Огнеупорные материалы
Литой огнеупор, армированный стальными волокнами, представляет собой неформованный огнеупорный материал, получаемый путем добавления определенной доли стальных волокон к высокопрочным огнеупорным заполнителям, мелкодисперсным порошкам и связующим веществам. Его ключевая характеристика заключается в значительном улучшении термостойкости, трещиностойкости и ударной вязкости материала за счет равномерного распределения стальных волокон в матрице. Эта композитная структура придает литому огнеупору, армированному стальными волокнами, превосходные механические свойства в условиях высоких температур, что делает его особенно подходящим для футеровки промышленных печей, подверженных резким перепадам температуры и механическим воздействиям.
Промышленные печи, такие как вращающиеся печи, печи для обжига извести, сталелитейные печи и печи для плавки стекла, подвергаются воздействию экстремально высоких температур (обычно превышающих 1300℃), химической эрозии, выщелачиванию материала и частым термическим циклам во время работы.
Сталеволоконные огнеупорные смеси в основном состоят из огнеупорных заполнителей (таких как корунд, муллит, боксит), ультрадисперсных порошков (таких как микропорошок оксида алюминия, микропорошок диоксида кремния), связующих веществ (таких как фосфат, алюминат кальция) и стальных волокон. Количество добавляемых стальных волокон обычно составляет от 1% до 3%, при этом их длина в основном составляет от 6 до 15 мм, а диаметр — от 0,3 до 0,8 мм. При высоких температурах стальные волокна не только выступают в качестве армирующего ?каркаса?, но и образуют сетевую структуру внутри материала, эффективно предотвращая распространение трещин. Когда печь подвергается термическому удару или чередованию высоких и низких температур, стальные волокна поглощают энергию, замедляя распространение трещин и значительно повышая термостойкость материала. Кроме того, стальные волокна не плавятся полностью при высоких температурах, а сохраняют определенную прочность, что дополнительно повышает общую стабильность материала. Типичные области применения армированных стальными волокнами литых смесей в промышленных печах . В сталелитейной промышленности армированные стальными волокнами литые смеси широко используются в зонах, подверженных сильному воздействию высоких температур, таких как устья конвертеров, разливочные желоба и шлакопроводы, эффективно снижая отслаивание и утечки, вызванные термическим напряжением. В цементной промышленности он используется в зонах предварительного нагрева вращающихся печей, печах разложения и охладителях, значительно увеличивая время непрерывной работы печи. В области выплавки цветных металлов, например, для футеровки печей для выплавки меди, свинца и цинка, армированные стальным волокном литые смеси, благодаря своей превосходной устойчивости к эрозии расплавленного металла и термическим ударам, значительно снижают частоту технического обслуживания и затраты на остановку производства. Кроме того, в критически важных зонах, таких как плавильные ванны, арки и каналы в стекольной промышленности, этот материал также демонстрирует превосходную химическую стойкость и структурную целостность, обеспечивая стабильность производства стекла и качество продукции.
Изготовление армированных стальным волокном литейных смесей должно строго соответствовать стандартизированным процедурам, чтобы гарантировать соответствие конечных характеристик стандартам. Во-первых, основание должно быть чистым, без пыли и масла, и должным образом предварительно увлажнено, чтобы предотвратить чрезмерное поглощение воды, влияющее на затвердевание.
С развитием интеллектуальной и экологически чистой трансформации в отечественной промышленности спрос на высокоэффективные огнеупорные материалы продолжает расти.
Высококачественные огнеупорные материалы на основе стального волокна должны соответствовать нескольким ключевым показателям производительности.
Прочность на изгиб при комнатной температуре обычно составляет не менее 8 МПа, а прочность на сжатие при комнатной температуре может достигать 60–80 МПа; прочность на изгиб при высоких температурах (1100℃) должна поддерживаться выше 6 МПа; объемная плотность должна составлять от 2,8 до 3,2 г/см3, а пористость должна контролироваться в пределах от 15% до 20%. Основным показателем прочности является термостойкость, обычно проверяемая 10 циклами охлаждения водой при 1100℃, при этом образец не должен разрушаться или демонстрировать значительного отслаивания. Кроме того, скорость линейного изменения (1300℃ × 24 часа) должна находиться в пределах ±0,5% для обеспечения стабильности размеров конструкции печи.
В соответствии с целями ?двойного углеродного следа? отрасль огнеупорных материалов ускоряет свою трансформацию в сторону ?зеленого? производства.
Экологические преимущества сталефиброцементных смесей проявляются в нескольких аспектах: во-первых, в качестве сырья в основном используются переработанные ресурсы из промышленных отходов, такие как плавленый глинозем и переработанная алюминиевая зола, что снижает потребление первичных минералов; во-вторых, отсутствует пылевое загрязнение во время строительства, и литье может производиться на месте, что снижает выбросы углекислого газа при транспортировке и монтаже; в-третьих, длительный срок службы, в среднем более 5 лет, что значительно превосходит срок службы традиционных материалов, снижая частоту замены и образование отходов. Некоторые передовые предприятия внедрили низкоуглеродистые связующие системы, такие как фосфат магния и полимерно-модифицированные связующие, для эффективной замены энергоемкого алюминатного цемента. В будущем, с развитием системы циркулярной экономики, сталефиброцементные смеси будут продолжать развиваться в направлении ?нулевых отходов, низкого энергопотребления и возможности вторичной переработки?, становясь одним из ключевых материалов, поддерживающих развитие ?зеленой? промышленности.