I. Principis de preparació de peces colables de baix ciment
La preparació decolables refractaris de baix cimenthauria de tenir com a objectius bàsics "reduir el contingut de ciment, optimitzar la microestructura i millorar el rendiment a altes-temperaturas" i seguir estrictament els quatre principis següents per assegurar-se que té tant la viabilitat com l'estabilitat del servei:
1. Principi d'optimització de la classificació de partícules
La classificació de partícules és la base per determinar la densitat aparent, la porositat i la resistència dels peces colables. Ha de seguir la "teoria de l'embalatge més proper" i normalment adopta un disseny de qualificació de tres-nivells o quatre-:
1) Àrid gruixut (5-15 mm): representa entre el 30% i el 45%, principalment té un paper de suport de l'esquelet, i s'han de seleccionar matèries primeres amb bona estabilitat química i baix coeficient d'expansió tèrmica (com ara bauxita d'alúmina alta, corindó) per evitar esquerdes estructurals a causa dels canvis de volum a altes temperatures;
2) Àrid mitjà (1-5 mm): representa el 20%-30%, omple els buits entre els agregats gruixuts, millora la fluïdesa del material i ha de coincidir amb la composició dels agregats gruixuts per reduir les reaccions de la interfície;
3) Pols fina (0,074-1 mm): representa un 15% -25%, omplint encara més els buits entre els agregats i millorant la densitat. La mida de partícula de la pols fina s'ha de controlar dins d'un rang raonable. La pols massa gruixuda conduirà fàcilment a l'apilament solt, mentre que la pols massa fina augmentarà la demanda d'aigua;
4) Micro pols (<0.074mm): accounts for 5%-15%, including mineral micro powder (such as silica fume, alumina micro powder) and cement clinker micro powder. It is the key to achieving "low cement". Through the ball effect of micro powder and the reaction with volcanic ash, the cement dosage is reduced and the strength is improved.
2. Principi de control precís de la dosificació de ciment
La dosi de ciment (principalment ciment aluminat) de peces colables refractaris de baix ciment sol ser inferior o igual al 8% (fracció de massa). Cal aconseguir un equilibri entre "reduir la dosi" i "assegurar la construcció i la força primerenca":
(1) Dosi mínima efectiva: determineu la dosi de ciment segons el propòsit del colable (p. ex. . 5%-7% per a revestiments de forns d'-alta temperatura, 7%-8% per a canonades de-baixa temperatura), evitant una dosi excessiva que donarà lloc a la formació d'aluminats de calci d'aluminat de baix carboni (CA27) a altes temperatures, la qual cosa reduirà la refractarietat;
(2) Sinèrgia amb micropols: mitjançant la reacció puzolánica del fum de sílice i la micropols d'alúmina, es combinen amb productes d'hidratació de ciment (per exemple, CAH10, C2AH8) per formar gel C-A-S{-H estable o cristalls columnars de CA6, compensant la reducció de dosi causada per la reducció de la dosi de ciment.
3. Principi d'equilibri entre la demanda d'aigua i la fluïdesa
La demanda d'aigua afecta directament la densitat, la porositat i la treballabilitat dels peces colables i s'ha de controlar dins del rang raonable més baix (normalment del 5% al 8%):
(1) Reduir la demanda d'aigua: mitjançant l'addició de reductors d'aigua d'alta -eficiència (com els àcids policarboxílics i les sèries de naftalè), es redueix l'atracció entre partícules, s'aconsegueix una gran fluïdesa amb un baix contingut d'aigua i s'evita la formació de porus passant després d'una evaporació excessiva de l'aigua;
(2) Adaptació de la fluïdesa: ajusteu la fluïdesa segons el mètode de construcció (com el bombeig i la vibració). L'expansió dels materials bombejats ha de ser superior o igual a 250 mm i l'expansió dels materials vibrats ha de ser superior o igual a 200 mm. Al mateix temps, eviteu un cabal excessiu que provoqui estratificació agregada.
