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| 鞏義市盛威冶金爐料有限公司 | |
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提高耐磨澆注料的強(qiáng)度及耐磨性,需從原材料選擇、配合比優(yōu)化、工藝控制及養(yǎng)護(hù)處理等多維度綜合施策,核心邏輯是通過(guò)提升材料密實(shí)度、增強(qiáng)骨架強(qiáng)度、優(yōu)化結(jié)合體系及減少內(nèi)部缺陷來(lái)實(shí)現(xiàn)性能提升。以下是具體技術(shù)路徑:
一、優(yōu)化原材料選擇,強(qiáng)化骨架與基體性能
耐磨澆注料的強(qiáng)度和耐磨性主要依賴(lài)于骨料(骨架)和基體(結(jié)合相)的協(xié)同作用,需優(yōu)先選擇高強(qiáng)度、高硬度的核心原料。
骨料的優(yōu)選與級(jí)配設(shè)計(jì)
高硬度骨料:選用莫氏硬度≥7 的耐磨骨料(如棕剛玉、白剛玉、碳化硅、高鋁礬土熟料、石英砂等),其自身硬度直接決定材料耐磨性(硬度越高,抗磨粒磨損能力越強(qiáng))。其中,碳化硅(莫氏硬度 9.5)、剛玉(9)優(yōu)于普通高鋁骨料(7-8),尤其適用于高磨損場(chǎng)景。
高強(qiáng)度骨料:骨料需具備高抗壓強(qiáng)度(≥150MPa)和低吸水率(≤3%),避免因骨料自身破碎導(dǎo)致整體耐磨性下降。例如,選用煅燒充分、致密度高的電熔剛玉替代燒結(jié)剛玉,可提升骨料強(qiáng)度 20%-30%。
級(jí)配優(yōu)化:采用 “緊密堆積級(jí)配”(如連續(xù)級(jí)配或多組分混合級(jí)配),通過(guò)粗骨料(5-10mm)、中骨料(1-5mm)、細(xì)骨料(0.088-1mm)的比例調(diào)整(通常粗:中: 細(xì) = 4:3:3),減少堆積孔隙率(目標(biāo)≤20%),提升材料密實(shí)度 —— 密實(shí)度每提高 5%,耐磨性可提升 10%-15%。
結(jié)合劑的強(qiáng)化與適配
結(jié)合劑需保證骨料間的強(qiáng)結(jié)合,同時(shí)自身具備一定耐磨性,避免成為 “薄弱環(huán)節(jié)”。
水泥基結(jié)合:優(yōu)先選用低鈣高鋁水泥(如 CA-70、CA-80),其水化產(chǎn)物(CAH10、C2AH8)在中低溫(≤300℃)下強(qiáng)度高,且后期水化收縮小;添加硅微粉(SiO?≥90%,粒徑≤1μm)可與水泥水化產(chǎn)物反應(yīng)生成低鈣硅鋁酸鹽凝膠,填充微孔隙并增強(qiáng)界面結(jié)合,使常溫抗壓強(qiáng)度提升 20%-30%。
化學(xué)結(jié)合:高溫環(huán)境(≥800℃)下,水泥結(jié)合劑易脫水失效,需改用磷酸鹽(如磷酸鋁、聚磷酸鈉)或樹(shù)脂(如酚醛樹(shù)脂)結(jié)合。磷酸鹽結(jié)合劑通過(guò)縮合反應(yīng)形成 P-O-Al 共價(jià)鍵,高溫下轉(zhuǎn)化為莫來(lái)石相,強(qiáng)度穩(wěn)定;樹(shù)脂結(jié)合劑在常溫下固化快,可通過(guò)添加碳化硅細(xì)粉提升高溫殘?zhí)紡?qiáng)度。
復(fù)合結(jié)合:采用 “水泥 + 化學(xué)結(jié)合劑” 復(fù)配(如高鋁水泥 + 硅溶膠),兼顧常溫早期強(qiáng)度與高溫穩(wěn)定性,適用于冷熱交替的磨損場(chǎng)景(如回轉(zhuǎn)窯窯口)。
二、添加功能助劑,彌補(bǔ)性能短板
通過(guò)助劑調(diào)控材料結(jié)構(gòu),減少缺陷并提升韌性,間接增強(qiáng)強(qiáng)度和耐磨性。
減水劑與密實(shí)劑
加入高效減水劑(如聚羧酸系、萘系),可在保證流動(dòng)性的前提下減少用水量(每減少 1% 用水量,孔隙率降低 2%-3%),避免因水分蒸發(fā)形成過(guò)多氣孔。例如,添加 0.5%-1% 聚羧酸減水劑,用水量可從 15% 降至 12%,常溫抗折強(qiáng)度提升 15% 以上。
