高性能澆注料研究

發布時間：2015/6/11 18:39:48

　　高性能澆注料研究，防爆澆注料是高溫工業生產規模和設備大型化發展趨勢帶動的一種新型耐火澆注料。借助於SEM顯微結構分析、壓汞法孔徑分布分析、碳化法氣體滲透分析和壓差法透氣度測試，研究了單一與複合防爆添加劑對剛玉澆注料組織結構和性能的影響，探討了它們在澆注料中的造孔機理和防爆作用。本文通過物理性能測試、爆裂溫度測試係統地研究了有機纖維、金屬鋁粉和偶氮二甲酰胺及其複合添加對剛玉係耐火澆注料物理性能和防爆性能的影響。在此基礎上優化出新型複合防爆添加劑，研製的鐵溝高性能防爆澆注料在實際中大麵積推廣應用，取得較好經濟與社會效益。

　　通過大量實驗研究與分析，得到了如下結論：

　　1.防爆纖維對耐火澆注料的物理性能有影響，隨加入量的增加，物理性能下降，在較小的加入量範圍內，但已達到防爆所需的加入量，澆注料的強度仍能達到使用要求。防爆纖維熔點以80℃左右、長度8mm左右，加入量0.15%左右，既可以保證穩定的防爆效果，也不大幅度降低澆注料的強度等物理性能；

　　2.複合防爆劑中單一防爆劑的加入量均可降低到一個低的範圍內，可以避免由於其加入量太大造成的對澆注料性能的降低。優化的複合防爆劑組成為防爆纖維0.10wt%、金屬鋁粉0.03wt%和偶氮二甲酰胺0.15wt%。

　　3.偶氮二甲酰胺防爆劑是在澆注體中與水泥分解的氫氧化鈣反應，形成中間化合物，再與水反應形成碳酸鈣和大量氣體，使混合氣體達到一定壓力後，衝破澆注料實體的阻力，形成一係列微細氣體通道後排除澆注體外。留下的貫通氣孔通道，使水蒸氣和濕分沿通道以較小阻力遷移，而不破壞澆注體的實體結構，從而使澆注體抗爆性能提高。在隻加水泥的情況下，它是以吸收氫氧化鈣等分解水泥水化物的方式實現發氣造孔防爆作用的，因而會明顯地降低澆注料的養護強度。

　　4.金屬鋁粉防爆劑是通過澆注體內的堿性離子的催化作用，與水反應生成氫氣。當氫氣達到一定壓力後，衝破澆注料實體的阻力，形成一係列微細氣體通道後排除澆注體外。留下的貫通氣孔通道，使水蒸氣和濕分沿通道以較小阻力遷移，從而使澆注體抗爆性能提高；

　　5.纖維防爆劑是通過在澆注體內相互連接造成網狀，在熱處理後實現貫通氣孔通道，使水蒸氣和濕分沿通道，以較小阻力遷移而不破壞澆注體的實體結構，從而使澆注體抗爆性能提高。纖維造孔特性是適合幾何滲透模型的空間分布，自形消失造孔。在小的加入量下澆注體中通孔提高幅度有限，但當達到一定值後，則是對澆注料滲透性會大幅增加，再提高加入量，滲透性增加幅度又很小了；

　　6.金屬鋁粉和偶氮對澆注料滲透性的提高是一個擴散性分布造孔模型，即在澆注體的邊界上，所造氣孔多，在中心區域，造出的氣孔少，且隨加量的增多，造孔區域越向中心逼近；

　　7.金屬鋁粉的發氣過程對外界條件十分敏感，對鋁粉本身的性能也有很大的依賴。施工和養護溫度、澆注料的酸堿性、鋁粉粒度、加入量等參數決定著發氣時間、發氣速率和總發氣量的變化，同時也決定著對澆注體的結構穩定與破壞。業已發現，方便有效的催化劑是水泥，在沒有其它催化劑的情況下，不加入水泥，鋁粉就不會發氣；當有水泥存在時，其加入量對金屬鋁的發氣過程影響不大。金屬鋁粉在澆注體中的臨界量為0.06wt%左右，超過此值，防爆效果不會提高；

　　8.不同類型的防爆劑，其透氣度的變化有不同的規律：防爆纖維在一定的長度、一定的加入量範圍內，透氣度數值隨其長度的增大、加入量的提高而線性增加；而金屬鋁粉、偶氮則是在一個臨界加入量以後的一定範圍內，透氣度值基本恒定。對於防爆纖維而言，其臨界值為幾何滲透的相變閥值，而對鋁粉和偶氮而言，其臨界值為反應產生氣體壓力與澆注料阻力的平衡點；

　　9.偶氮二甲酰胺的加入對防爆效果有益，但同時對澆注料性能有害，隨著加入量的增加，防爆效果越來越好，澆注料性能越來越差。因此其加入量以能夠滿足防爆要求為限，即使在0.14-0.16wt%之間，已經有很好的防爆效果；

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