4. Principis de control de l'estabilitat del volum
Els colables refractaris de baix ciment són propensos a canvis de volum durant l'escalfament a causa del canvi de fase i la descomposició dels productes d'hidratació. Això requereix la selecció de matèries primeres i el control d'additius:
(1) Compensació de l'expansió de la matèria primera: afegiu una quantitat adequada d'agent d'expansió (com ara cianita i silimanita, que es converteixen en mullita a alta temperatura i s'expandeixen entre un 10% i un 15%) per compensar la contracció causada per la descomposició dels productes d'hidratació del ciment (com ara CAH10 que es descompon en C2AH8 amb un volum de 100-200 graus aproximadament). 10%);
(2) Optimització de la microestructura: mitjançant l'ompliment de micropols i el creixement direccional del cristall (com ara l'entrellaçat de cristalls columnars CA6), l'estructura solta durant l'escalfament es redueix i es millora l'estabilitat del volum. Normalment es requereix que la taxa de canvi lineal després de disparar a 1100 graus es controli dins del ±0,5%.
2. Matèries primeres clau que afecten el rendiment dels colables de baix ciment
El rendiment de baix-codissos de ciment (refractaris, resistència, estabilitat al xoc tèrmic i resistència a la corrosió) està determinat per la composició química, l'estructura mineral i la distribució de la mida de les partícules de les matèries primeres. Les matèries primeres bàsiques es poden dividir en cinc categories:
1. Àrid refractari: determina el fonament refractari i la resistència de l'esquelet del colable.
L'àrid refractari representa el 60%-75% i és l'"esquelet" del colable. El seu rendiment determina directament la refractarietat i la capacitat de suport a alta temperatura del colable:
(1) Alt -agregat d'alúmina (Al₂O₃ superior o igual al 70%) Composició i rendiment: els components principals són corindó i mullita, refractarietat Major o igual a 1770 graus, resistència a la compressió a temperatura ambient Major o igual a 100 MPa, resistència a la compressió superior o alta (1400) a temperatura alta o igual a 1400 50MPa; Escenaris aplicables: revestiments de forns de temperatura mitjana i alta (com la zona de cocció del forn rotatiu de ciment, el forn d'escalfament metal·lúrgic), cal evitar impureses excessives (com Fe₂O₃, TiO₂) per evitar la formació de fases de baix punt de fusió (com el grau de fusió FeO·Al₂O₃, 150);
(2) Àrid de corindó (Al₂O₃ superior o igual al 90%): Composició i rendiment: principalment -corindó, estructura densa, refractarietat Major o igual a 1850 graus, la resistència a la corrosió (com la resistència a l'acer fos i la corrosió de l'escòria) és millor que l'agregat d'alta{4}alumina; Escenaris aplicables: entorn de temperatura ultra-(com ara l'abeurador de ferro de l'alt forn d'acer i el forn de fosa de metalls no-ferrosos), és necessari controlar la distribució de la mida de les partícules agregades per evitar que un agregat gruixut excessiu provoqui una disminució de l'estabilitat del xoc tèrmic.
2. Micropols refractari: el nucli de micropols per aconseguir "baix ciment" i rendiment
la millora representa entre el 5% i el 15%, que és la clau per distingir els coïbles refractaris de baix ciment dels coïbles ordinaris. Inclou principalment:
(1) Alumina micropowder (Al₂O₃≥99%, D50=1-5μm): Mechanism of action: reacts with cement hydration products to form CA6 crystals, improving high-temperature strength; fills the gaps between aggregates and reduces porosity (can reduce apparent porosity from 18% to below 12%); Performance impact: Increasing the amount of micropowder can improve refractoriness, but excessive amount (>un 15%) augmentarà la demanda d'aigua i s'ha d'utilitzar amb reductor d'aigua;
(2) Fum de sílice (SiO₂ superior o igual al 90%, D50=0.1-0.5μm): Mecanisme d'acció: Té una alta activitat puzolànica i reacciona amb el Ca(OH)₂ produït per la hidratació del ciment per formar gel C-S{-H, que millora la resistència primerenca. Les seves partícules esfèriques poden reduir la fricció interna del material i millorar la fluïdesa. Precaucions: s'ha de controlar la quantitat de fum de sílice que s'utilitza (normalment un 3%-8%). Un ús excessiu farà que el colable formi una gran quantitat de vidre de punt de fusió-de baix-(com ara vidre de CaO{-SiO₂-Al₂O₃, punt de fusió).<1400°C) at high temperatures, reducing corrosion resistance.
