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中文名:耐火噴涂料
英文名:gunning refractories
定義:用噴槍或泵送將耐火材料預(yù)混料噴射到受噴面上,即用噴涂方法施工的材料稱為耐火噴涂料。
耐火噴涂料是利用氣動工具以機(jī)械噴射方法施工的不定形耐火材料。由耐火骨料、粉料、結(jié)合劑(或加外加劑)組成。
特點(diǎn):由于在噴涂過程中水泥與骨料等組成材料反復(fù)連續(xù)沖擊促使噴射出的物料壓實(shí),因而噴涂層具有較好的致密度和力學(xué)強(qiáng)度。噴涂施工實(shí)際上是把運(yùn)輸、澆注或搗固合為一個(gè)工序,不需或只需單面模板、工序簡單、效率高、有廣泛的適應(yīng)性。
耐火噴涂料是采用噴涂法以旋風(fēng)式噴射機(jī)進(jìn)行噴涂施工的一種耐火混合料。它是由耐火骨料、耐火粉料、水、結(jié)合劑、礦化劑、增塑劑與助燒劑等組成。
分類:
噴涂料的材質(zhì)有硅鋁質(zhì)、鎂質(zhì)、剛玉質(zhì)與磷酸鹽質(zhì)等。
按材料體積密度分有輕質(zhì)噴涂料(0.5~1.3g/cm3)、中重質(zhì)噴涂料(1.3~1.8g/cm3)和重質(zhì)噴涂料(%26gt;1.8g/cm3)。輕質(zhì)噴涂料用作保溫和隔熱襯,中重質(zhì)噴涂料既可作隔熱襯里,又可作低、中溫氣氛爐工作襯里,而重質(zhì)噴涂料主要作工作襯里。
根據(jù)加水(或溶液)的順序和用水量分為濕法、半干法和干法噴涂料3種。
按受噴面接受物料時(shí)的狀態(tài)又分為冷物料噴涂法和熔融物料噴涂法。
1.1濕法:
濕法噴涂是指耐火噴涂料加水或液體結(jié)合劑后噴射到受噴灑面上的。根據(jù)加水或液體結(jié)合劑的順序及其用量的不同,又劃分為泥漿法、濕式法、半干法和假干法4種。兩種方法混合使用的,則稱為混合法。
泥漿法是先將耐火預(yù)混料攪拌成泥漿后再噴涂,主要用于熱噴補(bǔ)爐襯;濕式法是將耐火預(yù)混料加水或液體結(jié)合劑攪拌成泵送泥料后再噴涂,可筑爐造襯或進(jìn)行補(bǔ)爐,是近十年來開發(fā)的新施工方法,其優(yōu)點(diǎn)是無粉塵污染和附著率高;半干法是先將耐火預(yù)混料加少量的水?dāng)嚢铦櫇窬鶆?,輸送到噴嘴處再加余下的水后進(jìn)行噴涂;假干法是將耐火預(yù)混料通過攪拌機(jī)混勻,再輸送到噴嘴處加水后進(jìn)行噴涂。
1.2干法:
干法噴涂是將耐火預(yù)混料通過噴嘴直接噴射到受噴面上的,主要用于補(bǔ)爐。鎂質(zhì)類耐火噴涂料基本上是采用該法進(jìn)行補(bǔ)爐的,故也稱為鎂質(zhì)類耐火噴補(bǔ)料。
1.3火焰法:
火焰法噴涂是用氧氣將預(yù)混合好的耐火噴涂料輸送到噴嘴處與可燃?xì)怏w或固體燃料相遇一起噴出,可燃?xì)怏w或固體燃料燃燒,噴涂料在火焰中行進(jìn)并熔融成塑態(tài)射到受噴面上??扇?xì)怏w有丙烷和煤油等,在噴嘴處加入噴出??扇嘉锪嫌薪狗鄣龋扰c耐火噴涂料預(yù)混合。該法主要用于熱噴補(bǔ)爐襯,對原襯損傷少,噴涂層易燒結(jié),使用壽命長,但成本較高。另外,用等離子槍將耐火預(yù)混料熔融或半熔融后噴射到受噴面上,也歸屬該類方法。
