可塑料是一種開發(fā)應(yīng)用較早的耐火材料 ,主要應(yīng)用在加熱爐、電爐頂?shù)炔课�。由于保存時(shí)間短、耐火性能差等缺點(diǎn) ,限制了它的應(yīng)用范圍。但是這種耐火材料又有一些不可替代的優(yōu)點(diǎn) ,諸如可塑料施工的爐體高溫強(qiáng)度高、熱震性能優(yōu)良、導(dǎo)熱系數(shù)較低、施工方式靈活等。
1 實(shí)驗(yàn)研究
1. 1 骨料的選擇
新型的可塑料應(yīng)該具有優(yōu)良的可塑性能保濕性能和高溫性能。要滿足這些條件 ,選擇合適的原料是非常重要的 ,原料應(yīng)具有較好的體積穩(wěn)定性，在加熱過程中，能與黏土等膠結(jié)劑很好地?zé)Y(jié)和反應(yīng)，骨料要有適當(dāng)?shù)牧胶图?jí)配 ,一般耐火可塑料骨料臨界粒徑為10 mm以下 ,骨料量為55～65 % ,粉料量為35 %～45 %。通過強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)和保濕性實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)雖然以三級(jí)高鋁和二級(jí)高鋁為主要原料生產(chǎn)的可塑料燒后強(qiáng)度較高，但是料的保濕性能較差，所以確定用特級(jí)高鋁礬土為主要原料，并要求燒結(jié)致密、 雜質(zhì)含量低。為了提高保濕性能，應(yīng)嚴(yán)格控制料中的氧化鐵含量。這種骨料的化學(xué)成分見表
1.2 黏土及微粉加入量對(duì)可塑料性能的影響
在可塑料中加入結(jié)合黏土 ,它主要起膠結(jié)作用同時(shí)提高其可塑性能和燒結(jié)性能 ,黏土的粒度一般應(yīng)小于200 目。其用量在保證可塑料黏塑性和膠結(jié)能力的情況下，應(yīng)盡量減少。如果加入量過多 ,造成可塑料高溫?zé)缶�收縮增加 ,荷重軟化溫度降低 ,高溫蠕變?cè)龃�。加入量太�?,無法保證料的可塑性能。通過實(shí)驗(yàn)確定 ,黏土的加入量為 5 %～15 %為宜。為降低可塑料的燒后線變化 ,加入適量的蘭晶石 ,由于藍(lán)晶石在高溫下產(chǎn)生體積膨脹 ,可以抵消可塑料的部分收縮 ,其細(xì)度150目 ,加入量控制在5 %左右。為了提高可塑料的可塑性能和熱震性能 ,進(jìn)一步 降低原料中的雜質(zhì)含量 ,加入了氧化鋁微粉和硅微粉，這樣不但可以提高料的施工性能，而且能夠增加制品的中溫及高溫強(qiáng)度。二者的總加入量一般控制在6 %～12 %較為合理。
通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，可塑料指數(shù)在14 %左右時(shí)，可塑料比較硬，施工性能較差。當(dāng)可塑料指數(shù)在26 %左右時(shí)，可塑料手感比較柔軟，施工較容易。為了既方便施工又能夠滿足其他各項(xiàng)性能指標(biāo)要求，通過反復(fù)實(shí)驗(yàn)，確認(rèn)可塑料的可塑指數(shù)在28 %左右為宜。
1. 3 結(jié)合劑的選擇
