輕質漂珠澆注料物理性能

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為了規(guī)范工業(yè)爐砌筑工程施工與驗收，確保工程質量，制定的以下規(guī)范。本文內容適用 于工業(yè)爐砌筑工程的施工與驗收，包括工業(yè)爐砌筑的共同規(guī)定及所列各專業(yè)爐砌筑的特殊要求。(GB 50211-2014 工業(yè)爐砌筑工程施工與驗收規(guī)范)
1  耐火搗打料搗打施工時應均勻鋪料。用風動錘搗打時.應一錘壓半錘，連續(xù)均勻逐層搗實。再次鋪料前應將已搗實的耐火搗打料表面刮毛。風動錘的工作風壓不應小于0.5MPa。

2  炭素搗打料可采用冷搗法或熱搗法施工。搗打前，應對與炭素搗打料相接觸的表面進行干燥處理并淸理干凈。采用風動錘搗打時，每層鋪料厚度不應超過100mm。

3  每層炭素搗打料的搗實密度應按規(guī)記的體積密度或壓縮比進行檢查。壓縮比宜為40%?45%。

4  壓縮比可按下式進行計算：

5  炭素料搗打中斷后繼續(xù)搗打時，搗固體表面應清掃、刮毛，并應涂刷相應的結合劑。

6  熱搗炭素料搗打前應將炭素料破碎，并應均勻加熱。加熱溫度應依結合劑的軟化點、自然環(huán)境溫度和加熱方法而定。加熱后的炭素搗打料中不應有硬塊，料溫不應低于70°C。

7  搗打時宜用熱錘，與炭素搗打料接觸表面的溫度應低于結合劑的軟化溫度。

8  用煤焦油、煤瀝青作結合劑的鎂砂或白云石質搗打料，應用熱錘搗打。

    工業(yè)爐是利用燃料燃燒生產的熱量,或者將電能轉化成熱量對工件或物料進行加熱的設備.常見的有鋼鐵和機械工業(yè)上用的加熱爐,均熱爐,沖天爐,感應爐,電弧爐,環(huán)保上的垃圾焚燒爐,電廠的循環(huán)流化床鍋爐等.近年來工業(yè)爐用耐火材料逐步向不定型耐火材料發(fā)展.

     垃圾焚燒爐用不定型耐火材料

     垃圾焚燒爐是用焚燒的方法處理三廢所有的熱工設備.目前常用的垃圾焚燒爐有:爐排式焚燒爐,CAO控氣型焚燒爐,流化床式焚燒爐和回轉窯式工業(yè)垃圾爐.

      垃圾焚燒爐的使用溫度為1000-1500度.垃圾焚燒技術現已向大型化,資源化和自動化方向發(fā)展.不定型耐火材料由于整體性和致密性好,且能更好地抵抗焚燒爐中的飛灰廢氣爐渣等對耐火材料的侵蝕,因此更受到用戶的青睞,現已逐步取代定型耐火材料.垃圾焚燒爐的損壞主要是:物料的磨損和熱氣體沖刷,酸性物質的侵蝕,爐溫的變化和CO的侵蝕.

      我公司針對垃圾焚燒爐的工作條件,研制開發(fā)的系列澆注料和可塑料,具有耐磨,耐侵蝕和良好的熱震穩(wěn)定性,現已批量投放市場,效果良好.

     我公司熱忱歡迎耐火材料用戶和朋友來我廠參觀考察洽談合作!

