提高匣钵耐火材料使用寿命的途径.doc

提高匣钵耐火材料使用寿命的途径凳雷器,2o00年第l期(总第173期)文章编号:10038337(2000)010030-05b4提高匣钵耐火材料使用寿命的途qi1s1(绍市管道煤气公司,浙江绍31000)i摘要:探讨1某些生产i艺因素对匣钵耐火材料使用性能的影响;介绍1几种性能优良的匣钵耐火材料的配方.关键词:耐火材料;匣钵;生产i艺中圉分类号:tq1757文献标识码:b1引言匣钵耐火材料在使用过程中,需经受高的机械强度和热负载的作用,所以它必须具有高的热稳定性和荷重软化温度.在长时间高温使用下应具有一定的化学稳定性和尺寸稳定性,且耐火材料价格不宜过高.为了制备性能良好的匣钵,提高它的使用寿命.本文从生产实际出发将阐述某些工艺因素对其性能的影响,井介绍几种性能优良的匣钵耐火材料的配方.2生产工艺对匣钵耐火材料性能的影响在制备匣钵的工艺过程中.压制粉的均匀性对匣钵性能有一定影响.而压制粉的均匀性,依赖于在搅拌机中的混合时间,为此我们在40升z形搅拌机中对配合料粉进行5rain,lomin20rain,40rain,60mn和80min搅拌混合试验,以研究搅拌时间对压制粉均匀性和压制成型的试样性能的影响.通过试验确定,增加搅拌时间,压制粉均匀度得到改善,且堆积密度增加.当搅拌时间60min80min,坯体的堆积密度增加达收稿日期:l99909一l2到最大值,压制成坯体密度比搅拌5mlnlomn的要增加33.5.压制粉料的压缩系数与搅拌时间成反比例,对于搅拌5rain时间压制粉的压缩系数比搅拌80rain压制粉压缩系数要大35.生产实践也证明了压制粉性质改善,大大提高了成型半成品强度和密度,井且烧成制品具有均匀结构.试验表明,搅拌时间为lomin15rain是不够的,短的搅拌时闻,导致压制粉的各组份配置不均匀,特别是粘土原料在压制粉中常常发现不均匀配置.它往往在压制粉中以太尺寸单独的凝聚颗粒存在.有时以单独块状物,甚至以巨大烧结块存在.结果在搅拌混合过程中.大部分熟料颗粒被粘土层涂覆不够,则导致成型质量不好.即成型的坯体密度不好,从而影响匣钵的机械强度.坯料的均匀性不好,也导致在干燥和烧成过程中,制品不均匀收缩,形成微裂纹和内应力,从而降低强度.为了获得质量好和在成分上均匀的匣钵,必须使成型的坯料内各组份均匀配置,为此压制粉料在搅拌机中必须混合均匀.实验表明:采用干的或欠烧的熟料,从避瓷材电衬锌臣径州2000年第1期(总第173期)电瓷避雷器?3l?粘土组份中剧烈吸收水分,形成坯体裂纹,特别是采用没有陈腐新制备的压制粉料,大大降低匣钵的使用寿命.在实际生产中发现,现行方法制备匣钵坯料缺点在于:粘土没有来得及完全在水中化开,由此制得的匣钵成型料没有充分获得可塑性.因此.我们将粘土预先制成粘土悬浮液,在粘土悬浮液中加入细颗粒熟料或者细磨的铝氧土通过对新成型坯体和干燥以后坯体的各种性能(包括坯体密度,可压制性,压缩系数,松散性)及烧成的试样性能(密度,吸水性,煅烧收缩烧成试样的热稳定性)的研究及对烧成试样进行x一射线分析和岩相分析表明,以悬浮液(泥浆)形式引入粘土到成型坯料中,成型坯料配置撮均匀.在悬浮液中再加入熟料和铝氧土,在搅拌过程中熟料和铝氧土还可以对粘土起到增进研磨作用,采用这种方法使粘土均匀配置到熟料中,并且使每一个颗粒上都覆盖上粘土层.用这样的坯料压制成的试样,具有最好的性能.岩相分析和x一射线相分析确定:采用这样的坯料烧成试样具有撮大含量的莫来石相,撮小含量的方石英.匣钵的机械强度,荷重软化温度和耐火度与材料的结晶结构有很大关系,很显然与烧成制度有直接关系.根据我们试验和岩相x一射线分析可以确定:在原定工厂实际烧成温度下,匣钵耐火材料主体是未分解的粘土质物质,只有个别区域是莫来石品棱,当烧成温度提高3o,发现莫来石晶体增加,当烧成温度提高50c6o,其匣钵中奠来石古量达到了4o4l百,这说明,适当提高烧成温度,可以提高烧成匣钵内莫来石相含量.增加烧成最高温度下的保温时i可,也能改善匣钵的结构(见表1).