1. 棕刚玉作为原料的优势
棕刚玉(主要成分Al₂O₃ ≥94.5%)具有:
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高耐火度(≥1850℃)
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高硬度与耐磨性
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优异的体积稳定性(低热膨胀系数)
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良好的化学惰性(抗酸、碱性渣侵蚀)
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高强度
这些特性使其非常适合用于制备高温、高磨损、抗侵蚀部位的捣打料,如高炉炉缸、电炉炉底、铁水包、钢包底部等。
2. 捣打料生产关键步骤与配方设计
A. 原料选择与级配
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骨料:以棕刚玉颗粒为主。
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粒度级配:采用多级配(如粗颗粒 3-5mm,中颗粒 1-3mm,细颗粒 0-1mm),实现最紧密堆积,减少气孔率,提高捣打密度。
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基质粉体:
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棕刚玉细粉(200目、325目):填充骨料间隙。
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活性添加剂:
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α-Al₂O₃微粉:提高中高温强度,促进烧结。
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硅微粉(SiO₂微粉):填充纳米级孔隙,提高流动性、施工致密性和常温强度。
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结合剂:决定捣打料的结合体系。
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结合体系(关键选择):
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化学结合:最常用。
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磷酸/磷酸盐(如磷酸二氢铝):提供优异的常温和中温强度,需经困料(陈化)过程,使反应充分。
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硫酸盐:成本较低。
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水玻璃(硅酸钠):气硬性,但高温性能稍逊。
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水合结合:
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纯铝酸钙水泥:加入少量(通常3-8%)作为促硬剂,提供早期强度。用量需严格控制,过多会降低高温性能。
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有机结合(用于中低温干燥):
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沥青、树脂:提供碳结合,增强抗熔渣渗透性,但施工烟气大。
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B. 典型配方示例(电炉炉底捣打料)
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棕刚玉骨料(3-5mm):35%
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棕刚玉骨料(1-3mm):25%
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棕刚玉细粉(≤0.1mm):20%
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α-Al₂O₃微粉:5%
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硅微粉:3%
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结合剂:磷酸二氢铝溶液(外加约5-7%)
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添加剂:防缩剂(如蓝晶石细粉)、烧结剂(如TiO₂微粉)等适量。
C. 生产工艺流程
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配料:按设计配方精确称量各级颗粒、粉体和添加剂,干混均匀。
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混练:在强制式混炼机(如碾轮式混砂机)中进行。
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先干混:使各级骨料、粉体均匀分布。
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再加结合剂湿混:缓慢加入液体结合剂,混练至物料呈“手捏成团,松开不散”的松散塑性状态。这是捣打料混练的关键终点判断。
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困料(陈化):对于磷酸盐结合体系,混练好的料需在密闭容器中存放8-24小时。目的是让磷酸盐与活性物质充分反应,排除气体,提高施工性能和最终强度。
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包装:困料后的物料用防潮袋密封包装,防止吸潮或失水。
3. 施工与应用核心要点(与生产紧密相关)
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施工准备:施工面清洁干燥,有时需涂刷防渗透剂。
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布料与捣打:
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分层布料,每层厚度不超过150-200mm。
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使用风镐或电动捣锤逐点均匀捣实,直至表面泛浆、密度显著提高。两次布料层间需打毛以增强结合。
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养护与烘烤:
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自然养护:根据结合剂类型养护12-48小时。
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关键烘烤制度:必须制定并严格执行缓慢升温的烘烤曲线,特别是100-350℃阶段,以充分排除物理水和化学结合水,避免产生蒸汽压导致衬体开裂或爆裂。
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4. 性能调整方向
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提高抗侵蚀性:增加棕刚玉纯度(如用致密刚玉或白刚玉部分替代),优化级配。
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提高热震稳定性:引入部分板状刚玉,或添加适量锆英砂、碳化硅。
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调整施工性:通过改变结合剂种类和用量、添加塑化剂(如木质素磺酸盐)来调节。

5. 注意事项
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水分控制:结合剂和外加水的总量需精确控制,过多会导致孔隙率高、强度低;过少则难以捣实。
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防潮:成品捣打料必须严格防潮储存。
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安全:使用酸性结合剂时,需注意操作人员防护。
总结来说,用棕刚玉生产耐火捣打料是一项系统工程,核心在于:
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合理的颗粒级配设计(实现最大堆积密度)。
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选择与使用条件匹配的结合体系(平衡常/高温性能)。
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严格的混练与困料工艺控制。
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配套科学的施工与烘烤制度。