(1) 工業(yè)高溫爐內襯。氧化鋁短纖維具有耐高溫性能，主要用作絕熱耐火材料，在冶金爐、陶瓷燒結爐或其他高溫爐中作護身襯里的隔熱材料。由于其密度小、絕熱性好、熱容量小，不僅可以減輕爐體質量，而且可以提高控溫精度，節(jié)能效果顯著。 氧化鋁纖維在高溫爐中使用節(jié)能效果比一般的耐火磚或高溫涂料好，節(jié)能量遠大于散熱損失量，其原因不僅是因為減少了散熱損失，更主要的是強化了爐氣對爐壁的輻射給熱，使爐壁能得到更多的熱量。由于陶瓷纖維黑度較高，再通過輻射傳給物料，從而提高了物料的加熱速度和生產能力。

(2) 航天領域。莫來石纖維是氧化鋁基纖維的主要品種，在結構上主

1、不支設模具，手工涂抹澆注料，這種情況一般在下料管襯里施工時使用，有時甚至出現在部分預熱器錐體襯里的施工中；

2、模具強度差，導致襯里變形，或導致澆注料加水量增加，影響材料質量；

3、冬季施工中，加入食鹽或其他物質作為防凍劑，降低了材料的高溫使用性能，或在冬季施工時不采取合理的防凍措施；

4、為了追求施工速度，任意增加耐火澆注料的加水量，拌好的澆注料可以像水一樣，用幾米甚至十幾米長的橡膠軟管輸送到模具中；

5、養(yǎng)護時間過短；

6、烘烤過快，澆注料發(fā)生爆裂；

7、模具支設過高，這種做法也是為了提高施工速度，但是必然會導致澆注料加水量過大及振搗不密實的結果；

8、其他，如錨固件的材質、形狀、尺寸、焊接質量、數量、防膨脹處理、水的清潔度、膨脹縫的留設等方面的不合理。

    以上這些耐火澆注料在施工過程中存在的不當操作的發(fā)生，會導致施工質量出現問題。在此也提醒大家在從事耐火澆注料施工時，一定要嚴格按照標準執(zhí)行，不要貪圖一時的便利而忽略一些細節(jié)，這些細節(jié)往往是施工成敗的關鍵。

　　焦爐爐門內襯的損毀機理及性能要求

　　焦爐爐門損壞因素歸納如下:

　　1) 化學侵蝕。煉焦過程的產物較復雜,主要包括H2、CH4、C2H6、C2H4、C3H8、CO、CO2、N2、苯、甲苯、二甲苯以及一些其他化合物,爐門襯磚一直受到這些產物的化學侵蝕。這些活潑的氣態(tài)和液態(tài)熱解產物,首先通過磚的顯氣孔擴散到磚的內部,最終與磚內物質發(fā)生化學反應及物理擴散破壞磚的晶格組織,降低磚的綜合物理性能。

　　2) 熱破壞。在煉焦的每個周期中,爐門襯磚受到3次熱沖擊,即1000℃到室溫,室溫到700℃,700℃到室溫,導致襯磚表面裂紋以及在邊角處熱應力集中,常發(fā)生磚角破損現象。

　　3) 積碳清理受到的機械損傷。焦爐在使用過程中,煉焦產物如焦油等牢固粘附于襯磚表面,隨著使用周期的延長,積碳層逐步增厚,造成爐門關閉不嚴,導致漏氣冒火。積碳的清理常用機械鏟除和高壓水沖等方法,由此產生的機械力加速爐門襯磚的損毀。

　　要使爐門襯磚具有較長的使用壽命,襯磚必須具備以下基本性能:1)具有良好的熱震穩(wěn)定性,經得起焦爐生產過程中的熱沖擊;2)具備較高的強度;3)具有極低的熱傳導系數和密度(可降低能耗,節(jié)約成本,改善工作環(huán)境);4)具有高的抗化學侵蝕性能;5)具有抗結碳能力(去碳勞動強度大,造成環(huán)境污染)。

　　配方選擇與性能試驗

　　根據焦爐爐門工作環(huán)境與損壞機理,在研究焦爐爐門內襯材料時一般從以下3個方案進行考慮:

　　1)方案1,選擇粘土-熔融石英質材料;

　　2)方案2,選擇輕質隔熱材料;

