硅线石在耐火可塑料和耐火喷涂料中的应用
发布日期： 2020-07-22 10:36:43 阅读量（485） 作者：硅线石是一种高温变质矿物，常见于火成岩与泥质岩石接触带，晶体呈针状或柱状，集合体呈放射状或纤维状，属斜方晶系，颜色一般呈灰绿色、浅绿色、灰黄色、浅黄色、褐色、浅褐色、白色或无色，有韧性。硅线石熔点为1850℃，密度3。23~3。27g/em，硬度6。5~7。5，热膨胀系数较低，化学成分较纯，杂质含量很少，化学性质非常稳定，不溶于水和酸，对金属及玻璃熔体熔渣的抗侵蚀性能好，具有良好的抗热震性、抗渣侵蚀性、机械强度、耐磨性、抗化学腐蚀性和较高的耐火度。
可塑料
可塑料是由一定级配的耐火骨料、粘土细粉、水及化学结合剂按照一定比例经过充分混炼而成的泥坯状或泥团状的具有一定粘性和可塑性的不定形耐火材料，主要作为冶金工业中的各种加热炉、烧结炉、退火炉、均热炉、电炉顶等的衬体材料使用。传统的普通高铝质可塑料高温体积稳定性差，易剥落，因而造成炉衬整体结构破坏。而硅线石质可塑料具有高温强度大、抗热震性好、不易剥落等特点，可大大延长窑炉的使用寿命。
王日东以矾土、硅线石和粘土为原料，以磷酸为结合剂，以草酸为隐蔽剂，研制出一种高温强度大、抗热震性好的磷酸盐结合硅线石质高级耐火可塑料。结果表明：在高温下，可塑料中硅线石产生的膨胀抵消了粘土等原料产生的收缩，提高了材料的体积稳定性。此外，可塑料中引入硅线石后，还提高了材料的抗渣性和抗热震性。随着硅线石加入量的增大，可塑料的荷重软化温度提高，抗热震性提高，烧后线变化由收缩转变为膨胀，且膨胀越来越大，但气孔率、体积密度、常温耐压强度变化不明显。将研制的该硅线石质可塑料应用于黑龙江省鸡西煤机厂的1t钢水包，该可塑料的使用寿命比原来的粘土衬砖提高6倍以上;应用于第一汽车集团公司铸造厂的铁水包，该可塑料的使用寿命比原来可塑料的提高50次;应用于大连铸钢厂5t炼铁工频炉，该可塑料可以承受严重的铁水渣浸蚀和剧烈的高温铁水冲刷，使用寿命比原先的高铝砖提高了4倍。钢包常常用于炼钢厂、铸造厂，在平炉、电炉或转炉前承接钢水、进行浇注作业，影响其使用寿命的关键因素是包衬砌筑所用耐火材料的体积稳定性。
俄罗斯的马格尼托哥尔斯克钢铁股份有限公司及亚速钢铁厂采用高铝捣打料作为钢包内衬，但在第2次及第3次浇钢时，内衬上出现收缩性裂纹，导致其使用寿命降低。为此，俄罗斯的科研工作者以烧结铝土矿、粘土和硅线石等为原料，研究了硅线石对可塑料性能的影响。结果表明：烧成温度由1560℃提高至1680qC，随着硅线石含量的增加，可塑料的膨胀率先增大后减小，当硅线石加入量w(硅线石)>8%时，可塑料的体积密度明显下降。在高铝捣打料中引入适量的硅线石可增加材料的体积稳定性，有利于提高钢包内衬的使用寿命。对于钢水炉外精炼所用钢包内衬耐火材料通常是用乌克兰耐火材料研究院早些研制的用天然原料蓝晶石和中国矾土熟料制备的高铝可塑料。就俄罗斯而言，高铝原料缺乏，因此采用不很缺乏的蓝晶石一硅线石精矿代替中国矾土熟料具有现实意义。
维尔赫聂德涅普罗夫斯克矿山机械公司生产出蓝晶石一硅线石精矿，并以此精矿部分替代中国铝矾土，制备出高铝可塑料。结果表明：用粉状蓝晶石一硅线石精矿取代可塑料中的中国矾土熟料(25%以下)时，试样的耐压强度提高0.5~1.0倍，这是由于蓝晶石一硅线石精矿中存在有烧结活性较大的小颗粒，以及在蓝晶石一硅线石精矿含量较高的烧成试样内存在有大量的玻璃相。因此，用颗粒状和粉状蓝晶石一硅线石精矿可以部分替代中国矾土熟料制备可塑料。维里柯阿纳多利斯克耐火材料公司生产上述组成的可塑料(约15000t)时，可每年节约4000t中国矾土熟料;谢米鲁基耐火材料厂生产可塑料(约55000t)时，可每年节约14000t中国矾土熟料。
喷涂料
喷涂料是一种利用气动工具以机械喷射方法施工的不定形耐火材料，可作为冶金、水泥、石化等工业窑炉的内衬材料。钢水模铸过程中，锭模消耗介于每吨钢13~40，在底盘一锭模系统中，底盘是最易损坏的，在铸钢时，钢锭易与底盘、锭模出现粘焊现象，导致损耗增大，钢锭装炉温度下降。为了防护锭模和底盘工作面的损坏，曾采用大直径钢塞、金属板石墨垫方法，但效果并不佳。为此，前苏联科研人员以蓝晶石、硅线石、硅胶等为原料，在每次浇钢前，向100~320℃的底盘工作面喷涂一层耐火材料。结果表明：采用耐火材料涂层防护的锭模的平均使用寿命为60.7次，底盘寿命延长2~3倍。在底盘和锭模工作面喷涂硅胶为基的蓝晶石一硅线石精矿涂层后，不增大非金属夹杂对钢的污染度，此外还可改善车间的劳动条件，提高热送温度，减少粘钉数量。
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