引入超細(xì)粉(如硅灰、超細(xì)氧化鋁粉,粒徑≤0.1μm),利用 “微填充效應(yīng)” 填充骨料與結(jié)合相之間的微孔隙,同時(shí)通過(guò) “火山灰反應(yīng)” 生成凝膠,進(jìn)一步致密基體,使耐磨性提升 20%-25%。
增韌與抗裂劑
材料脆性過(guò)大會(huì)導(dǎo)致受沖擊時(shí)開(kāi)裂,降低耐磨性,需通過(guò)纖維或彈性相增韌。
鋼纖維:添加 3%-5%(體積分?jǐn)?shù))短切鋼纖維(直徑 0.5-1mm,長(zhǎng)度 10-15mm),可通過(guò) “橋接效應(yīng)” 阻止裂紋擴(kuò)展,提升抗沖擊強(qiáng)度(≥3.5kJ/m²),適用于高沖擊磨損場(chǎng)景(如破碎機(jī)襯板)。
陶瓷纖維:在高溫環(huán)境下,鋼纖維易氧化失效,可改用氧化鋁纖維或氮化硅纖維(添加量 2%-3%),兼顧高溫韌性與抗磨性。
彈性粒子:少量添加樹(shù)脂微球或橡膠粉(≤5%),通過(guò)彈性形變吸收沖擊能量,減少局部應(yīng)力集中導(dǎo)致的剝落。
三、嚴(yán)控生產(chǎn)與施工工藝,減少人為缺陷
材料性能的發(fā)揮依賴(lài)于工藝穩(wěn)定性,需從攪拌、成型到養(yǎng)護(hù)全程控制。
攪拌與成型工藝
攪拌:采用強(qiáng)制式攪拌機(jī),先干拌骨料與細(xì)粉 3-5 分鐘,再加入結(jié)合劑和水濕拌 5-8 分鐘,確保物料均勻分散(避免骨料團(tuán)聚或結(jié)合劑局部富集)。
成型:采用振動(dòng)密實(shí)(高頻振動(dòng)棒,振幅 0.5-1mm,頻率 200-300Hz)或加壓成型(壓力 10-20MPa),排出氣泡(氣孔率需控制在 10% 以下);對(duì)于復(fù)雜形狀構(gòu)件,可采用真空澆注(真空度≤-0.09MPa)進(jìn)一步減少氣孔。
養(yǎng)護(hù)與熱處理
水泥基澆注料:成型后需覆蓋保濕(溫度 20-25℃,濕度≥90%),養(yǎng)護(hù) 24-48 小時(shí),確保水泥充分水化;升溫烘干時(shí),300℃前緩慢升溫(≤5℃/h),避免水分快速蒸發(fā)導(dǎo)致開(kāi)裂。
化學(xué)結(jié)合澆注料:磷酸鹽結(jié)合料需在 60-80℃烘干 24 小時(shí),促進(jìn)縮合反應(yīng);樹(shù)脂結(jié)合料需在 100-150℃固化,確保樹(shù)脂交聯(lián)完全。
高溫預(yù)處理:首次使用前,按升溫曲線(如≤50℃/h 升至工作溫度)進(jìn)行烘窯,使結(jié)合相充分轉(zhuǎn)化(如水泥基轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定的鋁酸鹽相,磷酸鹽轉(zhuǎn)化為莫來(lái)石),避免后期使用時(shí)因相變開(kāi)裂。
四、場(chǎng)景適配:根據(jù)工況針對(duì)性調(diào)整
不同使用場(chǎng)景(如常溫沖擊磨損、高溫滑動(dòng)磨損、腐蝕磨損)對(duì)性能要求不同,需差異化設(shè)計(jì):
常溫高沖擊(如礦山溜槽):側(cè)重鋼纖維增韌 + 高鋁水泥結(jié)合,確保抗沖擊強(qiáng)度≥4kJ/m²,常溫抗壓強(qiáng)度≥80MPa。
高溫滑動(dòng)磨損(如回轉(zhuǎn)窯燒成帶):采用剛玉 - 碳化硅復(fù)合骨料 + 磷酸鹽結(jié)合,確保 1000℃高溫抗壓強(qiáng)度≥60MPa,耐磨性(磨損量)≤5cm³/5h(ASTM C704 標(biāo)準(zhǔn))。
腐蝕磨損(如化工反應(yīng)器):選用耐酸骨料(石英、碳化硅)+ 樹(shù)脂結(jié)合,同時(shí)添加玻璃纖維增強(qiáng)抗?jié)B性。





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