Sự sủi bọt trong các lò nung công nghiệp (đặc biệt là nồi hơi tầng sôi, lò đốt chất thải, lò nung xi măng, v.v.) là mối nguy hiểm thường gặp về chất lượng. Nó biểu hiện dưới dạng cặn bột màu trắng hoặc xám-trên bề mặt, đôi khi đi kèm với quá trình phun cát, nghiền thành bột và bong tróc. Điều này không chỉ ảnh hưởng đến hình thức bên ngoài của vật đúc mà còn làm giảm khả năng chống mài mòn, chống sốc nhiệt và chống ăn mòn, rút ngắn tuổi thọ sử dụng và thậm chí gây ra các vấn đề an toàn như rò rỉ không khí trong lò và quá nhiệt cục bộ. Nhiều người hành nghề khi gặp hiện tượng sủi bọt dễ rơi vào quan niệm sai lầm “chỉ xử lý bề mặt mà không giải quyết tận gốc”, dẫn đến hiện tượng sủi bọt tái phát. Hôm nay, chúng tôi sẽ giải thích cặn kẽ những nguyên nhân cốt lõi gây ra hiện tượng sủi bọt ởvật liệu đúc chịu lửa, phương pháp nhận dạng nhanh chóng cũng như các biện pháp phòng ngừa và xử lý có thể triển khai trực tiếp để giúp bạn tránh những sai sót khi bảo trì và sử dụng.
Bản chất của hiện tượng sủi bọt trong vật liệu đúc chịu lửa là kết quả của hoạt động kết hợp của các ion kim loại kiềm, độ ẩm và các kênh di chuyển. Trong số các yếu tố này, nguồn ion kim loại kiềm là nguyên nhân bên trong, còn độ ẩm và con đường di chuyển là nguyên nhân bên ngoài; cả ba đều không thể thiếu. Cụ thể:
I. Nguyên nhân bên trong: Các ion kim loại kiềm có trong Vật liệu chịu lửa đúc được
Đây là lý do cốt lõi cho sự đảo ngược kiềm. Các ion kim loại kiềm chủ yếu đến từ ba khía cạnh, cũng là những khía cạnh dễ bị bỏ qua nhất:
1. Được đưa vào từ Nguyên liệu thô: Nếu cốt liệu (chẳng hạn như cốt liệu alumina-cao, cốt liệu corundum) và bột (chẳng hạn như khói silic, bột alumina) trong vật liệu chịu lửa đúc không đủ tinh khiết thì chúng sẽ chứa một lượng nhỏ tạp chất kim loại kiềm (chẳng hạn như Na₂O, K₂O); và hàm lượng kim loại kiềm trong chất kết dính được sử dụng có thể vượt quá tiêu chuẩn (thông số kỹ thuật yêu cầu hàm lượng Na₂O+K₂O trong chất kết dính phải nhỏ hơn hoặc bằng 0,6%).
2. Được giới thiệu bởi các chất phụ gia: Một số chất phụ gia hóa học được thêm vào vật liệu chịu lửa đúc được, chẳng hạn như chất khử-nước, chất làm chậm và chất xúc tiến, là các công thức có tính kiềm. Nếu lựa chọn không phù hợp hoặc lượng bổ sung quá nhiều sẽ làm tăng hàm lượng ion kim loại kiềm trong hệ thống.
3. Được đưa vào bằng nước trộn: Nước máy hoặc nước công nghiệp được sử dụng trong quá trình trộn vật đúc, nếu có tính kiềm (pH > 8,5) hoặc chứa muối kim loại kiềm hòa tan, sẽ trực tiếp đưa các ion kiềm vào vật đúc.
II. Yếu tố bên ngoài 1: Độ ẩm quá mức + Độ ẩm quá mức trong môi trường bảo dưỡng
Độ ẩm đóng vai trò là “chất mang” cho sự di chuyển của các ion kim loại kiềm. Nếu không có độ ẩm, các ion kiềm không thể di chuyển từ bên trong vật đúc ra bề mặt và không thể xảy ra hiện tượng quay trở lại của chất kiềm.
1. Bổ sung quá nhiều nước trong quá trình trộn: Trong quá trình thi công, để tạo điều kiện cho việc đổ và rung, lượng nước quá nhiều được thêm vào một cách mù quáng, dẫn đến lượng nước tự do quá mức bên trong vật đúc. Nước tự do này hòa tan các ion kim loại kiềm bên trong, tạo thành dung dịch kiềm.