　　3)方案3,選擇堇青石質材料。

　　這3種方案,各有優(yōu)缺點,但從總體上看,方案1比較理想,因為方案2中采用隔熱材料,隔熱質材料具有導熱率低,熱膨脹系數和彈性模量小,抗熱震性較好等特點,但存在強度不夠高、顯氣孔率很大、焦炭及其煉焦過程的一些化學產物更容易滲透到襯磚內部進而侵蝕襯磚等缺陷和弊端。方案3中采用堇青石材料,堇青石襯磚擁有較高的強度、很低的導熱系數和良好的熱震穩(wěn)定性,其平均熱膨脹系數約為2×10-6/℃(25～1000℃),能滿足爐門襯磚的使用要求,但價格很貴,砌筑要求較高,局部損壞后更換困難。

　　選擇方案1的主要原因為:

　　1)方案1中主要材料以粘土質為主,粘土質材料具有價格低廉、強度高,同時可制造成型模塊或整體澆注,生產工藝簡單,實際使用起來比較方便;2)粘土質材料雖然具有熱膨脹系數和彈性模量大、抗熱震性不好、導熱系數大、保溫性能差等缺點,但是通過在粘土質中引入熱膨脹系數極低的熔融石英,可利用材料整體熱膨脹系數降低和微裂紋增韌的雙重作用,可顯著地提高粘土質內襯的抗熱震性;由于熔融石英體積密度和導熱系數均低于粘土,將熔融石英引入傳統(tǒng)粘土磚中,可降低襯磚的質量和導熱系數,以滿足焦爐爐門的使用性能。

　　在耐火材料中引入低熱膨脹系數的第二相,利用耐火材料中顆粒與基質相熱膨脹系數不一致的特性,使制品內產生微裂紋或微氣孔,可顯著提高耐火材料的抗熱震性。熔融石英熱膨脹系數約2×10-6/℃,遠小于粘土熟料的莫來石及方石英的熱膨脹系數。如果選擇以顆粒狀的熔融石英引入到粘土質澆注料中取代相同粒度的粘土顆粒,從而保證澆注料的整體粒度分布不變。為了降低基質中雜質含量,盡量抑制熔融石英向方石英轉變,在試驗中選擇以純鋁酸鈣水泥而非礬土水泥為結合劑,體系定位于低水泥澆注料體系,通過改變熔融石英含量,進行相關性能指標的對比分析有關試驗結果如下。

　　1)線變化率。熔融石英的加入量對澆注料線變化率的影響,澆注料在800℃燒后均為膨脹狀態(tài),在1100℃燒后均為收縮狀態(tài),且變化率都不大。

　　2)強度。熔融石英加入量對澆注料強度的影響如圖2,抗折強度隨著熔融石英加入量的增大而逐步遞減;而耐壓強度總體呈現下降的趨勢。

　　3)體積密度和顯氣孔率。澆注料的體積密度和顯氣孔率均隨著熔融石英加入量的增大逐步減小。

　　4)抗熱震性。隨著熔融石英加入量的增大,澆注料5次水冷熱震后的抗折強度保持率逐步增大。

　　為進一步證實粘土-熔融石英質澆注料與普通粘土澆注料之間的各項性能,進行了對比實驗,對比檢測結果表明,粘土-熔融石英質澆注料在線變化、抗壓強度、抗折強度與粘土質澆注料的性能相差不大,但在抗熱震性方面明顯優(yōu)于普通粘土質澆注料。

　　應用及效果

　　根據實驗數據,優(yōu)化后按配方B生產了4個爐門的澆注料預制塊,并應用于武鋼2號7.63m焦爐中。通過與國內其他廠家生產的澆注料預制塊相比,根據配方B生產制作的預制塊成型好、不存在掉角現象,烘爐后的外觀質量也很好,沒有出現細裂紋(見圖6),保溫性能較好(如表5),可以滿足焦爐生產要求。該產品推廣于沙鋼2座7.63m焦爐,應用至今已經使用4年,目前爐門內襯狀況良好。

