超低水泥耐火澆注料的制備原料和工藝對性能的影響

　　超低水泥耐火澆注料的凝結硬化，主要是凝聚結合，因此超微粉的作用十分重要，是決定和影響其性能的關鍵因素。同時，外加劑對其性能的影響也不容忽視。

超低水泥耐火澆注料

（一）超微粉

超低水泥耐火澆注料的超微粉，主要有活性硅灰、a-Al2O3粉和Cr2O3粉等，其成分含量（%）分別為93.2、大于90和大于99.這3種超微粉和粒徑分布，見下表。從表中看出，小于1.0mm的大于71%。

耐火澆注料的配合比相同，CaO含量約為0.6%。三組試樣，分別摻加活性SiO2、a-Al2O3（a氧化鋁粉）及其二者復合的超微粉，用量相同。隨著加熱溫度的升高，摻加不同超微粉的澆注料，其強度均有增加。同時看出，不同的超微粉，對澆注料強度的貢獻也不同。摻加活性SiO2和a-Al2O3等量復合的超微粉，其強度高，其次為摻加活性SiO2超微粉的澆注料，摻加氧化鋁超微粉的澆注料，其強度低。加熱溫度達到1500℃時，摻加3種超微粉的澆注料，其強度基本相似。這就是說，配制超低水泥耐火澆注料時，好用復合超微粉，單獨使用時，應優先選用活性SiO2超微粉。

但是，SiO2超微粉用量增多，將會降低澆注料中Al2O3含量，同時增加了游離石英，必然導致澆注料抗渣性的下降。例如，鐵溝澆注料的配合比：高鋁骨料70%，SiC14.2%，C5.8%，分散劑0.2%，水6.5%，高鋁粉和SiO2超微粉合量10%。采用坩堝法在還原氣氛下進行抗渣試驗。試驗條件：標準渣的堿度為1.105，加熱溫度和保溫時間1500℃，4h。隨著SiO2超微粉用量的增加，抗渣性有個佳值，即超微粉用量為5%左右時，抗渣性好。

澆注料的配合比不變，耐火細粉和超微粉的合量不變。隨著超微粉用量的增加，1600℃燒后耐壓強度也增大，但有個佳值。SiO2超微粉用量為5%左右，Al2O3和Cr2O3超微粉用量為7%左右，此時強度較好，其他性能也優良；從超微粉品種來看，增強效果好的是SiO2超微粉，其次是Al2O3超微粉，Cr2O3超微粉增強效果較差。同時看出，SiO2超微粉的增強比后兩種超微粉的高2.5~4.4倍。

（二）外加劑

外加劑種類較多，現以分散劑和減水劑為例，說明對超低水泥耐火澆注料性能的影響。

澆注料的配合比一定時，摻加不同量的分散劑，可減少施工水用量。當施工水用量一定時，隨著分散劑用量的增加，烘干耐壓強度有個佳值。即分散劑用量為0.15%~0.2%時，強度好。未加或用量大于0.5%時，其強度變差或試樣開裂，這是由于澆注料的流動性差、成型體不致密的緣故。

減水劑品種較多，應通過試驗合理選擇。在超低水泥剛玉澆注料的配合比確定后，分別用聚磷酸鈉、聚氰胺類縮合物和萘磺酸鹽類縮合物作減水劑，篩選適宜的用量，配制耐火澆注料，其工藝參數和性能，見下表。從表中看出，未加減水劑的澆注料，由于超微粉的自發團聚，無法有效的填充其孔隙，且分布極不均勻，大量的水被包裹在絮凝體中或填充在孔隙中，因此導致水用量加大，熱處理后的體積密度低、氣孔率高、強度低，同時也不利于燒結；聚磷酸鹽有一定的分散減水效果，在一定程度上能阻止超微粉的自發團聚，使之較充分在孔隙中，提高了水的利用率，即減少了水用量，減水率約為17%。所以，澆注料的體積密度提高、氣孔率下降，與未加減水劑的相比，燒后耐壓強度提高了0.6~1.9倍，高溫抗折強度提高了1.25倍；B和C為有機減水劑，其分散減水效果尤為顯著，減水率分別為25%和28%，與未加減水劑的澆注料相比，其體積密度約提高3.5%，氣孔率下降15%，燒后耐壓強度提高了1~4倍，高溫抗折強度提高了3.5倍多。同時看出，C減水劑的效果比B的更好些?？傊?，在配制超低水泥耐火澆注料時，摻加減水劑，而且應優先選用有機減水劑。

超低水泥澆注料的工藝參數和性能：

（三）鋁粉

在鐵溝耐火澆注料中，一般摻加金屬鋁粉，起快干和增強的作用。其粒徑和用量，對澆注料的性能有較大的影響，應合理選擇。

在Al2O3-SiC-C質超低水泥澆注料中，金屬鋁粉的粒徑越小、施工環境溫度越高，則化學反應的約劇烈，產生的氣體越多，料溫也越高。這對澆注料的脫水是有利的，即可快速烘烤，但反應過快，易形成假凝，對強度不利。澆注料配合比相同。設鋁粉粒徑大，對強度不利，其粒徑太小，對烘干耐壓強度有一定好處，但其余強度有所下降；鋁粉粒徑為88~44mm時，強度較好。鋁粉用量應根據耐火澆注料性能和施工條件而定，在保證有利排氣和快干的前提下，應盡量少用。

（四）外加物

在Al2O3-SiC-C質超低水泥澆注料中，應摻加SiC和碳素材料，以便提高其抗渣性和熱穩定性等性能。試驗與使用證明，SiC和碳素材料的品級和用量，對澆注料的性能有較大的影響，應合理選擇。同時，高爐的大小和使用部位的不同，其品級和用量也不同。在一般情況下，大、中型高爐的主鐵溝或渣溝，用的SiC和碳素材料，中、小型高爐的則用低檔的SiC和碳素材料；SiC的用量一般為5%~35%。碳素材料主要有瀝青、鱗片石墨、電極粉和土狀石墨等，其用量為2%~6%。

在鐵溝耐火澆注料中，SiC和碳素材料一般以細粉狀態摻加，SiC好用超微粉。由于該料中含有SiC和碳素材料，因此抗氧化性降低。即碳氧化，留下較多微孔，鐵水或爐渣則不斷的滲入到內部，同時形成脫碳層，導致襯體的損毀。摻加金屬鋁粉，能提高澆注料的抗氧化性。試驗證明，同時摻加金屬硅粉即Al粉和Si粉復合使用，抗氧化性效果更好，而且可提高澆注料的強度。這是由于在高溫下金屬硅和鋁與碳反應生成SiC和Al4C3后，使其組織結構及其表面更致密化的緣故。

在Al2O3-SiO質超低水泥耐火澆注料中，摻加2%~8%的藍晶石細粉，在1200~1400℃的高溫下克服進莫來石的形成，從而提高其強度。這就是說，藍晶石不但是膨脹劑，而且是礦化劑。

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