天瑞仪器发布耐火材料行业应用解决方案

2010-7-21 13:27 来源: 江苏天瑞仪器股份有限公司
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一、耐火材料的简介

        耐火度高于1580℃的无机非金属材料。耐火度指耐火材料锥形体试样在没有荷重情况下,抵抗高温作用而不软化熔倒的摄氏温度。耐火材料与高温技术相伴出现,大致起源于青铜器时代中期。中国东汉时期已用粘土质耐火材料做烧瓷器的窑材和匣钵。20世纪初,耐火材料向高纯、高致密和超高温制品方向发展,同时出现了完全不需烧成、能耗小的不定形耐火材料和耐火纤维。现代,随着原子能技术、空间技术、新能源技术的发展,具有耐高温、抗腐蚀、抗热振、耐冲刷等综合优良性能的耐火材料得到了应用。

        (一)耐火材料的分类

         耐火材料种类繁多,通常按耐火度高低分为普通耐火材料(1580~1770℃)、高级耐火材料(1770~2000℃)和特级耐火材料(2000℃以上);按化学特性分为酸性耐火材料、中性耐火材料和碱性耐火材料。此外,还有用于特殊场合的耐火材料。

        现在对于耐火材料的定义,已经不仅仅取决于耐火度是否在1580℃以上了。目前耐火材料泛指应用于冶金、石化、水泥、陶瓷等生产设备内衬的无机非金属材料。


        (二)不同耐火材料的化学组成成分

        酸性耐火材料以氧化硅为主要成分,常用的有硅砖和粘土砖。硅砖是含氧化硅93%以上的硅质制品,使用的原料有硅石、废硅砖等,其抗酸性炉渣侵蚀能力强,荷重软化温度高,重复煅烧后体积不收缩,甚至略有膨胀;但其易受碱性渣的侵蚀,抗热振性差。硅砖主要用于焦炉、耐火材料熔窑、酸性炼钢炉等热工设备。粘土砖以耐火粘土为主要原料,含有30%~46%的氧化铝,属弱酸性耐火材料,抗热振性好,对酸性炉渣有抗蚀性,应用广泛。

  中性耐火材料以氧化铝、氧化铬或碳为主要成分。含氧化铝95%以上的刚玉制品是一种用途较广的优质耐火材料。以氧化铬为主要成分的铬砖对钢渣的耐蚀性好,但抗热振性较差,高温荷重变形温度较低。碳质耐火材料有碳砖、石墨制品和碳化硅质制品,其热膨胀系数很低,导热性高,耐热振性能好,高温强度高,抗酸碱和盐的侵蚀,不受金属和熔渣的润湿,质轻。广泛用作高温炉衬材料,也用作石油、化工的高压釜内衬。

  碱性耐火材料以氧化镁、氧化钙为主要成分,常用的是镁砖。含氧化镁80%~85%以上的镁砖,对碱性渣和铁渣有很好的抵抗性,耐火度比粘土砖和硅砖高。主要用于平炉、吹氧转炉、电炉、有色金属冶炼设备以及一些高温设备上。

  在特殊场合应用的耐火材料有高温氧化物材料,如氧化铝、氧化镧、氧化铍、氧化钙、氧化锆等,难熔化合物材料,如碳化物、氮化物、硼化物、硅化物和硫化物等;高温复合材料,主要有金属陶瓷、高温无机涂层和纤维增强陶瓷等。

        二、耐火材料行业的技术指标要求

        通常,耐火材料要求测试元素为Na、Mg、Al、Si、K、Ca、Ti、Mn、Fe、Zr。其中,Al、Si、Zr为重点关注元素。
        另外,该行业对Al的检测误差小于0.5%,对Si的检测误差小于0.5%,对Zr的检测误差小于0.3%。

        三、耐火材料行业的应用解决方案

        X荧光光谱仪对耐火材料行业的进厂原料、耐火材料成品的元素组成成份具有很好的分析效果。这里以WDX系列X荧光光谱仪对耐火材料行业进厂原料(硅石、矾土)及耐火材料成品的重复性测试为例,介绍耐火材料行业的应用解决方案。