耐火噴涂料的材料組成,與同品種的耐火澆注料基本相似,凝結(jié)硬化機(jī)理和高溫下的物理化學(xué)變化也基本類同,故一般不再贅述。其區(qū)別是耐火骨料臨界粒徑較小,一般為3~5mm,耐火粉料、微粉和結(jié)合劑的合用量較多,一般為33%~45%。為提高噴涂料的輸送性、附著性和燒結(jié)性,一般應(yīng)添加增塑劑、增黏劑和燒結(jié)劑。同時(shí),噴射機(jī)種類、施工工藝參數(shù)、受噴體狀態(tài)和使用條件等環(huán)節(jié),也是影響噴涂層質(zhì)量的重要因素。所以,應(yīng)精心調(diào)整材料,合理確定配比和機(jī)型,嚴(yán)格控制噴涂工藝。
鎂質(zhì)類耐火噴涂料分為重質(zhì)和輕質(zhì)兩類,應(yīng)用最多的是前者,即耐火噴補(bǔ)料。該料在轉(zhuǎn)爐、電爐、鋼包及二次精煉爐等熱工設(shè)備上,得到了廣泛應(yīng)用,獲得了良好的使用效果。
2耐火噴涂料:
鎂質(zhì)類耐火噴涂料主要用于修補(bǔ)爐襯。該料按材質(zhì)分為鎂質(zhì)、鎂鋁質(zhì)、鎂鈣質(zhì)和鎂尖晶石質(zhì)等噴補(bǔ)料;按施工方法分為干法和半干法等噴補(bǔ)料;按使用部位分為轉(zhuǎn)爐、電爐和鋼包等耐火噴補(bǔ)料。
2.1轉(zhuǎn)爐耐火噴補(bǔ)料:
轉(zhuǎn)爐耐火噴補(bǔ)料分為鎂質(zhì)、鎂白云石質(zhì)、鎂鉻質(zhì)和鎂鈣質(zhì)等品種,其結(jié)合劑一般用硅酸鈉、磷酸鹽、焦油瀝青和樹脂等。同時(shí)摻加硼砂、膨潤土和活性SiO2等外加劑,用量一般為1~3%。該類料可用半干法或干法噴涂,也可用人工投補(bǔ),是提高轉(zhuǎn)爐爐齡的一項(xiàng)重要措施。
轉(zhuǎn)爐耐火噴補(bǔ)料的臨界粒徑為3mm時(shí),其顆粒級配:3~1mm,30%~50%;1~0.15mm,30%~35%;<0.15mm,20%~40%;當(dāng)臨界粒徑為5mm時(shí),其顆粒級配:5~3mm,20%~35%;3~1mm,20%~30%;1~0.15mm,10%~15%;<0.15mm,20%~25%;當(dāng)用人工投補(bǔ)時(shí),可采用臨界粒徑為10mm的耐火投補(bǔ)料。耐火噴補(bǔ)料的臨界粒徑和顆粒級配,應(yīng)根據(jù)噴涂機(jī)、噴涂工藝、舊爐襯的損毀情況及其工作條件而定。選擇得當(dāng),能降低回彈率,即提高附著性,增加體積密度及其強(qiáng)度。耐火噴料的臨界粒徑和顆粒級配,是獲得良好噴補(bǔ)層的關(guān)鍵。表1為煉鋼轉(zhuǎn)爐耐火噴補(bǔ)料的性能。
編號1和2的主體原料為高純燒結(jié)鎂砂。編號1摻加少量的消石灰,以便在高溫下與磷酸鹽結(jié)合劑形成高熔點(diǎn)的磷酸鈣。編號3噴補(bǔ)料用的鎂鈣砂,臨界粒徑為3mm,>3mm的應(yīng)小于5%,<0.074mm的應(yīng)不小于25%,用磷酸鹽作結(jié)合劑。編號4噴補(bǔ)料摻加少量的磷片石墨,并用酚醛樹脂作結(jié)合劑。另外,在噴補(bǔ)料中常加礦化劑、增塑劑和燒結(jié)劑等,以便增強(qiáng)料與受噴面的黏結(jié)性和減少料的回彈率。
在轉(zhuǎn)爐煉鋼過程中,其爐襯噴補(bǔ)分為預(yù)防性噴補(bǔ)和維修性噴補(bǔ)兩種。前者在轉(zhuǎn)爐使用到中期,每隔3~5爐噴補(bǔ)1次,后者當(dāng)爐襯損毀時(shí)即進(jìn)行噴補(bǔ)。在煉鋼轉(zhuǎn)爐的噸鋼耐火材料消耗中,噴補(bǔ)料的消耗約占1/4。目前,轉(zhuǎn)爐爐襯修補(bǔ)普遍采用濺渣護(hù)爐技術(shù),其爐齡達(dá)1萬次以上。
在混鐵爐前墻和出鐵口兩側(cè)相交處,采用磷酸鹽鎂鈣砂耐火噴補(bǔ)料噴補(bǔ),噴補(bǔ)層厚度為200mm~250mm,回彈率小于15%,一般使用30多天。巖相鑒定證明,在高溫下生成了磷酸鈣鈉新的高溫相,因此有較好的使用效果。
