近年來,隨著鋼鐵冶煉、有色冶煉、水泥窯等高溫工業的發展,各國研究者研究開發了新品種的鎂質澆注料,尤其在改進超微粉結合鎂質澆注料的使用性能方面做了大量而有成效的工作,使得鎂質澆注料得到了廣泛的應用。鎂質澆注料生產工藝相對簡單,基本上是按照攪拌、成型、養護、脫模及烘干等工序進行。但在生產過程中經常會遇到一些問題,本文主要對鎂質預制件(包括擋渣板、護墻板、沖擊板等中間包預制件)生產過程中的常見問題及處理方法進行探討。

　　澆注料在養護期間出現上漲及中空

　　鎂質澆注料在養護期間偶爾會出現上漲及中空現象,上漲幅度一般為澆注料高度的0.5%~1.5%,而中空現象一般是伴隨著澆注料的上漲而產生,空洞嚴重時直徑可達200~300mm。通過長期的摸索,我們認為澆注料在養護期間出現上漲主要原因有以下兩點:

　　(1)硅微粉的理化性能出現波動。通常耐火材料行業使用的硅微粉是生產金屬硅及硅鐵的副產品,具有填充性好、不團聚、顯著降低澆注料攪拌加水量等優點,但當硅微粉的理化性能出現波動時會嚴重影響澆注料的性能。

　　(2)混料時金屬鋁粉沒有混勻或加入量超標。金屬鋁粉為常用的澆注料用添加劑,其與水混合后發生放熱反應,生成氫氧化鋁凝膠并逸出氫氣。其反應式如下:

　　2Al+6H2O→2Al(OH)3+3H2↑

　　當金屬鋁粉沒有混勻或加入量超標時,容易產生過多氣體,導致預制件的上漲及中空,嚴重時甚至會造成分層。

　　解決鎂質預制件上漲及中空的常用方法如下:(1)精確配料并適當延長干攪拌和濕攪拌時間,使金屬鋁粉能夠充分攪勻;(2)確保硅微粉性能的穩定,對出現團聚的硅微粉最好能過篩后再使用;(3)養護過程中先低溫養護,待澆注料表面硬化后再轉入高溫養護。

　　澆注料在養護或烘烤后出現崩塊

　　鎂質澆注料在養護或烘烤后有時會出現白色斑點和崩塊現象,以我公司為某鋼廠生產的護墻板為例,經過養護脫模后護墻板表面上會出現6~8個直徑為3~5mm的白色斑點。經過化學分析,造成這種現象的主要原因是使用的原材料鎂砂(尤其是燒結鎂砂)中鈣含量超標。眾所周知,CaO遇水后會發生水化反應,鎂質澆注料烘烤后的白色斑點即為CaO的水化所致。CaO經水化反應會產生體積膨脹,導致澆注料在烘烤后出現崩塊。輕微的崩塊對中間包預制件的使用并無大的影響,只需修補即可正常使用。但崩塊嚴重時往往伴隨著裂紋產生,在預制件使用過程中造成質量隱患,甚至在澆鋼時會產生質量事故。

　　解決鎂質澆注料烘烤后出現崩塊現象主要是要保證鎂砂原料的理化指標合格。如為防止CaO含量超標,在必須使用鎂砂時,建議將鎂砂露天放置一段時間再使用。

　　澆注料烘烤后出現裂紋

　　烘烤后出現裂紋是鎂質預制件在生產時遇到的最常見問題,其原因可歸結于鎂砂的水化。鎂砂的水化過程如下:在澆注料的混合、養護及烘烤期間,MgO與水接觸后會發生水化并形成下述水化產物:

　　MgO+H2O→Mg(OH)2     (2)

　　MgO+H2O+CO2→MgO+H2CO3→MgCO3+H2O      (3)如澆注料中存在較多自由水時,可以產生由反應式(2)得到的氫氧化鎂和水鎂石晶體。形成水鎂石能顯著提高pH值,此時水中溶解了CO2,產生了H2CO3。H2CO3與MgO反應形成碳酸鎂或菱鎂礦,如反應式(3)所示。

　　兩類水化途徑具有相似效果,體積膨脹了2.5倍,嚴重的體積膨脹可能導致澆注料產生裂紋。因此對于鎂質澆注料而言,制定合理的養護及烘烤制度,減輕鎂砂的水化程度至關重要。

　　在鎂質預制件的養護階段,有研究表明,當養護溫度低于50℃時,鎂質澆注料形成水鎂石的量少且速度慢。如果養護溫度過高,則在較短時間內形成大量的水鎂石,澆注料內部體積膨脹,產生應力進而形成裂紋。因此應嚴格控制鎂質澆注料的養護溫度。經實驗驗證,鎂質澆注料在70℃下養護8h,其水化程度要高于50℃下養護20h的結果。

　　在鎂質澆注料的烘烤階段,由于MgO在90~100℃以上時水化速率明顯加快,應根據烘烤設備的條件制定快速烘烤方案,使澆注體內的自由水盡可能快的排出。當然烘烤速率也不宜過快,以免澆注料內部水分蒸發過快,產生的蒸汽壓大于澆注體表面抗張強度而產生裂紋。根據我們現場的試驗,升溫速率低于10℃·h-1時,擋渣墻預制件烘烤后裂紋嚴重;而當升溫速率達到20℃·h-1時,產品烘烤后基本無裂紋。

　　由于部分鎂中間包預制件厚度較薄(例如護墻板),在養護至烘烤現場倒運過程中如發生膨脹產生微裂紋,極有可能在烘烤后造成裂紋擴展導致產品報廢。因此對于薄板類預制件,還應加強產品轉移過程中的防護。