从表l可以看出:随着在最终烧成温度下保温时间延长,主要结品相奠来石从4l表1保温时间与匣钵成分结构试样最高烧保温莫来石编号成温度时间含量方石英石英113501h41135213504h5045增加到50.而方英石含量从l3减少到4.根据sio多晶转变规律,在18o”(227oc范围内加热,方石英会发生晶形转变.因此匣钵在使用条件下.方石英往往会发生多次晶形转变,从而伴随匣钵的体积产生变化,使匣钵使用寿命降低.此外石英晶形转变,也伴随体积增加.严重导致匣钵碎裂因此,在匣钵中应尽量降低石英和方石英的含量.对于获得性能良好的匣钵必须使烧成制度能保证制品完全莫来石化,尽量使方石英和石英含量降低到最低含量所以,目前某些生产匣钵厂家,最终温度下保温时间已延长到4h6h在高温使用过程中.匣钵结构中不可能形成二次莫来石.一般讲匣钵的烧成温度应比它的使用温度要高,在比较低的温度下烧成匣钵,使用过程中会产生补充收缩,因而使匣钵产生变形和破坏匣钵质量与成型方法有直接关系,现在众多的生产单位成型匣钵主要方法是在普通金属压摸中采用轴向施压成型,采用这种成型方法对于成型相对高度不大的制品是合宜的,而对于成型相对高度大的制品对质量影响很大.实际上,在压制匣钵时,具有大的压力损耗,即随着制品高度增加,密度降低,从而使成型制品在底部密度不均匀,或者底和壁密度不一样.撮有效的成型方法采用似等静压制方法.采用该方法不仅可消除压制不均匀性.而且还可以消除轴向压制引起的成型坯体的结构各向异性.该成型方法不仅工艺简单,而且它保证坯体在三个方向压制的均匀性.似等静压制是采用静压法同样的液压机,仅仅对模具结构进行了改进.采用似等静压制方法制得的匣钵在生产电瓷避雷器2000年第1期(总第173期)实践中使用表明:它比静压挂制得匣钵使用寿命提高了近一倍.并且采用似等静压制可以获得薄壁匣钵,例如壁厚12ram代替l7.5ram.采用似等静压制还可以实现压制过程机械化和自动化3几种性能优良的匣钵材料介绍3.1堇青石耐火材料匣钵堇青石匣钵应用比较广泛,这是因为堇青石材料当温度达到1200”c时仍有大的弯曲强度(15mpa),高的热稳定性和低的热膨胀系数.董青石匣钵的理论组成是滑石40.2.粘土46,氧化铝l3.8;化学成分是mgo13.7,aio334.8,sio51.3.但该成分烧成范围比较窄,为了增加烧成范围,可以添加l42o钾长石或2o30硅酸锆.3.2堇青石一莫来石耐火材料匣钵堇青石耐火材料匣钵虽然有高的热稳定性,但是它的耐火度比较低(1410c),并且荷重软化温度仅l390”c(o.2mpa下),为此研制了堇青石一莫来石匣钵.为合成堇青石一莫来石材料,成分需选择在sio一mgoa1oa相图上的莫来石结晶皿,并还需接近堇青石的结晶区(见相图).堇二衰2堇青石一羹来石匣钵配方及其性能试样化学成分.%矿物组成,煅烧耐火耐火度热膨胀系数编号mgoaizo3sjo2滑石铝氧土红柱石(2090o)10一氧化镁粘土ll04644l54521.554.04.s15802.5285l41l25.o25.553.55.015303.136563b96531.050.56.515503.6在一般情况下,增加制品中奠来石成分,可以提高制品的耐火度和荷重软化温度,而增加董青石成分,可提高制品热稳定性为了提高制品的莫来石化程度,可以适当增加配合料中红柱石成分,若制品对热稳定性要求高,而对耐火度要求不严格.可以适当增加滑石和煅烧菱苦土成分.引入到组份中的红柱石,可以采用生料红柱石.当采用煅烧红柱石,在煅烧原料时形成的奠来石骨架在粉碎时受到破坏,从而使制品中莫来石网络难以形成.而采用生料红柱石.奠来石化过程在烧制制品时进行,制2000年第1期(总第173期)电瓷避雷器品中可形成良好的莫来石网络,从而提高制品的荷重软化温度同时为了使红柱石有更强烈的烧结性,对红柱石最好采用湿粉碎3.3莫来石一钛酸铝耐火材料匣钵钛酸铝(aitio)具有难熔性(熔化温度1860”(2),低的甚至负的热膨胀系数,但弹性模量不高(e一210mpa).