧化物。這些玻璃雖然種類較多,但都可以簡化為SO?含量、堿金屬氧化物含量和堿土金屬氧化物含量(CaO+MgO+BaO)來考慮。只要上述三種氧化物含量基本相同,則對耐火材料的化學侵蝕也基本相同。但是硼硅玻璃對硅藻土磚廠家耐火材(cai)料的化學侵蝕(shi)與鈉鈣硅玻璃不同。尤其(qi)是低(di)堿(jian)或無堿(jian)硼(peng)硅玻璃,其(qi)酸性(xing)氧化物含量高,熔化溫度(du)也高。因此要使用特殊的耐火材(cai)料。