鉻剛玉平臺磚主要應用在側出鋼式加熱爐的推鋼平臺上,該部位使用條件苛刻,既有高溫下的機械磨損,又有化學侵蝕。多年的實踐經驗證明,一般的耐火材料,如黏土質、高鋁質、莫來石質都難以達到使用要求,只有鉻剛玉質材料能夠滿足這種使用條件。目前,這種鉻剛玉平臺磚一般采用兩種方法生產,即電熔法和先澆注后燒成法。采用電熔法生產的鉻剛玉磚成本太高,使用廠家難以接受;而后者生產工藝較復雜,生產效率低。通過多次試驗,我公司生產的一種鉻剛玉磚,該磚采用新型的生產工藝,生產出的鉻剛玉磚有較好的高溫性能,而且生產效率大為提高,生產成本有較大的降低。
1實驗研究
1.1剛玉的選擇
為了增強這種制品的耐磨性能和抗侵蝕性能,選用電熔白剛玉、工業氧化鉻細粉為主要原料,為了便于成型,選擇剛玉的臨界粒度為5 mm,顆粒與細粉之比控制在55∶45左右比較適宜。主要原料的理化指標見表1。
1.2氧化鉻細粉的選擇
為了增強鉻剛玉平臺磚在高溫下抗氧化鐵的侵蝕能力,加入了氧化鉻細粉。因為氧化鉻有非常高的耐火度,并且化學穩定性好。由于這種鉻剛玉磚長期使用在1 300℃左右的高溫下,不但經受高溫下的劇烈磨損,而且還有熔融氧化鐵的化學侵蝕,適當增加氧化鉻的含量能夠提高磚體的抗化學侵蝕性能。但是實驗證明,如果氧化鉻的加入量超過一定限度,則不利于磚的燒結。確定氧化鉻的加入量為17%~20%比較適宜。細粉加入后,不僅提高了制品在高溫下的化學穩定性,而且對制品的成型和燒結也會產生有利的影響。其細度要求為小于200目的大于90%。
1.3氧化鋁細粉的選擇
為了改善泥料的成型性能,以及提高鉻剛玉平臺磚的體積密度和高溫、常溫強度,加入了適量的氧化鋁超細粉。通過多次實驗,認為氧化鋁超細粉的加入量以5%~10%為宜。
1.4結合劑和添加劑
為了便于磚體的成型,又不至于降低鉻剛玉磚的高溫性能,通過實驗選擇亞硫酸紙漿廢液為結合劑。因為在半干法成型的磚料中,特別是多數是瘠性料磚料中,加入亞硫酸紙漿廢液,能有效地提高磚坯強度,便于運輸和裝窯,確定其比重為1.07,加入量4%左右。由于磚的原料都是瘠性料,成型比較困難,所以選擇羧甲基纖維素為增塑劑,并確定了其加入量為1.5%。因為這種料黏性較大,對磚的耐火性能不會造成負面的影響。
1.5實驗方法
由于這種鉻剛玉平臺磚長期使用在1400℃左右的高溫下,不但經受高溫下的劇烈磨損,而且還有熔融氧化鐵的化學侵蝕,在這種使用條件下,想要使磚的使用壽命有明顯的提高,那么這種磚在高溫下必須有足夠的強度,才能夠經受住強烈機械磨損,所以重點檢測了研制試塊的高溫抗折強度指標。首先把骨料和細粉混合均勻,然后加入到小型混練機中同結合劑進行攪拌,再在400 t摩擦壓磚機上進行成型。成型后試塊尺寸為230 mm×115 mm×65 mm的標準磚。把這些試塊切割成115 mm×115 mm×65 mm和160 mm×40 mm×40 mm的試塊。最后檢測這種磚的常溫耐壓強度和高溫抗折強度,并把這種試塊指標和澆注成型的試塊指標進行對比。通過檢測,澆注成型的鉻剛玉磚高溫抗折強度為0.79 MPa和0.12 MPa,而機壓成型試塊高溫抗折強度為12.23 MPa,明顯大于澆注成型試塊。
2生產工藝
原料的選擇上,電熔白剛玉應該選擇燒結致密、氣孔率低的優質產品,粒度分別為5~3 mm,3~1mm,1~0 mm,首先把180目剛玉細粉和工業氧化鉻細粉和氧化鋁細粉以及添加劑進行混合,制備成混合細粉。混練的主體設備為帶碾輪的攪拌機,其最小轉速為24r/min,加料的順序按照先加顆粒料,攪拌1~2 min,然后加入約一半的結合劑,再攪拌2 min左右,加入混合細粉,再攪拌2 min,最后加入剩余的結合劑,攪拌約5 min就可出料。成型在600 t摩擦壓磚機上進行,成型時由于磚的體積較大,所以特別要遵照先輕后重的成型原則進行,出磚時要輕拿輕放,防止磚體破損。制品放入隧道式干燥器中進行烘干,烘干介質的進口溫度為120℃左右,出口溫度約為50~60℃,烘干后的殘余水分控制在低于1%。把烘干好的磚放在隧道窯內進行燒成,裝車的部位為窯車的中下部,窯的最高燒成溫度為1 500℃,保溫4 h,燒好后磚體呈深褐色。鉻剛玉磚的主要技術性能見表1。
3應用
研制生產的鉻剛玉平臺磚于2015年5月在瓦軸小型軋鋼廠的加熱爐上進行了現場使用,使用部位為推鋼平臺上溫度和磨損最苛刻的部位,并與某廠生產的鉻剛玉磚(材質相同,采用澆注成型方式生產)進行了性能對比。使用后觀察,這種磚的表面侵蝕程度明顯小于對比磚,證明這種磚的耐磨性能優良,有較強的抗氧化鐵的侵蝕性能,能夠滿足加熱爐推鋼部位的使用要求。
4結語
(1)這種機壓成型方式可以生產出常溫、高溫強度都比較高的鉻剛玉磚。這種磚和澆注成型的同種類型的磚相比,具有體積密度高,顆粒分布均勻,能夠克服澆注成型中產生的較大顆粒向下沉積,磚體上部細粉較多的趨向,使磚的組織結構更加均勻。(2)這種新型的鉻剛玉磚由于采用機壓成型,可以使生產周期大大縮短,生產成本有較明顯的降低,并且這種產品的使用性能更加優良。(3)通過在加熱爐上對比使用可以證明,這種新型的鉻剛玉磚有優良的抗化學侵蝕性和抗磨損性能,完全能夠滿足加熱爐的使用要求。