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不定形耐火材料粒度组成

作者:admin 发布日期: 2019-12-31 二维码分享

不定形耐火材料制备工艺中,控制粒度分布(组成)是控制产品质量的极其重要的措施之一。粒度级配的合理与否,不仅影响着材料的作业性能,如流变性、可塑性、涂抹性、铺展性、附着率(或回弹率)等,而且也影响着制成衬体后材料的物理性能,如气孔率、体积密度、透气性、力学强度、弹性模量等,进而影响着材料的.终使用性能,如抗热震性、抗熔体的渗透性和侵蚀性、耐磨性和耐冲刷性以及高温下的结构强度等。

颗粒级配理论简介

不定形耐火材料集料的粒度级配有两种形式:即不连续(间断)的粒度堆积和连续的粒度堆积:

(1)不连续粒度堆积是将由几级间断的粒度(可以是几级不同粒度的单分散颗粒,也可以是几级粒度(粒径)范围很窄的不同粒级的颗粒料)的堆积。

(2)连续粒度堆积是指由连续粒度分布的颗粒的堆积。

 不连续(间断)粒度的颗粒堆积理论是Furnas.早提出的。该理论认为:由几级粒度组成的堆积,如由三级粒度组成的堆积,其中颗粒应恰好填入粗颗粒堆积形成的空隙中,而细颗粒恰好填入粗中颗粒形成的空隙中,由此可构成.紧密堆积。如果由多级粒度组成,加入越来越细的颗粒时,便可使气孔率越来越接近于零。但构成这种粒度分布时,各级颗粒量要形成几何级数。之后,他将多粒级的表达式推广到连续分布的计算中去,此方程式如下:

CPFT/100=rlogD-rlogDs/(rlogDL-rlogDs)

式中,CPFT——某一粒级(D)以下累计百分数;

r——相邻两粒级的颗粒量之比;

D——颗粒粒度(尺寸);

Ds——.小颗粒粒度;

DL——.大颗粒粒度。

Furnas方程中以DCPFT的关系在对数坐标轴上(log-log图)作图时,其粒度分布为曲线分布如图17-1所示,图17-1中的K=Ds/DL


连续粒度的颗粒堆积理论是Andreassen提出的。他提出的颗粒分布方程如下:

CPFT/100=(D/DL)q

式中,q为粒度分布系数,其他符号所代表意义同前。其粒度分布曲线如图17-2所示。


Furnas方程比较可以看出:Andreassen方程中无.小颗粒粒度限制,即.小颗粒尺寸是无限制的,而真实的颗粒料粒度分布是有限制的。因而有人对此提出不同意见。为了处理Andreassen方程中的无.小粒度限制问题,DingerFunk根据Furnas的有限分布方程(有.大粒度DL和.小粒度Ds的限制),经过数学推理和处理,对Andreassen方程进行了修正,提出了Dinger-Funk方程式:

CPFT/100=(Dq-Dqs)/(DLq-Dqs)

从方程(17-3)看出,当Ds0时,Dinger-Funk方程与Andreassen是一样的。图17-3Dinger-FunkAndreassen粒度分布对比图,图中DLq为常数。可以看出:当Ds越小时,两方程的粒度分布曲线越接近。

从图17-3可看出:Dinger-Funk方程用CPFTDlog-log坐标轴上作图,其粒度分布为曲线状,与实际颗粒粒度分布接近,但计算起来略为麻烦些。而Andreassen方程用CPFTDlog-log坐标轴上作图时、其粒度分布为直线,q值为直线的斜率、简单且易于采用。


粒度组成的控制

不定形耐火材料的粒度组成是随其施工方法的不同而异,既要考虑材料的堆积密度,又要考虑作业性能。过去粗放的颗粒粒度组成一般分为粗颗粒(大于1.5mm)、中颗粒(为1.5~0.074mm)、细颗粒(小于0.074mm)三级。捣打法施工的材料的颗粒度组成中,其粗、中、细比例一般采用40:30:30(或40:35:25),但现在已趋向于采用多级颗粒级配,并采用上述颗粒堆积理论来指导不定形耐火材料颗粒级配。

当今在配制不定形耐火材料时,.广泛采用的是Andreassen粒度分配方程,如果有.小粒径限制时也有采用Dinger-Funk粒度分布方程,但不管采用哪个方程,.主要的是控制粒度分布系数q值。根据所确定的q值来调整不同粒度范围的颗粒度组成比例。而q值的大小则是根据作业性能(流变性能)和使用性能的要求通过试验来确定的。

在不定形耐火材料中,对颗粒级配要求较严格的是浇注耐火材料。而在浇注料中,自流或泵灌浇注料比振动的浇注料对颗粒级配的要求更为严格。对自流型或泵灌型浇注料,一般要求.大临界粒度为5mm,q值应控制在0.21~0.26之间,大于0.26时自流性的变差。而对振动型浇注料,其.大临界粒度可放宽至十几毫米,其q值允许在较大范围内波动,一般为0.26~0.35,但随着q值的不同,其物理性能会有显著的差异,须根据使用要求来确定。

 

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