并且仅有钛酸铝单相成分的材料,其强度比较低,这是由于单相钛酸铝材料具有微裂纹结构,钛酸铝晶体强烈的各向异性所引起的,但如能和莫来石结合.可获得低温烧成的高强度耐热材料该材料用于制造匣钵,具有优异的热稳定性,高的荷重软化温度及高的机械强度莫来石一钛酸铝匣钵材料相成分最好为3o钛酸铝,30奠来石,其余为金红石和玻璃相.具体成分为sio3235.al2oa3040,o22832.其原料为耐火粘土,金红石粉,铝氧土奠来石一钛酸铝匣体的烧成温度为1420左右.3.4刚玉莫来石质耐火匣钵实践表明,粘土质耐火匣钵的使用周转率不高,而以堇青石为基础的耐火匣钵尽管它的周转率比较高,但耐火度比较低.不能在1450l500下使用为了使匣钵在比较严格的烧成制度下使用,例如荷重软化温度和耐火度要求比较高.又要有高的使用周转率,可以在粘土质耐火匣体的成分中引入一部分电熔刚玉我们在以下范围中进行了试验:即2o7o电熔刚玉,038熟料,3o50粘土在某些试样中还加入l0工业氧化铝采用no,6,no.46,no.63,no.80电熔刚玉进行试验.试验成分见表3.试验表明.含有205o的电熔刚玉和lo工业氧化铝的试样a,a.,a.,as与at比较均有比较高的机械强度,化学稳定性,热稳定性及高的荷重软化温度.其中性能最好是a.和a试样.衰3耐火匣钵试验成分()试样粘土熟料颗粒(ram)电熔剐玉牌号工业1耐火耐火编号高岭土2.11105<0.5no.6no46no,63no.80氧化铝粘土粘土a1303535a213l314252510a3131314504010101010a?5504010121210as2010504010151510注:a和a熟料总量为30,a.热料总量为38.在实际生产中,用a.与aj试样制造匣后加入粘土再搅拌,制成混合料.陈腐2天钵的过程如下:两种品牌的电熔刚玉与部分左右匣钵在摩擦压型机中成型,在l45o湿料进行搅拌,后添加入熟料进行搅拌,最1500c下烧成.耐火匣钵性能见表4.衰4耐火厘钵性能线收缩率暇水率密度强度试样编号弯曲二次热循环压缩出现裂纹热膨胀系散g/era以后弯曲热循环次数l0一一mpmpampa12.613.82.o88,44.512,6>504,7a26413.72l514.16.8213>504,7a31.813.62.0412.26.921,5>504,5a.51431.981488122.4>664.5as3313.619816.79323,7>674,4?34?电瓷避雷器2000年第1期(总第173期)上述匣钵用于生产实际中,有高的周转率.可能在1450ci500左右使用.4结束语生产实践证明,匣钵耐火材料性能对提高电堡垦量塑监底成本有一定的影响,因此提高匣钵耐火材料质量,开发新型的性能优良的匣钵耐火材料,具有一定现实意义参考文献:e1范恩荣.陶瓷翩品的似静压法压制亡.景薄镇陶瓷,1994.(3):14,2范恩荣.低温烧成的莫来石一钛酸铝陶瓷,耐火材料.1998,(1);5758,西安交通大学电力电子专用设备研究所产品介绍西安交通大学电力电子专用设备研究所,主要致力于开发,研制及生产电力电子行业生产过程中所需的各种专用设备研究所依托干西安交通大学雄厚的技术力量,以赶超国际一流水平为奋斗目标.凭着扎实的基础,严谨的作风,科学的管理和先进的检测手段,确保了产品各项技术指标的领先性.主要产品目录?icg冲击电流发生器?加速老化试验装置?功耗测试仪?ivg冲击电压发生器?局部放电试验装置?工频放电测试仪?hag手持电弧喷枪及电源?避雷器多参数测试装置?阻性电流测试仪?ip系列智能数字峰值表?避雷器阀片全自动检测生产线?直流lma测试仪并可根据用户要求设计,生产各种高电压检测设备研究所可提供避雷器及阀片的全套检测装置icg系列冲击电流发生器是一种可以产生雷电冲击电流,长持续时间冲击电流,操作冲击电流厦大电流并对试品进行自动捡测的测试设备,主要适用于避雷器闷片进行冲击电流试验.发生源产生冲击电流,可供避雷器闷片,各种电器和电于设备进行抗瞬态过电压能力试验和r艮制电压特性测试等l997年已开发研制出”避雷器阀片全自