普通粘土耐火澆注料的常溫耐壓強(qiáng)度,一般為3~6MPa,1400℃高溫耐壓和抗折強(qiáng)度分別為2.6~3.4MPa 和0.8~1.3MPa。由于強(qiáng)度低,給施工和使用帶來(lái)諸多不便,也限制了應(yīng)用范圍,因此,國(guó)內(nèi)進(jìn)行了一系列的工作,開發(fā)了高強(qiáng)度黏土耐火澆注料,使現(xiàn)有的資源得到更高的利用。
高強(qiáng)度黏土耐火澆注料的配置,基本的技術(shù)措施是,提高耐火骨料和粉料的品級(jí),摻加超微粉和復(fù)合外加劑,從而降低混煉時(shí)的水用量、增強(qiáng)組織結(jié)構(gòu)的致密性、降低氣孔率、提高強(qiáng)度和高溫性能。
在耐火骨料放面,可以全部或部分采用白剛玉、棕剛玉、莫來(lái)石和硅線石等材料,同時(shí)也要提高高鋁礬土熟料的品級(jí),這樣可提高黏土耐火澆注料的高溫性能。一般來(lái)說(shuō),剛玉、莫來(lái)石和硅線石等材料,全部采用時(shí)成本較高摻加20%~30%時(shí)即有明顯的效果。
耐火粉料是基質(zhì)的重要組成部分。提高耐火粉料的品級(jí),能顯著提高黏土耐火澆注料的強(qiáng)度和高溫性能,如(表一)所示。在粘土耐火澆注料組成不變的情況下,用5%~20%的高品級(jí)粉料(細(xì)度不大于30μm),代替部分高鋁礬土熟料粉,即能取得效果。從表中看出,用棕剛玉粉的效果最好,高溫耐壓強(qiáng)度顯著提高,變形4%的荷重軟化溫度也提高,1400℃燒后線變化呈膨脹狀態(tài),數(shù)值+0.74%:高純氧化鋁粉的性能也較好,特別是1400℃高溫耐壓強(qiáng)度達(dá)到7.8MPa,但燒后線膨脹太大,因此,使用時(shí)其用量應(yīng)控制在6%左右。
(表)高品級(jí)粉料對(duì)澆注料性能的影響
粘土結(jié)合劑是黏土耐火澆注料的重要組成部分,也是重要的基質(zhì)材料,一般選擇廣西泥做結(jié)合劑,效果比較好。廣西泥用量與高溫耐壓強(qiáng)度的關(guān)系。隨著廣西泥用量的增加,1400℃高溫耐壓強(qiáng)度有個(gè)最佳值,即廣西泥為7%~9%時(shí),高溫耐壓強(qiáng)度較高。配置高強(qiáng)度黏土耐火澆注料時(shí),廣西泥用量一般為6%~9%。
耐火粉料和粘土結(jié)合劑的細(xì)度,一般來(lái)說(shuō)越細(xì)越好。隨著其細(xì)度的提高,黏土耐火澆注料的組織結(jié)構(gòu)更致密化,氣孔率降低,強(qiáng)度提高,當(dāng)然成本也隨之增加。在配置高強(qiáng)度黏土耐火澆注料時(shí)必須摻加超微粉。試驗(yàn)研究和生產(chǎn)實(shí)踐證明,SiO2超微粉摻加1%~5%和α—AL2O3超微粉摻加4%~7%,能提高強(qiáng)度一倍左右。再分散機(jī)和促凝劑的品種和用量不變時(shí),為了配制高強(qiáng)度黏土耐火澆注料,應(yīng)再添加高效減水劑,這樣可減少水用量,也能提高其強(qiáng)度。減水劑品種有三聚氰酸鈉、酒石酸和檸檬酸及鈉鹽等,用量一般為0.1%~0.5%。
如高強(qiáng)度粘土耐火澆注料的使用溫度不高時(shí),可適當(dāng)增加鋁酸鹽水泥的用量,其前提是高溫性能降低較少,而常溫強(qiáng)度有較大的提高。另外,摻加耐熱鋼纖維和陶瓷纖維等材料,也能起到增強(qiáng)的作用。