        (一)硅石的重复性测试

        行业要求如下表:



        实验条件:
        阳极靶材料:Rh;管压:45kV;管流:3.5mA;定量分析方法:经验系数法

        测试结果如下表:(单位:%)



        (二)矾土的重复性测试

        行业要求如下表:




        实验条件:
        阳极靶材料:Rh;管压:45kV;管流:3.5mA;定量分析方法:理论а系数法
        测试结果如下表:(单位:%)



        由以上测试实验数据可以看出,样品重复测量11次的标准偏差符合客户的要求,这也证明了X荧光光谱仪具有较高的测试精度,可以满足耐火材料行业样品测量稳定性要求。

        (三)耐火材料各元素检出限

        针对该行业的检测要求,实验得出各元素检出限数据如下:

Na:0.01%
Mg:0.01%
Al:0.008%
Si:0.008%
K :0.005%
Ca:0.005%
Ti:0.005%
Mn:0.005%
Fe:0.005%
Zr:0.005%


        四、适用仪器

        目前我公司针对耐火材料行业有WDX-200、WDX-400、WDX-400E、EDX3600B、WDX1800五种种型号X荧光光谱仪。

        五、WDX系列X荧光光谱仪的显著优点

1、专利准直器技术:分光准直器采用自主研发的专利技术,属国际领先。
2、多路多道谱仪的全谱采集:WDX型X荧光分析仪在X荧光分光系统设计、多路多道谱仪的全谱采集和检测技术等方面均具有独创性,有效地提高了仪器的计数率和稳定性;同时,该技术的采用,使每位操作人员都可以简单直观的判断仪器的工作状态,有效防止不可靠分析数据的产生。属国际领先。
3、独创超短光路:在同样的测量精度下,采用固定分光道,可以使用小功率X光管,免除了大功率X光管复杂的冷却系统,提高了仪器的可靠性,WDX系列X荧光分析仪在吸收国际先进技术的基础上,独创超短光路,减小了X光管的功率,延长X光管的使用寿命,简化了冷却系统的结构。大幅度降低了维护维修成本。属国际领先。
4、故障自动检测装置:先进的故障自动检测装置,可以实时监控仪器参数,并自动报警。属国际领先。
5、安全有效的自动保护装置:冷却系统和电路系统完全由底层工业级PC104系统控制,有效保护X光管。
6、全中文软件:操作简单对操作人员无特殊要求;避免操作人员英语差而导致误操作。(国外仪器的汉化软件功能不兼容,有死机现象,故一般都使用英文版本,对操作人员要求很高)
7、关键部件:X光管选用世界一流生产商美国VARIAN;分光晶体采用TAP、PET、InSb、Ge、LiF等平弯结合配置,保证了各元素的测量精度对于Na、Mg元素选用最高档的多层膜晶体,有效防止晶体受潮。
8、操作和通讯系统:WINDOWS XP中文操作系统;光谱仪全面自动化控制的专家操作系统视窗软件;包含有应用于在线远距离仪器诊断服务所需要的硬件和软件;
9、专家操作系统:允许用户使用键盘或鼠标简单地进行日常分析工作,同时它是功能强大的、操作便捷的操作系统;包含分析条件预编程技术,允许用户制定各种预编程条件,丰富、强大、灵活的分析管理功能;用户自定义分级密码;在线标准化功能,产品质量自动判定功能;包含多种分析结果输出格式模板,脱机计算功能,质量控制系数计算功能等。
10、流气密度稳定调节系统:流气密度稳定调节系统改被动调节为主动调节,显著地提高了控制精度,提高了峰位及元素含量检测的稳定性与重复性;(该技术已申请国家专利)
11、荧光信号采集卡:改进了荧光信号采集卡性能,提高了峰位判定精度、峰位漂移校正的可靠性和有效性,改进了光路机械结构设计,保证了仪器的长期可靠运行。
12、漂移校正:增加了校验样校正仪器长期漂移的方法,无需修正工作曲线即可简单可靠地校正仪器;固定分光道不需要复杂的测角系统,不需要定期对分光光路进行校准,使得仪器的操作更加简单,降低对仪器操作人员的技术要求。属国际领先。