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硅微粉在耐火浇注料中的相变及对强度的影响

添加时间:2019年11月18日  浏览次数:

耐火浇注料添加硅微粉已成为产品性能提高的关键因素,在硅微粉没有得到广泛应用前耐火浇注料的强度主要来源于添加使用的高铝水泥中,其中添加量通常达12%~20%,高铝水泥中的CaO 质量分数也高达5%~ 8%。对耐火浇注料的中温使用性能造成了很大影响。一方面在高温下低熔物的生成,降低了耐火浇注料的高温使用性能;另一方面因高铝水泥中 CaO 水化反应的需要,使用水量增大,导致浇注料结构疏松;此外,中温下高铝水泥的水合物发生晶型转变,浇注料的强度下降,使传统耐火浇注料不能满足工业需求。通过采用超微粉、高效分散剂及精确的颗粒级配等,将浇注料中的水泥用量降低至7%以下, 使高铝水泥带入的 CaO 质量分数<2.5% 、用水量降至 4%~ 7%,从而提高浇注料的性能。这就是所谓硅微粉在不定型耐火浇注料中的重要性。

硅微粉是耐火浇注料中必不可少的组成部分。微粉具有常规粉末所不具备的反常特性,以及其小尺寸效应、表面界面效应、量子尺寸效应和宏观量子隧道效应,特殊的光、电特性,高磁阻现象、非线性电阻现象以及在高温下仍具有高强、高韧、优良稳定性等特性,为各专业在制造制品时带来一系列优异性能。

微硅粉

一:硅微粉在浇注料中的相变化

通过多年来的验证发现SiO2微粉与适当的分散剂共同使用,加入耐火浇注料中,随硅微粉加入量的增加,体系黏度大幅度降低,浇注料的流动值增加。这是由于硅微粉在水中发生如下 水化反应

SiO2+H2O=H2SiO3

H2SiO3水解形成如下胶团结构,此胶团粒子在其周围吸附了分散剂形成溶媒层,增大了体系的流动性;而且硅微粉粒径小,是具有明显球形的粒子,很容易进入浇注料中微小的空隙,所以硅微粉不仅具有良好的减水作用,而且可以提高耐火浇注料的致密程度,使其在烘干后留下的孔隙减少,降低气孔率,从而提高耐火浇注料的性能。

二:硅微粉对浇注料强度的影响

添加硅微粉后的耐火浇注料耐压强度在三个温度阶段发生了明显的变化。

①初期强度在110℃干燥后,SiO2微粉的凝聚结合和水泥的水化结合使试样产生强度。

②中温强度1100℃热处理后,由于SiO2微粉的细度和表面活性以及耐火浇注料中CaO和其他杂质成分的助熔作用,降低了试样的烧结温度,使试样在1100℃热处理后产生了较强的陶瓷结合,因此强度比110℃干燥后提高:但由于水泥水化产物分解、水分排出后留下的气孔并未因烧结作用而完全消失,因此1100℃热处理后试样的显气孔率比110℃干燥后的显气孔率由所增大。

③高温强度经1450℃热处理后,由于温度的升高及钙铝黄长石、钙长石等CaO—AL2O3—SiO2低熔相的形成,试样进一步烧结:此外,大部分SiO2微粉在此温度下与活性氧化铝微粉反应生成莫来石。这使得试样的显气孔降低,强度进一步提高。

关键词:硅微粉   耐火浇注料   
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