连铸用功能耐用的轻质粘土砖耐火材料指整体塞棒、(钢包)长水口和浸入式水口,称为连铸三大件,也有人把钢包滑板、中间包滑板、中间包上水口包含在内,均为含碳耐火材料,通称为碳结合耐火材料。其实,中间包滑板控流结构已越来越少见,有被塞棒取代的趋势。主要讨论连铸用功能山西耐火保温砖的生产制造用原料技术。对材质的性能要求,连铸要求其功能耐火材料具有良好的抗热震性、抗合成渣侵蚀、抗钢液侵蚀以及适宜的高温强度。这些特性要求又因三大件的使用部位及钢种、冶炼条件的不同而存在差异。为了更好地发挥连铸功能耐火材料在连铸工业的作用,今后还需在原料多样化、复合化及新型防氧化剂等方面做进一步的工作。
由于耐用的隔热耐火砖具有如下特点:使用温度高,可以在1300℃长时间使用,非金属材料具有很强的耐酸碱侵蚀性能,不会出现金属锚固件在高温下的氧化、开焊而引起耐火材料剥落的现象;与耐火材料有相近的导热系数,减少由于耐用的轻质粘土砖漂珠砖的体积变化差异产生的应力;由于陶瓷锚固件代替金属锚固件减少了热桥效应,使整体导热性能降低,因此节能效果也明显增强。篦冷机矮墙要长期承受300-1450℃的高温熟料颗粒的冲刷,同时跟冷热空气交替接触,使矮墙损坏较快。目前采用矮墙整体预制的方法进行制作,这种方法有可以快速安装、实现复杂形状制作、免受水泥厂施工环境影响,而且制作过程给予充分的养护和烘烤可以达到最佳的耐火材料性能。因此可以大大提高砌墙的使用寿命。更重要的是矮墙砌块采用了轻质和重质材料复合,因此降低了耐火衬体的导热系数,达到了良好的节能效果。
低导热多层轻质粘土砖复合莫来石砖使用创新的工作层、保温层、隔热层多层复合结构设计,导热系数大大降低。该材料的工作层以莫来石为骨料,加入12%~15%的碳化硅,10%~12%的红柱石细粉,具有较高的常温耐压强度、较高的荷重软化温度、良好抗热震性;保温层设计采用M60或M70莫来石为主原料,适宜的氧化铝含量使其具备更高的山西轻质粘土砖莫来石相含量,几乎不含刚玉相,其保温层具备比工作层更低的导热系数,且与工作层具有良好的结合性、较高的强度及耐磨性。隔热层选用含锆纤维板,因含锆纤维板在不同温度下的导热系数(见表1)都处于较低位置,同时在高温下的收缩率也是较低[1]。因此低导热多层复合莫来石砖具有高强度、高耐磨、高抗蚀、高荷重软化温度以及优良的抗热震性能,完全满足了大中型水泥回转窑生产工艺的要求,同时由于其具有低导热的特性,使得筒体外表温度降低,减少了吨熟料原煤消耗,同时延长了筒体使用寿命,从而能为水泥企业带来较大的社会经济效益。
连铸功能耐火材料的材料体系,由最初简单的熔融石英质、铝碳材质,逐步开发应用了高耐蚀的锆碳(渣线、棒头)、镁碳(棒头、水口碗口、快换水口端面)、尖晶石碳(棒头、水口内壁)、高耐磨高碳化硅含量的耐用的莫来石砖或锆英石碳(快换水口端面)、透气材料(长水口碗口、内壁)及众多浸入式水口防堵塞衬体材料(莫来石质、尖晶石质、白云石质、锆酸钙质等)。所用原材料更是品种广泛,主原料使用各种氧化铝、氧化锆、氧化镁、氧化硅及合成山西轻质粘土砖莫来石、尖晶石、碳化硅、赛隆、阿隆等,碳源有鳞片石墨、无定形碳、沥青、石墨微粉等;辅料发展更为全面、细微,各种防氧化剂(硅粉、碳化硅、低熔点玻璃粉、含硼材料、铝粉、锆化合物等)、增强剂、成型助剂、防潮剂等;结合剂虽仍以酚醛树脂为主,有的辅以沥青混合结合,酚醛树脂的引入形态、稀释调和剂、各种改性体(硼改性、镍改性、碳化硅改性、白炭黑或有机硅改性等)等各公司不一,发展变化较大。
这种化学侵蚀主要发生在池炉熔化池上部结构和蓄热室。在不同部位,配合料粉尘也有差别。加料口附近的配合料粉尘,其成分与玻璃成分基本相同。由于轻质粘土砖厂家硅砂颗粒密度较大,离加料口越远配合料粉尘中SO₂含量越低。配合料粉尘的多少与很多因素有关。对于同一种玻璃配合料粉尘量与原料密度、颗粒度、加料方式有很大关系。配合料加水、压饼或制球都可以大大减少配合料粉尘量。燃料的灰分及燃烧产物与隔热砖的化学反应造成的化学侵蚀。燃烧重油和天然气时,灰分基本不存在,而V₂O₅和NO虽然对耐火材料侵蚀严重,但一般重油中含量很少,在池炉生产中影响不大。这些就是玻璃配合料粉尘与山西轻质粘土砖耐火材料化学反应造成的侵蚀,
气化法生产山西轻质莫来石砖是指在配料中引入能够起化学作用而产生气体的物质,利用化学方法来获得气泡,从而产生出气孔率低、密度小的砖。此方法生产工艺较泡沫法简单,生产周期较长,成本较高,在实际生产中极少运用。一些特种耐火材料厂根据实际情况,可考虑采用添加物烧尽法生产轻质莫来石砖。添加物烧尽法生产轻质粘土砖厂家轻质莫来石砖,有三种成形方法:振动、浇注、手工捣打成型。振动成型生产轻质莫来石,周期短,生产效率高,但质量(尤其是密度)较难控制;浇注成型周期长、生产效率低、成本(模具成本)较高;手工捣打成型生产效率低、成本低、劳动强度大,质量较难控制。