2.2電爐耐火噴補(bǔ)料:
隨著超高功率電爐大型化、生產(chǎn)連續(xù)化、且高溫高效操作,加劇了爐襯的損毀,耐火噴補(bǔ)料應(yīng)運(yùn)而生。
表2為電爐耐火噴補(bǔ)料的性能。編號1~3分別用燒結(jié)鎂砂、電熔鎂砂作耐火骨料和粉料,同時(shí)添加了鎂鈣砂粉,編號2摻加了白剛玉粉,編號3添加鱗片石墨粉。采用聚磷酸鹽等材料作復(fù)合結(jié)合劑。編號4用鎂鈣砂作耐火骨料和部分粉料,主體粉料為電熔鎂砂粉,用瀝青粉(或樹脂粉)與六偏磷酸鈉作復(fù)合結(jié)合劑。上述材料中,都添加了少量的增塑劑、礦化劑和α-Al2O3 。該類材料在超高功率電爐的渣線區(qū)域和熱點(diǎn)部位使用,噴補(bǔ)層厚度一般為20mm~100mm,鎂炭質(zhì)噴補(bǔ)料附著率為85%左右,其余的均大于90%,獲得了良好的效果。
表2 電爐耐火噴補(bǔ)料的性能:
2.3精煉爐和鋼包用耐火噴補(bǔ)料:
爐外精煉是將初煉的鋼水轉(zhuǎn)移到另一個(gè)容器(主要是鋼包)中進(jìn)行精煉的過程,也稱二次冶金。其作用是潔凈鋼水,過程為攪拌鋼水、真空脫氣、升溫、噴粉或喂絲等。爐外精煉分為常壓下精煉和真空下精煉兩類,其中又分若干方法。常壓下精煉如鋼包底吹氬氣攪拌,提高脫氧效率,使捕集到的夾雜物上浮,達(dá)到鋼水溫度和成分的均勻。真空下精煉如VOD法即VOD爐由真空泵室頂部吹氧、底部吹氬攪拌脫氣;利用VOD法原理,在RH裝置上加氧槍精煉不銹鋼,稱為RH-OB法等。精煉熱工設(shè)備的統(tǒng)稱為精煉爐。
表3為精煉爐和鋼包用耐火噴補(bǔ)料的性能。
編號1為VOD爐用的噴補(bǔ)料,采用MgO >95%的燒結(jié)鎂砂和MgO >96%的電熔鎂砂作耐火骨料和粉料,添加鎂鈣砂粉、α-Al2O3和硅微粉等,采用聚磷酸鹽和硅酸鹽等材料作結(jié)合劑;編號2為RH-OB爐用的鎂鈣質(zhì)耐火噴補(bǔ)料,材料組成:燒結(jié)鎂砂4~0.5mm為48%,電熔鎂砂0.5~0mm為20%,鎂白云石1~0mm為11%和<0.088mm為10%,<200目CaO材料為3%,α-Al2O3和 μf-SiO2含量為3%~4%,聚磷酸鹽和硅酸鈉粉復(fù)合結(jié)合劑用量為4%~6%。同時(shí),摻加有機(jī)纖維0.05%~0.1%,增強(qiáng)耐火噴補(bǔ)料的黏附性,降低回彈損失,在加熱過程中能起防爆作用;編號3為精煉鋼包用耐火噴補(bǔ)料,采用MgO>90%燒結(jié)鎂砂作耐火骨料,用MgO >96.5%的電熔鎂砂作粉料,并添加α-Al2O3 、增塑劑和減水劑等,用復(fù)合微粉和氨基磺酸鹽作結(jié)合劑,用量為3%左右。骨料臨界粒徑為3mm,骨料與粉料之比約為65:35;編號4和5為普通鋼包用耐火噴補(bǔ)料,采用特級礬土熟料作耐火骨料和粉料,臨界粒度5mm,添加μf-SiO2、α-Al2O3和軟質(zhì)黏土等材料。編號4用MgO>95%燒結(jié)鎂砂粉為12%,用模數(shù)為2.8的硅酸鈉粉作結(jié)合劑。編號5用燒結(jié)鎂鋁尖晶石作1~0mm的骨料和200目的粉料,并摻加少量的電熔鎂砂粉,采用CA-70水泥作結(jié)合劑。