　　結 語

　　1)在普通粘土澆注料引入熱膨脹系數極低的熔融石英,利用材料整體熱膨脹系數降低和微裂紋增韌的雙重作用,顯著提高粘土質為主體的內襯的抗熱震性,解決了強度高與抗熱震性、保溫性能好相矛盾的問題,實踐證明,粘土-熔融石英質澆注料的強度與抗熱震性及保溫性能等各項指標可滿足生產要求。

　　2)可以把澆注料制作成大型模塊,安裝工藝簡單,安裝過程機械化程度高,勞動強度低,對受損的爐門內襯可及時進行局部更換,同時其保溫性能、強度、耐急冷急熱性均比較好,不需要高溫焙燒,節(jié)能環(huán)保,使用壽命長。

轉爐爐底耐火材料砌筑的方法

砌筑施工的質量直接影響轉爐爐襯耐火材料的使用周期，因此爐底工作層砌筑必須嚴格按照以下方法及砌筑要點： 

(1) 爐底工作層采用600mm的鎂碳磚砌筑。 

(2) 采用環(huán)砌法砌筑前，先用十字吊線法找出爐底中心，準確量完中心磚的位置，其偏心度不大于10mm。 

(3) 爐底環(huán)形磚與供氣磚周圍座磚應在耐火廠進行預砌筑組裝，組裝合格后進行編號，整體運輸至現場，在現場拆開按編號的順序碼放，砌筑時對號入座。砌筑時中心磚與測量出的轉爐中心相吻合。 

(4) 爐底工作層砌至透氣磚位置，先用木模磚定位，如位置不當，透氣管應根據透氣導管的位置進行彎曲。木模磚定位后，檢査透氣磚和周圍座磚是否與工作層磚合縫。確認木模磚、座磚的角度磚縫符合設計要求后，取出木模磚，安裝透氣磚和座磚，下部用鎂碳搗打料將透氣磚下面預留的方洞搗打嚴實(在安裝透氣磚前，須已檢查透氣磚的透氣性)。 

(5) 爐底工作層砌至邊緣兩壞，要求保證砌體上表面為水平, 砌筑壓邊磚，應與邊緣環(huán)水平一致。壓邊磚砌筑時在軸線加工壓緊爐底工作層磚環(huán)，并抵緊永久層鎂磚。壓邊磚下面使用搗打料填搗，并通過調節(jié)該料層厚度來控制壓邊磚的高度，壓邊磚的表面不平整度不大于5mm/m。 

(6) 壓邊磚與永久層之間使用搗打料搗打嚴實。 

(7) 爐底工作層的磚縫不大于2mm。 

(8) 爐底砌磚完后，用細鎂砂灌滿磚縫。 

在耐火泥漿中，添加藍晶石精礦，由于藍晶石的莫來石化膨脹反應，補償泥漿在高溫下的收縮。表27-22為添加10% ~ 13%藍晶石精礦莫來石泥漿的理化性能：

表1莫來石泥漿的主要物理指標

由表1可見，在1400℃時，線變化均為膨脹，對材料使用過程中整體穩(wěn)定性十分有利。

拜爾法和堿石灰燒結法得到的氬氧化鋁，雖然都是假六方柱狀團聚體，但拜爾法氫氧化鋁是由大小不同的晶體集合而成，大晶體之間充滿小晶體，晶體結合緊密，顆粒強度較大：而堿石灰法燒結氫氧化鋁柱狀晶體的長徑比較大，集合體呈放射狀大晶體間的細晶粒充填不緊密，在煅燒過程中易于粉化，產生過多細粉，給生產造成困難，對脫鈉不利，拜爾法氫氧化鋁在1225?1250℃就開始轉化為α-Al2O3，而堿石灰燒結法氫氧化鋁則要1300?1350℃。因而拜爾法氫氧化鋁作為煅燒氧化鋁的原料較好。

