三种不同材质的低水泥耐火浇注料的基本性能
发布日期： 2020-07-24 15:44:24 阅读量（580） 作者：低水泥耐火浇注料的基本性能，是按照配制原则，经过精心的设计和筛选试验，采用最佳的工艺条件制成试样。在自然条件下养护，环境温度为10~25℃。养护到期后，检验3d常温耐压强度，一般为15.45MPa。然后，将试样烘干，并检验其性能。
(一)低水泥硅酸铝质耐火浇注料
低水泥硅酸铝质耐火浇注料用一级黏土熟料和一级~特级矾土熟料作骨料，一般最大粒径为10mm和用量为70%;耐火粉料用特级或一级矾土熟料粉或掺棕刚玉粉等，其用量为18%~24%;超微粉用α-Al2O3粉和硅灰，用量6%~12%。另加适量的复合减水剂。表1为低水泥硅酸铝质浇注料的基本性能。从表中看出，随着加热温度的升高，浇注料强度十分显著的增加，1500℃的强度比烘干强度提高了1倍左右。1400℃高温抗折强度为1.5~2.3MPa，比CA-50水泥耐火浇注料的高近一倍;1400℃或1500℃的烧后线变化，一般呈膨胀状态，其绝对值小些，但比较稳定，即体积变化比较小，有利于浇注料的使用;CaO含量符合低水泥耐火浇注料的要求。Al2O3含量为45%~75%，其中编号1和编号2为黏土质的，其余为高铝质的。
表1低水泥硅酸铝质浇注料的基本性能
低水泥耐火浇注料的耐火度大于1790℃，0.2MPa下的荷重软化温度(变形4%)比CA-50水泥耐火浇注料的高20~100℃。因此，低水泥耐火浇注料的使用温度，一般比同材质的CA-50水泥耐火浇注料的约高100℃。
低水泥耐火浇注料的热膨胀率，在整个加热过程中均呈现膨胀的特征，见图1。从图中看出，随着加热温度的升高，热膨胀率增大，到1250℃时达到最大值，约为0.68%。其后开始缓慢的收缩，1400℃时的热膨胀率为0.43%，当温度为1500℃时，热膨胀率又回升到0.5%。
图1低水泥浇注料的热膨胀率
低水泥耐火浇注料的性能特点是强度高，中温强度不下降反而显著升高，其原因是多方面的。其中，铝酸钙水化物的脱水，是在一个较大的温度范围内缓慢而连续进行的，而且较少的破坏晶体组织结构。
图2为两种浇注料的红外光谱分析。从图中看出，低水泥和CA-50水泥耐火浇注料，在500~700cm-1区域出现了铝氧四面体存在的吸收带，在3300~3400cm-1区域有水化铝酸钙的吸收带。
从吸收带的强度上看，前者较弱，后者较强;经过110℃烘干后，其水化铝酸钙吸收带的强度减弱。经过800℃烧后，前者的水化铝酸钙吸收带强度无明显变化，后者的则明显减弱。这也是低水泥耐火浇注料强度高的一个重要因素，同时也促进了其他性能的改善或提高。
图2两种浇注料的红外光谱分析
a—CA-50水泥浇注料;b一低水泥浇注料
耐火浇注料的成型体，是带有少量气孔的非均质的组织结构。其气孔的大小和多少，直接影响浇注料的性能。采用压汞法测定两种浇注料的孔径分布，列于表2。
从表中可以看出，低水泥耐火浇注料的孔径不大于100nm(1000Å)，占70.7%~73.2%，比CA-50水泥耐火浇注料的高2~3倍;两种浇注料110℃烘干的总孔隙量基本相近。800℃烧后，低水泥耐火浇注料的增大了6%左右，而CA-50水泥浇注料的则增大了近39%。
这说明，低水泥耐火浇注料的总孔隙量少、小毛细孔多且分布均匀，即有气孔低、孔结构好、透气性差和抗渣侵蚀性强等特点。这也是该浇注料强度高的一个原因。