3. Aglutinant: la clau per garantir la treballabilitat i el desenvolupament de la força.
L'aglutinant dels fundibles de baix-ciment és principalment ciment d'aluminat, complementat per unió química de pols fina. El seu rendiment afecta el temps de fixació i la força del colable:
(1) Ciment d'aluminat (CA-50, CA-70): Composició i característiques: CA-50 conté 50%-60% CA (aluminat monocàlcic), té un temps de fraguat moderat (ajust inicial superior o igual a 45 min, fixació final inferior o igual a 10 h) i una resistència primerenca alta (1d o una resistència a la compressió igual a 20 o gran); CA-70 conté més o igual al 70% de CA, té una força primerenca més alta, però s'enforteix més ràpidament i s'ha d'utilitzar amb un retardador; Impacte en el rendiment: el contingut de CaO en el ciment afecta directament la refractarietat. Per cada augment de l'1% de CaO, la refractarietat disminueix uns 15-20 graus. Per tant, s'ha de seleccionar ciment amb un contingut baix de CaO (CA-70 CaO Menor o igual al 22%);
(2) Retardadors/acceleradors de fixació: els retardadors de fixació (com l'àcid cítric i l'àcid tartàric, afegits al 0,05%-0,2%) augmenten el temps de presa i són adequats per al transport de llarga-distància o per a abocaments de gran-volum. Els acceleradors de fixació (com Li₂CO₃ i CaCl₂, afegits al 0,01%-0,05%) escurcen el temps de fixació i són adequats per a entorns de construcció de baixa temperatura (com ara la construcció d'hivern). Tanmateix, s'ha d'evitar l'ús excessiu, ja que pot reduir la força.
4. Reductor d'aigua: l'additiu bàsic per equilibrar la demanda d'aigua i la fluïdesa
El reductor d'aigua és la clau per aconseguir "aigua baixa i alt cabal" en peces refractaris de baix ciment. La quantitat d'addició sol ser del 0,1% al 0,5%:
(1) Reductor d'aigua d'àcid policarboxílic: Avantatges: Alta taxa de reducció d'aigua (fins a un 30%-40%), bona retenció de la caiguda (pèrdua d'expansió en 1 hora Menys o igual a 20 mm), bona compatibilitat amb el ciment aluminat i no provocarà un retard excessiu; Impacte en el rendiment: pot reduir la demanda d'aigua en 2-3 punts percentuals, augmentar la resistència a la compressió del colable després de disparar a 1100 graus en un 15% -20% i reduir la porositat aparent en 3-5 punts percentuals;
(2) Naphthalene water reducer: Features: Medium water reduction rate (20%-25%), low price, suitable for scenes with low fluidity requirements; Note: The dosage needs to be controlled. Excessive dosage (>El 0,5%) farà que el modelable es deslamini o perdi força.
5. Additius funcionals: regulació de l'estabilitat del volum i propietats especials
(1) Agent d'expansió (cianita, silimanita): Funció: a alta temperatura (1100-1400 graus), es converteix en mullita, s'expandeix entre un 10% i un 15%, compensa la contracció del colable i evita l'esquerda; dosificació: normalment del 3% al 5%, una dosi excessiva conduirà a una expansió de volum excessiva i generarà estrès intern;
(2) Agent anti-explosió (pols d'alumini metàl·lic, quantitat d'addició 0,1%-0,3%): - Funció: durant el procés d'escalfament (200-600 graus), s'oxida lentament per generar Al₂O₃, allibera una petita quantitat de gas, descarrega l'aigua lliure a l'interior de l'estructura baixa del ciment i evita l'esclat ràpid de l'estructura refractaria del ciment. evaporació de l'aigua a alta temperatura;
(3) Estabilitzador de xoc tèrmic (carbur de silici, nitrur de silici, quantitat afegida 5% -10%): funció: Utilitzeu les característiques de baixa expansió del carbur de silici (coeficient d'expansió tèrmica 4,5 × 10⁻⁶/grau) i nitrur de silici (coeficient d'expansió tèrmica 3,2⁻⁻⁶/grau) fins a reduir l'estrès tèrmic 3,2⁻⁻⁻⁻⁻ colable i millora l'estabilitat del xoc tèrmic (normalment el nombre de xocs tèrmics refrigerats per aigua es pot augmentar de 10 vegades a més de 20 vegades).