在VOD爐上噴補(bǔ)10mm~30mm厚的噴涂層,能使用2-3爐,最高5爐;在RH-OB爐上噴補(bǔ)料附著率>90%,其壽命為3-4次;在90t精煉鋼包上噴補(bǔ)料厚度為20mm~50mm,平均使用5次,獲得較大的經(jīng)濟(jì)效益;普通鋼包噴補(bǔ)料材質(zhì)應(yīng)根據(jù)鋼包襯材質(zhì)而定,相同材質(zhì)有利于使用。在鋼包冷態(tài)噴補(bǔ)時(shí),耐火噴補(bǔ)料用水量少些;當(dāng)鋼包內(nèi)襯溫度較高時(shí),其用水量應(yīng)多些。這樣方可獲得良好的噴涂層,以提高使用壽命?;扈F礦、魚雷罐和鐵水包等熱工設(shè)備,損毀時(shí)也可采用耐火噴補(bǔ)料進(jìn)行噴補(bǔ),延長使用壽命。
2.4中間包耐火噴涂料:
中間包工作襯用耐火噴涂料,分為重質(zhì)和輕質(zhì)兩類,前者為半干法噴涂而后者為濕法噴涂。本節(jié)還簡介了高鋁質(zhì)耐火噴涂料用泵送方法噴射其永久襯的情況。表4中間包耐火噴涂料的主要性能。
編號1采用MgO≥95%的燒結(jié)鎂砂作耐火骨料,臨界粒徑為2mm,采用MgO>98%的電熔鎂砂作粉料,用軟質(zhì)黏土作增塑劑和燒結(jié)劑,并添加了SiO2 >93%的硅微粉、α-Al2O3和纖維防爆劑。加入纖維能降低其體積密度和導(dǎo)熱系數(shù),增強(qiáng)中間包的保溫效果。采用聚磷酸鈉等材料作復(fù)合結(jié)合劑;編號2為輕質(zhì)耐火噴涂料,主要采用鎂砂、紙纖維、玻璃纖維、硅微粉、膨潤土和外加劑配成的預(yù)混合料,并添加烷基磺酸鹽發(fā)泡劑及其穩(wěn)泡劑。在現(xiàn)場,加水?dāng)嚢杈鶆蚝筮M(jìn)行濕法噴涂。噴涂后的工作襯與永入襯黏結(jié)牢固,自然養(yǎng)護(hù)到期后并烘烤,包壁和包底襯體,基本上沒有發(fā)生裂紋現(xiàn)象;編號3 為低水泥高鋁質(zhì)耐火澆注料,作中間包永久襯。該襯系采用濕式泵送噴射施工的,用水量5.6%~6.5%,連續(xù)作業(yè),襯體厚度可在30mm~900mm間任意控制,不流淌,無滑落和坍塌。其使用壽命比振動澆注料和自流澆注料的提高10%~30%。從表3-35中看出,低水泥高鋁質(zhì)耐火澆注料用濕式泵送噴射施工,其強(qiáng)度比振動施工時(shí)高30%~90%。該料也可稱為泵送噴射料。
耐火噴涂料施工的一般要求:
耐火噴涂料的施工是靠噴射進(jìn)行的。 耐火噴涂料在噴槍管道內(nèi)借助壓縮空氣或機(jī)械壓力以獲得足夠的速度。噴射大受噴面上形成牢固的噴涂層。噴涂料的噴涂方式有3種,濕法、半干法和火焰法3類。
耐火噴涂料的應(yīng)用范圍有高爐、熱風(fēng)爐及出鐵溝、轉(zhuǎn)爐和電爐、鋼包及二次精煉爐、加熱爐、均熱爐、管式加熱爐、煙道和煙囪等。
耐火噴涂料要求在噴涂機(jī)輸送軟管內(nèi)不發(fā)生堵塞現(xiàn)象;并要求噴涂料附著力強(qiáng),回彈率低,再就是噴涂料的組成一定要均勻。不能發(fā)生顆粒偏析,不能出現(xiàn)分層。另噴涂料要凝結(jié)硬化快,干燥收縮小,重質(zhì)耐火噴涂料干法噴涂時(shí)加水量在10-16%。
半輕質(zhì)噴涂料加入有一定的輕質(zhì)骨料,水泥量加入相對會比重質(zhì)耐火噴涂料要大,干法噴涂時(shí)加水在15-20%。
輕質(zhì)耐火噴涂料是用輕質(zhì)材料做原料的,如陶粒、硅酸鋁纖維等。干法噴涂時(shí)加水量在20-40%。
耐火噴涂料施工時(shí),不能加水量過大,否則會出現(xiàn)涂層發(fā)生流淌,加水過小的話,潤濕不均勻、附著率低、回弱率會過大。另噴嘴離距離面要適當(dāng),0.8-1mm,并要風(fēng)壓相結(jié)合,一般噴涂厚度50mm,大于50mm時(shí)要分層噴涂,避免過厚發(fā)生脫落或塌落。
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