表2两种浇注料的孔径分布和总孔隙量
低水泥耐火浇注料的显气孔率，与CA-50水泥耐火浇注料的相比，也是比较低的，详见图3。从图中看出，800℃之后，随着加热温度的升高，低水泥浇注料的显气孔率增加不多，最大时仅为20.4%;CA-50水泥浇注料的则明显增加，最大值达到26.4%。由于低水泥耐火浇注料的显气孔率低，组织结构致密，因此中、高温强度大。
低水泥耐火浇注料的强度高，耐磨性好，显气孔率低、低熔点物少，因此抗渣侵性强。例如，采用坩埚法进行抗渣侵性试验，介质为转炉钢渣，加热温度1450℃，保温36其侵蚀量，见图4。图中数字为铝酸盐水泥用量，其中水泥用量为5%和7%的系低水泥耐火浇注料，15%的为CA-50水泥耐火浇注料，2%的CA-50水泥系黏土结合耐火浇注料的促凝剂。从图中看出，在同样的材质和工艺条件下，低水泥耐火浇注料的抗渣侵性，比CA-50水泥耐火浇注料的有明显提高，甚至超过了黏土结合浇注料。同时，水泥量越少，抗渣侵性越好;水泥品级高，配制的低水泥浇注料抗渣侵性好，即CA-70水泥配制成浇注料的抗渣侵性，比CA-50水泥配制成浇注料的好，侵蚀量约降低25%。
图3两种浇注料的显气孔率比较
1一低水泥浇注料;2一CA-50水泥浇注料
图4 3种浇注料抗渣侵性对比
a——CA-50水泥的;b——CA-70水泥的;c——黏土结合浇注料
低水泥耐火浇注料用回转法进行抗渣侵性试验，并与黏土结合浇注料对比，介质为高炉渣，加热温度1400℃，回转速度6r/min，其余按标准操作。其结果是，前者的渣侵深度为1.25mm，后者为2.65mm。这说明，低水泥耐火浇注料的抗渣侵性，较大的优于黏土结合耐火浇注料。
低水泥耐火浇注料的抗热震性，即加热1100℃后进行水冷的循环次数，与CA-50水泥和黏土结合耐火浇注料一样，均大于15次;其热导率，因低气孔、组织结构致密，所以比CA-50水泥和黏土结合耐火浇注料的略高些，其数值一般为1.05~1.35W/(m·K)。
(二)低水泥莫来石和刚玉质浇注料
低水泥莫来石和刚玉质耐火浇注料是采用烧结或电熔的莫来石、棕刚玉、矾土基刚玉和白刚玉作耐火骨粉料，有时也用特级矾土熟料粉，超微粉则混用α-AI2O3和硅灰，用铝酸盐水泥作结合剂并另加分散剂配制而成。该料用于轧钢加热炉炉衬、水冷管包扎及烧嘴砖，中间包挡渣堰，中、小高炉出铁沟和电炉盖等热工设备上，使用效果较好。表3为低水泥莫来石和刚玉质浇注料的性能。
表3低水泥莫来石和刚玉质浇注料的性能
(三)低水泥SiC质耐火浇注料
低水泥SiC质耐火浇注料的特点是线膨胀系数低、热导率高、强度大、耐磨性好，在发电锅炉、有色冶金炉和焚烧炉等热工设备上，得到了应用，使用效果较好。
低水泥SiC质耐火浇注料用SiC大于97%的碳化硅作耐火骨料和粉料，添加SiO2超微粉和金属硅防氧化剂，用CA-70水泥作结合剂并加聚磷酸盐减水剂。该料主要性能是SiC为85%，110℃烘干体积密度、耐压和抗折强度分别为2.5g/cm3、45MPa和9MPa，1000℃烧后线变化、耐压和抗折强度分别为-0.2%、107MPa和24MPa，1450℃烧后线变化、耐压和抗折强度分别为+0.3%、130MPa和54MPa，400℃热导率为12.2W/(m·K)。
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