為了使可塑料有較高的強(qiáng)度和優(yōu)良的保濕性能 ,實(shí)驗(yàn)了多種結(jié)合劑 ,如磷酸、水玻璃和硫酸鋁。通過試驗(yàn)可以證明 ,用磷酸作結(jié)合劑可塑料有較高的強(qiáng)度指標(biāo) ,但由于磷酸的酸性較強(qiáng) ,而且原料中氧化鐵含量較高 ,磷酸很容易和氧化鐵產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng) ,使可塑料的保濕性能變差。用硫酸鋁作結(jié)合劑 ,可塑料有較長(zhǎng)的保濕性能 ,但可塑料的強(qiáng)度指標(biāo)不能滿足使用要求。以水玻璃作結(jié)合劑 ,在短期內(nèi)料的保濕性能較好 ,但存放時(shí)間較長(zhǎng)后 ,可塑料的施工性能惡化。另外，以水玻璃結(jié)合的可塑料在烘烤時(shí)，由于表面產(chǎn)生的硬殼 ,對(duì)可塑料施工體的強(qiáng)度會(huì)產(chǎn)生不利影響。通過反復(fù)實(shí)驗(yàn)，確定了磷酸和硫酸鋁兩種結(jié)合劑復(fù)合使用 ,這樣可塑料的保濕性能和強(qiáng)度指標(biāo)都能夠滿足使用要求。
1. 4 保濕性能的影響因素
1. 4. 1 骨料種類的影響
通過不斷地進(jìn)行保濕實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn) ,以特級(jí)倒焰窯高鋁為骨料的可塑料的保濕性能明顯優(yōu)于其它低檔次骨料的可塑料 ,這是由于特級(jí)骨料燒結(jié)致密 ,顆粒吸水率低的原因所致。
1. 4. 2 結(jié)合劑種類的影響
結(jié)合劑對(duì)可塑料的保濕性能影響最大 ,對(duì)其他性能也起到關(guān)鍵的作用 ,如果選擇不當(dāng) ,可塑料將無法滿足使用要求。表 2 為結(jié)合劑對(duì)可塑料性能的影響。
通過對(duì)試塊保濕性能、耐壓強(qiáng)度性能的實(shí)驗(yàn)研究 ,以及對(duì)原料成本等綜合考慮 ,最終選擇確定了使用磷酸和硫酸鋁作為復(fù)合結(jié)合劑 ,這樣即可以滿足可塑料的保濕性能要求 ,也能夠滿足其中溫、高溫強(qiáng)度的要求。
1. 4. 3 外加劑種類的影響
通過實(shí)驗(yàn)可以看出，加入有機(jī)酸(如草酸) ,糊精等外加劑能夠阻止或延緩結(jié)合劑與耐火材料之間反應(yīng)，起到延長(zhǎng)可塑料保濕性能的作用。有的外加劑具有油性，能夠有效減少可塑料的結(jié)大塊現(xiàn)象，這主要從物理方面來延長(zhǎng)料的保濕性能。油性保濕劑和磷酸等主要結(jié)合劑沒有互溶性，但可起到減少磷酸和原料之間化學(xué)反應(yīng)機(jī)會(huì)的作用，使保濕效果更好。
在加熱爐、退火爐等爐型上使用，可塑料比澆注料有一定的優(yōu)越性。它不用現(xiàn)場(chǎng)攪拌設(shè)備，直接進(jìn)行施工。它的黏性較大 ,不流淌 ,修補(bǔ)時(shí)比較容易和舊襯結(jié)合在一起 ,不用模板就進(jìn)行局部修補(bǔ)。由于它含水量少 ,所以對(duì)烘烤條件的要求不很嚴(yán)格。
2 結(jié) 論
(1) 采用特級(jí)倒焰窯高鋁礬土作主要原料 ,能夠使可塑料的保濕性能有較明顯的提高。
(2)采用磷酸和硫酸復(fù)合結(jié)合的形式 ,再加入適量 的外加劑 ,可以生產(chǎn)出保濕性能和強(qiáng)度指標(biāo)都比較優(yōu) 良的可塑料;采用單一結(jié)合方式 ,效果不夠理想。
(3) 選擇燒結(jié)致密、雜質(zhì)含量低的特級(jí)高鋁礬 土 ,盡量減少料中的氧化鐵含量 ,另外再加入適量的保濕劑 ,可以明顯延長(zhǎng)可塑料的保濕期限。