氫氧化鋁與工業(yè)氧化鋁比較，煅燒氫氧化鋁比煅燒工業(yè)氧化鋁所得到的煅燒氧化鋁的真密度要高一些，但脫鈉效果要差。例如同樣得到Na2O為0.1%的低鈉氧化鋁，用工業(yè)氧化鋁煅燒時真密度達到3.95g/cm3就可以，但用氫氧化鋁時則需要達到3.965g/cm3。因而，用氫氧化鋁煅燒時，對控制晶型轉化過程中抑制晶粒長大不利。

為貫徹落實《國家職業(yè)病防治規(guī)劃(2016-2020年)》有關要求，進一步鞏固粉塵危害專項治理工作成效，按照10部門《關于印發(fā)塵肺病防治攻堅行動方案的通知》(國衛(wèi)職健發(fā)〔2019〕46號)的安排部署，決定于2020年7—11月集中開展粉塵危害專項治理工作“回頭看”。現將有關事項通知如下：

一、范圍和對象

“回頭看”范圍為31個省、自治區(qū)、直轄市和新疆生產建設兵團,對象為陶瓷生產、耐火材料制造、石棉開采、石材加工、石英砂加工、玉石加工、寶石加工等已組織開展過專項治理的粉塵危害嚴重行業(yè)領域的用人單位(以下簡稱用人單位)。

二、主要內容

(一)用人單位“回頭看”。用人單位要對照現行的法律法規(guī)規(guī)章標準，對粉塵危害防治工程技術措施和管理措施的落實情況開展自查。重點檢查粉塵危害嚴重崗位和重點環(huán)節(jié)的粉塵防護設施設置和運行、個體防護用品配備使用、職業(yè)病危害項目申報、職業(yè)病危害因素定期檢測、職業(yè)健康監(jiān)護以及用人單位主要負責人、管理人員和接觸職業(yè)病危害因素勞動者的職業(yè)健康培訓等情況。

(二)監(jiān)督管理部門“回頭看”。各級衛(wèi)生健康行政部門要以工作場所職業(yè)病危害因素監(jiān)測中粉塵危害因素超標的用人單位為重點開展監(jiān)督抽查，檢查其超標崗位工程防護設施設置運行、個體防護用品配備使用以及各項管理措施落實情況，督促用人單位持續(xù)做好粉塵危害防治工作。要與《國家衛(wèi)生健康委辦公廳關于開展塵毒危害專項執(zhí)法工作的通知》(國衛(wèi)辦監(jiān)督函〔2019〕544號)做好工作銜接，原則上已經開展過專項執(zhí)法的用人單位，不再進行重復檢查。

三、工作要求

(一)各級衛(wèi)生健康行政部門要根據本地疫情防控情況，加強組織領導，制定工作計劃，將專項治理工作“回頭看”與正在開展的全國職業(yè)病危害現狀統(tǒng)計調查、工作場所職業(yè)病危害因素監(jiān)測等各項工作任務統(tǒng)籌安排，減輕用人單位及基層負擔。

(二)各地要重點關注粉塵危害嚴重的重點崗位和環(huán)節(jié)，強化源頭控制，落實各項工程防護措施和管理措施。對于治理效果好、粉塵危害得到有效控制的用人單位，積極鼓勵其進一步提升粉塵防治水平，開展“健康企業(yè)”創(chuàng)建工作。

(三)各級衛(wèi)生健康行政部門要加強監(jiān)督執(zhí)法，對專項治理走過場，作業(yè)場所粉塵超標嚴重且拒不整改的用人單位，要依法依規(guī)嚴肅查處。通過監(jiān)督執(zhí)法，促進用人單位落實職業(yè)病防治主體責任。

(四)各級衛(wèi)生健康行政部門要充分利用各種媒體，采取多種方式，普及粉塵危害防治和相關法律法規(guī)知識，增強用人單位粉塵防治意識和勞動者的自我防護能力，對于取得明顯治理成效、可推廣應用的先進治理經驗及時予以推廣。

請各省級衛(wèi)生健康行政部門于2020年11月15日前將粉塵危害專項治理工作“回頭看”情況匯總表(見附件)及總結報告報送我委職業(yè)健康司。