2. Môi trường bảo dưỡng ẩm: Trong giai đoạn đóng rắn của vật đúc, nếu độ ẩm xung quanh quá cao (độ ẩm tương đối > 85%), thông gió kém hoặc tiếp xúc trực tiếp với mưa hoặc tuyết, độ ẩm bề mặt sẽ bay hơi chậm và dung dịch kiềm bên trong sẽ liên tục di chuyển lên bề mặt. Sau khi hơi ẩm bay hơi, các ion kiềm sẽ kết tủa trên bề mặt.
3. Xâm nhập độ ẩm sau này: Trong giai đoạn đầu vận hành lò, nếu thân lò không được bịt kín đúng cách, nước mưa và nước ngưng tụ bên ngoài có thể xâm nhập vào vật liệu đúc, kích hoạt lại các ion kiềm và gây ra sự quay trở lại kiềm.
III. Yếu tố bên ngoài 2: Kết nối các lỗ chân lông trong vật đúc
Các lỗ kết nối bên trong vật liệu đúc chịu lửa là những “kênh” qua đó dung dịch kiềm di chuyển từ bên trong ra bề mặt. Càng nhiều lỗ xốp và khả năng kết nối càng tốt thì hiện tượng hoàn trả kiềm càng nghiêm trọng.
1. Khiếm khuyết về kết cấu: Độ nén không đủ và xử lý không đủ sẽ dẫn đến các lỗ rỗng và các vết nứt nhỏ- bên trong vật đúc, tạo thành các "kênh" kết nối;
2. Tỷ lệ vật liệu không phù hợp: Cốt liệu và sự phân cấp bột không hợp lý, hoặc chất kết dính không đủ, dẫn đến mật độ thấp và độ xốp quá cao trong vật liệu đúc (thông số kỹ thuật yêu cầu độ xốp có thể đúc được Nhỏ hơn hoặc bằng 20%).
Các biện pháp phòng ngừa hiện tượng sủi hoa + Phương pháp xử lý hiện tượng sủi hoa Logic cốt lõi của việc xử lý hiện tượng sủi hoa là: phòng ngừa trước, xử lý thứ hai – kiểm soát nguồn ion kiềm, giảm độ ẩm và giảm độ xốp trước có thể ngăn ngừa hiện tượng sủi hoa từ nguyên nhân gốc rễ; nếu hiện tượng sủi bọt đã xảy ra, nên áp dụng kết hợp "làm sạch bề mặt + gia cố bên trong" tùy theo mức độ nghiêm trọng để ngăn vấn đề trở nên trầm trọng hơn.
I. Biện pháp phòng ngừa
1. Kiểm soát chặt chẽ chất lượng nguyên liệu:
1) Chọn nguyên liệu thô có hàm lượng-kiềm thấp: Ưu tiên sử dụng cốt liệu có độ tinh khiết-cao (Al₂O₃ Lớn hơn hoặc bằng 85%) và chất kết dính-có độ kiềm thấp (chẳng hạn nhưxi măng phốt phát có hàm lượng kiềm thấp-, khói silic-kiềm thấp), yêu cầu hàm lượng Na₂O+K₂O trong nguyên liệu thô phải nhỏ hơn hoặc bằng 0,6%;
2) Sàng lọc chất phụ gia: Chọn chất khử và chất làm chậm nước{1}}trung tính hoặc có tính axit yếu, tránh sử dụng chất phụ gia có tính kiềm và kiểm soát chặt chẽ lượng thêm vào theo hướng dẫn của nhà sản xuất (thường không quá 0,5%);
3) Kiểm soát nước trộn: Sử dụng nước trung tính (có độ pH 7-8,5), tránh sử dụng nước thải công nghiệp có tính kiềm hoặc nước mặn để trộn.
2. Tối ưu hóa quy trình thi công và bảo dưỡng:
1) Kiểm soát chặt chẽ việc bổ sung nước: Thêm nước theo tỷ lệ pha trộn do nhà sản xuất vật đúc cung cấp. Việc thêm nước một cách mù quáng đều bị nghiêm cấm. Có thể thêm chất khử nước-hiệu suất cao{4}}để cải thiện khả năng chảy của vật liệu đúc, thay thế nhu cầu về nước bổ sung.
2) Đảm bảo độ nén: Sử dụng máy rung ngâm để nén vật liệu chịu lửa đúc cho đến khi bề mặt nhẵn và không có bọt khí tràn ra. Tránh rung-và quá-rung để giảm độ xốp bên trong.
