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絕熱材料,使用溫度是1450,導(dǎo)熱系數(shù)很低,熱穩(wěn)定很好,主要用在實(shí)話行業(yè),冶金行業(yè),鋼鐵行業(yè)。導(dǎo)熱系數(shù)極低,耐火溫度高,可直接用作爐墻內(nèi)襯,既是耐火層又是保溫層,在中高溫度替代氧化鋁材料,可顯著降低爐墻厚度,減少墻體蓄熱量,保溫節(jié)能效果好。尤其對(duì)還原性氣氛高溫抗侵蝕具有非常好的優(yōu)勢(shì)!材料使用壽命大幅提高。
六鋁酸鈣化學(xué)式CaO·6Al2O3,即由一個(gè)氧化鈣和六個(gè)三氧化二鋁構(gòu)成,是氧化鈣三氧化二鋁系化合物中鋁含量zui高的,簡寫CA6。本技術(shù)所合成的CA6材料是輕質(zhì)和半重質(zhì)的六鋁酸鈣骨料。
一 CA6純物質(zhì)的基本性質(zhì)
1理論密度:3.38g/cm3
2無水化特性。
3熔點(diǎn):>1850℃,因而是一種優(yōu)良的高溫材料。
4熱膨脹系數(shù):8.0×10﹣6與剛玉(Al2O3):8.6×10﹣6接近,可以以任何比例摻入剛玉澆注料搗打料等不定性耐火材料中使用,以期改善這些材料的某些性能。
5低導(dǎo)熱性。
本技術(shù)1.2 g/cm3的CA6絕熱磚可與0.6 g/cm3的傳統(tǒng)輕質(zhì)絕熱莫來石磚導(dǎo)熱系數(shù)相當(dāng)。且前者在常溫到高溫(1200℃)范圍內(nèi)保持較低水平。1200℃以上其導(dǎo)熱系數(shù)可與耐火纖維制品媲美。
6高溫體積穩(wěn)定性
通過1510℃24小時(shí)保溫本技術(shù)合成料,測(cè)定體積變化率,結(jié)果為0。
二本技術(shù)產(chǎn)品及性能指標(biāo)
CA6骨料目前全球僅美國鋁業(yè)一家生產(chǎn),出自其印度工廠。CA6耐火絕熱制品為本技術(shù)獨(dú)創(chuàng),全球首例。美國鋁業(yè)CA6骨料兩種牌號(hào):重質(zhì)骨料,商品名博耐特,輕質(zhì)骨料商品牌好SLA-92。迄今為止,有關(guān)CA6材料的試用結(jié)論均出自美國鋁業(yè)的這兩種材料的使用實(shí)踐。
本技術(shù)CA6骨料技術(shù)指標(biāo)如下表:
項(xiàng)目 | Ⅰ | Ⅱ | Ⅲ | 備注 | |
體積密度 (dencity)g/cm3 | 0.8 | 1.0 | 1.2 | 純CA相 | |
耐壓強(qiáng)度 (ccs) Mpa | ﹥1.5 | 1.5-3.0 | 3.0-7.0 | ||
導(dǎo)熱系數(shù) W/mk | 200℃ | 0.16 | 0.17 | 0.20 | |
400℃ | 0.18 | 0.20 | 0.22 | ||
600℃ | 0.20 | 0.22 | 0.24 |
注: 1以上三種牌號(hào)骨料可按用戶需求提供粒度級(jí)別
2所列指標(biāo)是以合成的塊體材料為樣品測(cè)得
3除過三種密度牌號(hào)外,還可根據(jù)用戶需求生產(chǎn)其他密度的骨料
三應(yīng)用
(一)冶金行業(yè)
1 鋼包蓋
采用0.6 g/cm3左右的CA6絕熱制品代替纖維制品用于鋼包蓋內(nèi)襯,可滿足溫度驟降引起的熱沖擊對(duì)材料的要求,CA6除了比纖維制品絕熱性能優(yōu)良外還具有纖維沒有的機(jī)械強(qiáng)度。包蓋頻繁移動(dòng),機(jī)械碰撞對(duì)材料的損壞也是降低壽命的主要因素。
2 鋼包包壁保溫
鋼包保溫在冶金行業(yè)一度成為技改熱點(diǎn),是節(jié)能降耗擴(kuò)展利潤空間和提升鋼材質(zhì)量的攻關(guān)措施。在鋼包耐火砌體與鋼殼之間加一層納米板(一種超輕耐火纖維制品),使用初期,效果非常顯著,鋼包外壁溫度降至170度以下。隨著使用時(shí)間延長,外壁溫度迅速升高,回復(fù)的原來的狀況,與加設(shè)納米板之前幾無差別。研究發(fā)現(xiàn),納米板在剛使用時(shí),效果好隨后變差的原因是纖維在高溫使用過程中不可避免的發(fā)生晶體發(fā)育長大導(dǎo)熱系數(shù)急劇上升保溫性變差,另一種風(fēng)險(xiǎn)就是納米板強(qiáng)度低,其中主要成分耐火纖維是可壓縮的柔性材料,在鋼包工作時(shí),上百噸得鋼液產(chǎn)生的靜壓力作用于鋼包耐火磚砌體,再傳遞與納米板,納米板受壓變形,從而使得耐火磚砌體失去支撐,產(chǎn)生徑向裂縫而損壞,嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成穿包事故。
