耐火澆注料襯體經(jīng)澆注、養(yǎng)護(hù)后需要進(jìn)行烘烤,以排出襯體的自由水和化合水,方可投入生產(chǎn)使用。避免在高溫使用中,襯體開(kāi)裂或剝落,影響使用壽命,進(jìn)而停爐維修,耗時(shí)耗力。
耐火澆注料的爆裂通常被認(rèn)為是蒸汽壓力導(dǎo)致的,而根本因素卻在熱應(yīng)力的層面做為耐火澆注料生產(chǎn)廠家德仁耐材對(duì)此進(jìn)行了分析并提出防爆措施。
影響澆注料爆裂的因素較多,如加水量、透氣性、坯體的殘存水分、強(qiáng)度、升溫制度、構(gòu)件結(jié)構(gòu)等。有關(guān)澆注料爆裂的研究也多是圍繞這幾方面展開(kāi)的,研究發(fā)現(xiàn),快速烘烤或初次使用過(guò)程中澆注料內(nèi)部水分蒸汽形成的水蒸氣是澆注料爆裂的直接原因,而澆注料在烘烤或初次使用過(guò)程中因承受熱沖擊而產(chǎn)生的熱應(yīng)力則為重要的間接原因與推動(dòng)力。其原因如下:
蒸汽壓力導(dǎo)致爆裂的原因
關(guān)于蒸汽壓力導(dǎo)致耐火澆注料爆裂的要點(diǎn)是,澆注料中的水分在高溫下蒸發(fā),如果澆注料透氣性差或加熱速率過(guò)快,產(chǎn)生的蒸汽無(wú)法及時(shí)排出而在澆注料內(nèi)部聚集形成高壓蒸汽當(dāng)蒸汽壓力超過(guò)澆注料的極限強(qiáng)度時(shí),澆注料將發(fā)生爆裂。影響水蒸氣壓力致爆的主要影響因素有水蒸氣壓力、水(氣)排除方式、以及澆注料坯體的強(qiáng)度、內(nèi)部結(jié)構(gòu)和透氣度。
為此我們對(duì)低水泥澆注料和超低水泥澆注料在脫水后進(jìn)行了分析指出:隨著水泥含量減少,澆注料中水泥水化產(chǎn)物的分解溫度從300℃降至200℃,低水泥澆注料在200℃吸熱明顯,超低水泥澆注料則無(wú)明顯吸熱,指出升溫速率及水泥初始水化條件對(duì)澆注料烘烤安全起決定作用。經(jīng)過(guò)采用灰色分析系統(tǒng)對(duì)澆注料的氣孔參數(shù)與澆注料的熱導(dǎo)率、強(qiáng)度及其透氣度等性能之間的關(guān)系做了研究指出100μm以下的孔徑對(duì)澆注料的強(qiáng)度影響顯著,且氣孔參數(shù)與強(qiáng)度間的關(guān)聯(lián)度隨熱處理溫度不斷變化。
熱應(yīng)力導(dǎo)致的爆裂
另外在如何提高澆注料的抗爆裂性上,很多人認(rèn)為澆注料的爆裂原因就是蒸汽壓力大,而在提高抗爆裂性的工作上則主要研究了提高澆注料的透氣度,不定型耐火澆注料的結(jié)構(gòu)和低溫性質(zhì)的混凝土非常相似。經(jīng)過(guò)測(cè)試混凝土大料塊在單面快速加熱過(guò)程中的內(nèi)部蒸汽壓力最大值小于4MPa。爆裂時(shí)蒸汽壓力為2.1MPa。而測(cè)得澆注料加熱時(shí)的最大蒸汽壓力小于2.5MPa。熱應(yīng)力破壞很少被看做是澆注料爆裂的成因,但它在涂層及與澆注料相似的混凝土的爆裂中應(yīng)用較多且成功。在經(jīng)過(guò)快速升溫過(guò)程中,材料一方面經(jīng)受水分快速蒸發(fā)而形成的蒸氣蒸氣壓力,同時(shí)也承受著熱沖擊產(chǎn)生的熱應(yīng)力。在快速加熱過(guò)程中,材料表面溫度高,內(nèi)部溫度低,表面的熱膨脹受到內(nèi)部的約束而產(chǎn)生高的熱應(yīng)力,從而導(dǎo)致裂紋的形成,這是高溫爆裂產(chǎn)生的本質(zhì)因素。而蒸汽壓力只是作為爆裂的“觸發(fā)”因素并不能起到擴(kuò)展裂紋的作用。
總結(jié):雖然耐火澆注料抗爆裂的預(yù)防加入抗爆裂纖維、超微粉等方面也已取得相當(dāng)成就,但還是有一定的局限性。
關(guān)于澆注料中蒸汽壓力在整個(gè)烘烤過(guò)程中的變化、蒸汽壓力的作用形式、蒸汽壓力與爆裂的關(guān)聯(lián)性還需更多實(shí)驗(yàn)才能得出結(jié)論。
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