3) Chuẩn hóa môi trường bảo dưỡng:
Kiểm soát nhiệt độ bảo dưỡng ở mức 15-25 độ và độ ẩm tương đối ở mức 60% -80%. Duy trì thông gió tốt và tránh môi trường ẩm ướt, kín. Thời gian bảo dưỡng không được ít hơn 72 giờ. Khi thời tiết nắng nóng nên phun nước để duy trì độ ẩm nhưng tránh tích tụ nước.
II. Phương pháp điều trị hiện tượng hoa hoa hiện tại
1. Sự nở hoa nhẹ
(chỉ một lượng nhỏ bột trắng trên bề mặt, không chà nhám hay đánh bột)
1) Làm sạch bề mặt: Làm sạch hoàn toàn lớp bột trắng bám trên bề mặt bằng bàn chải khô và khí nén (không rửa lại bằng nước để tránh mang hơi ẩm quay trở lại bên trong);
2) Bịt kín chống ẩm: Sau khi làm sạch, phủ một lớp chất bịt kín có độ kiềm thấp-(chẳng hạn như chất bịt kín silane), bôi đều để tạo thành một lớp bảo vệ dày đặc nhằm ngăn chặn sự xâm nhập của hơi ẩm;
3) Kiểm soát môi trường: Cải thiện hệ thống thông gió xung quanh lò nung, tránh môi trường ẩm ướt và ngăn nước mưa rửa trực tiếp vào bề mặt vật đúc.
2. Độ nở hoa vừa phải
1) Làm sạch bề mặt: Nhẹ nhàng loại bỏ các phần cát và rời rạc trên bề mặt bằng dụng cụ cạo và máy mài góc (tránh làm hỏng cấu trúc dày đặc bên dưới), sau đó làm sạch bằng khí nén;
2) Sửa chữa bề mặt: Sửa chữa bề mặt đã loại bỏ bằng vật liệu đúc chịu lửa có độ kiềm thấp, nén chặt rồi xử lý theo thông số kỹ thuật (thời gian bảo dưỡng không dưới 48 giờ);
3) Bịt kín và bảo vệ: Sau khi đóng rắn, phủ hai lớp keo trám kín-có độ kiềm thấp để tăng cường đặc tính chống thấm nước và kiềm-của bề mặt.
3. Sự nở hoa nghiêm trọng
1) Loại bỏ hoàn toàn: Loại bỏ tất cả các bộ phận có cấu trúc lỏng lẻo và sủi bọt nghiêm trọng cho đến khi lộ ra lớp cứng và dày đặc bên dưới. Làm sạch bề mặt khỏi bụi bẩn và mảnh vụn.
2) Đúc lại: Sử dụng chất-kiềm thấp, mật độ-cao có thể đúc được, trộn, đổ và rung theo thông số kỹ thuật để đảm bảo độ nén.
3) Bảo dưỡng nâng cao: Sau khi rót phải tuân thủ nghiêm ngặt quy trình bảo dưỡng (nhiệt độ 15-25 độ, độ ẩm 60%-80%, thời gian bảo dưỡng không dưới 72 giờ). Trong quá trình đóng rắn, tránh va đập và ẩm. 4) Bảo vệ sau đóng rắn: Sau khi đóng rắn, bôi chất trám kín có độ kiềm thấp. Đồng thời kiểm tra kín lò và sửa chữa mọi rò rỉ để ngăn chặn sự xâm nhập của hơi ẩm trong tương lai.
Sự nở hoa trong vật liệu đúc chịu lửa có vẻ như là một "vấn đề nhỏ", nhưng thực ra nó là kết quả của sự phối hợp không đúng cách trong nhiều giai đoạn, bao gồm nguyên liệu thô, xây dựng và bảo dưỡng. Để giải quyết triệt để vấn đề sủi bọt, điều quan trọng là phải ưu tiên phòng ngừa thông qua việc kiểm soát chặt chẽ nguyên liệu thô cũng như xây dựng và bảo trì theo tiêu chuẩn. Nếu hiện tượng sủi bọt đã xảy ra, việc điều trị nên được điều chỉnh theo mức độ nghiêm trọng của vấn đề để tránh chỉ giải quyết các triệu chứng. Đối với các lò nung công nghiệp, độ ổn định của vật liệu chịu lửa đúc ảnh hưởng trực tiếp đến an toàn vận hành và tuổi thọ của lò. Việc tránh bẫy sủi bọt là rất quan trọng để giảm chi phí bảo trì và kéo dài tuổi thọ của lò.