3 在加熱爐上的使用
加熱爐是軋鋼的關(guān)鍵設(shè)備,多鋼種要求爐溫變化非常頻繁,這就要求爐體各部位的耐火保溫材料具有良好的耐熱沖擊性和高溫穩(wěn)定性。傳統(tǒng)莫來石磚在這種情況下使用經(jīng)常發(fā)生斷裂掉角現(xiàn)象,導(dǎo)致爐況變差,停爐維修頻繁。CA6絕熱制品使用實(shí)驗(yàn)表明,作為加熱爐爐頂無大修壽命在一年以上。
4 水口絕熱涂料
采用CA6基涂層材料處理連鑄侵入式水口,代替纖維包扎材料,厚度比原來減少一半,保溫效果和使用次數(shù)均到達(dá)*水平。
5 熱風(fēng)爐球頂保溫,熱風(fēng)管道保溫。
(二)在陶瓷工業(yè)中的應(yīng)用
1 陶瓷窯窯車臺(tái)面
隨著技術(shù)不斷改進(jìn),陶瓷燒成周期越來越短,快速燒成,幾乎每周停窯一次。窯車臺(tái)面耐火材料在承受產(chǎn)品的重量的同時(shí)要經(jīng)受急冷急熱沖擊,使用條件極其苛刻。臺(tái)面材料迅速損壞,維修頻繁。CA6輕質(zhì)澆注料整體窯車臺(tái)面可承受室溫到1200℃每周數(shù)次的快速升降溫,比傳統(tǒng)莫來石材料臺(tái)面壽命高出15個(gè)月以上。
2 CA6制品代替剛玉空心球磚在陶瓷輥道窯使用,更顯優(yōu)良的抗堿性和抗還原氣氛特性。
(三)在玻璃工業(yè)中的應(yīng)用
現(xiàn)代玻璃窯爐采用富氧燃燒技術(shù)后,窯溫大幅提高。熔池頂碹磚由硅磚改換成尖晶石磚,絕熱層界面溫度高達(dá)硅酸鋁保溫材料的臨界值,加之玻璃液的堿侵蝕對(duì)材料的損毀更為嚴(yán)重。而CA6材料使用溫度與剛玉空心球制品相當(dāng),但比剛玉材料抗堿侵性好,是現(xiàn)代玻璃熔池的理想保溫材料。
(四)在石化工業(yè)中的應(yīng)用
1 還原性CO和H2是石化窯爐中經(jīng)常存在的氣氛。在此氣氛中,內(nèi)襯材料極易被還原氣體侵蝕。通常在石油裂解爐、乙烯裂解爐、反應(yīng)釜采用氧化鋁空心球制品作為內(nèi)襯,材料中的主要成分Al2O3與H2和CO的反應(yīng)比CA6的反應(yīng)自由能低,更易發(fā)生,是材料損毀的主因。德國技術(shù)人員測(cè)定了CA6基澆注料在此環(huán)境中的使用,結(jié)果顯示,在H2和CO中1400℃連續(xù)恒溫14天,體積變化僅為0.3%,是剛玉材料無法達(dá)到的。導(dǎo)熱系數(shù)比剛玉空心球制品低兩倍以上。因此CA6材料是石化爐窯有前途的替代材料。
2 CA6基澆注料在上述環(huán)境測(cè)試,結(jié)果證明:540℃預(yù)燒后,抗CO侵蝕性為A級(jí),1095℃預(yù)燒后為B級(jí)。
(五)潛在應(yīng)用
1 水泥窯耐堿澆注料
目前五級(jí)旋風(fēng)預(yù)熱器采用的耐堿澆注料,體密大約在2.0左右,每年維修一次,中等窯每次需要一百多噸耐堿澆注料。旋風(fēng)器的熱能來源于dd爐余熱,碳酸鹽在此進(jìn)行預(yù)分解,以提高熟料產(chǎn)率,因此材料的導(dǎo)熱性也至關(guān)重要。絕熱性好耐堿強(qiáng)的Ca6材料更適合在此條件下使用
2 鋁基不定性材料的輕量化
Ca6材料與鋼液的親潤性差,一定孔隙和合適的孔徑的多孔骨料可以直接接觸熔液而抗侵蝕性能也能保證,摻入到剛玉或者尖晶石澆注料中有兩個(gè)好處,一可減小材料的體積密度,實(shí)現(xiàn)材料的輕量化,這是耐火材料的發(fā)展趨勢(shì)。二是降低了材料的導(dǎo)熱系數(shù)。更好的保溫性能無疑對(duì)鋼液的各項(xiàng)工藝性能具有較好的保障。重量減輕可大大降低耐火材料的制造和物流成本。
3 ca6材料耐火度高,導(dǎo)熱系數(shù)極低,其澆注料或者輕質(zhì)制品,可在許多情況下下代替莫來石質(zhì),空心氧化鋁球等絕熱材料,而且比這些材料性能更優(yōu)異,實(shí)用壽命長。因此可改寫絕熱材料的種類格局,也就是說未來硅酸鋁絕熱材料將會(huì)被導(dǎo)熱更低,各方面性能更優(yōu)異的含鈣材料所取代。
4 其他新用途
除過優(yōu)異的隔熱性能外,ca6還具有一系列其他有益的技術(shù)性能,如與含氧化鐵的熔渣形成固溶體的范圍大??箟A性強(qiáng),在許多多元系中有較低的溶解性。目前的研究表明,ca6的這些特性在鋼鐵,玻璃窯及石化等行業(yè)的應(yīng)用均達(dá)到理想效果,具有非常廣闊的應(yīng)用范圍和前景