為了克服普通水泥澆注料的缺點(diǎn)，使?jié)沧⒘暇哂休^高的物理性能和優(yōu)良的耐化學(xué)侵蝕性、提高使用溫度，必須降低水泥用量，使CaO含量降低到1.5%左右。因此參照國(guó)內(nèi)外經(jīng)驗(yàn)和專(zhuān)利，進(jìn)行了軋鋼加熱爐用低水泥高鋁質(zhì)澆注料預(yù)制塊的研究。
原料和添加劑的選用
1.1 原料的選擇
為了提高材料的抗震穩(wěn)定性，并考慮到加熱爐的最高使用溫度較高(超過(guò)1100℃)，選用了B級(jí)礬土熟料作為主要原料，為了提高澆注料的結(jié)核性、干燥性和燒結(jié)性，引入了少量的粘土;為確保CaO的含量小于1.5%。選用純鋁酸鈣水泥作結(jié)合劑；為了提高澆注料的流動(dòng)性，配料中添加了SiO2微粉，因其較大的表面積及表面能，還有利于增強(qiáng)凝聚作用，從而提高預(yù)制塊的強(qiáng)度。各原料的化學(xué)成分列于表1。
表1 原料的化學(xué)成分，%
1.1 試水劑的確定
試驗(yàn)方法：將一定組成的配料分別置于幾個(gè)燒杯中，每個(gè)燒杯中分別加入不同的減水劑(占配料量的0.3%);水玻璃、木質(zhì)素磺酸鈣、糖蜜、三聚磷酸鈉及α甲基萘磺酸等，并混勻。再逐一以滴定管加水于燒杯中，邊滴邊攪拌，直到開(kāi)始流動(dòng)，進(jìn)而較易流動(dòng)。記下加水量，就得到不加和加入減水劑的加入量(見(jiàn)表2)。
不加和加減水劑澆注料的加水量/% 表2
由表2可以看出，各種減水劑均具有較好的減水效果，其中以α甲萘磺酸為佳。
1.1 促凝劑、混凝劑的選用
由于低水泥高鋁質(zhì)耐火澆注料預(yù)制塊的尺寸較大，最大尺寸達(dá)4m以上，重量1噸以上，需室外露天成型。冬夏溫差達(dá)數(shù)十度，致使凝結(jié)時(shí)間有很大的波動(dòng)。夏季氣溫達(dá)30℃以上，凝固快，往往來(lái)不及成型，泥料已凝結(jié)：而冬季氣溫在0℃左右，3—5d尚不能凝結(jié)，占用大批模具。因此，在夏季需加入緩凝劑，在冬季需加入促凝劑，以調(diào)整作業(yè)時(shí)間。根據(jù)不同的產(chǎn)品及其工藝要求，初凝時(shí)間不早于40min至2h，初凝時(shí)間不晚于4—6h。緩凝劑可用糖蜜等，促凝劑可用MS水玻璃速凝劑，用量均在1%—3%。應(yīng)當(dāng)指出，有的促、緩凝劑兼有減水作用。
SiO2微粉的選用
試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，同樣配方，采用不同類(lèi)型的SiO2微粉，強(qiáng)度波動(dòng)在15—30MPa，可見(jiàn)SiO2微粉的性能對(duì)質(zhì)量有著很大的影響SiO2(Ⅰ)呈灰色，遇水后手感粘性大;SiO2(Ⅰ)呈白色，加水后，手感粘性較小，測(cè)其粒度組成和水中可溶物的含量，結(jié)果示于表3。經(jīng)分析，可溶物是SiO2。
SiO2微粉的性狀 表3
從表3可以看出，盡管SiO2(Ⅰ)粒徑大于SiO2(Ⅱ)，但90%的顆粒仍<1.6um，可溶物含量達(dá)40.32%，超過(guò)SiO2(Ⅱ)近30%；而加SiO2(Ⅰ)的試樣強(qiáng)度經(jīng)測(cè)試高出加入SiO2(Ⅱ)約50%。顯然，SiO2微粉中可溶性SiO2含量及其活性的大小對(duì)試樣強(qiáng)度起著重要的作用。顯然、選用的SiO2微粉中不溶性部分主要起著分散作用，而可溶性部分增強(qiáng)了膠結(jié)作用。綜合以上情況，確定Ⅰ、Ⅱ型的SiO2微粉并用，Ⅰ型占其用量的1/3。
1.1 水泥種類(lèi)的確定
以礬土水泥、電熔和燒結(jié)的純鋁酸鈣水泥分別與高鋁礬土熟料和其它添加劑配料。澆灌成型，制成試樣，其性能示于表4。
從表4可以看出，電熔純鋁酸鈣水泥具有良好的高溫和常溫性能，但由于價(jià)格昂貴，只適用于特殊材料。燒結(jié)純鋁酸鈣水泥高溫和常溫性能均較好，可在1450℃以下使用，而礬土水泥價(jià)格便宜，雖然性能不如前二者，但實(shí)踐證明，在1300℃以下使用，仍不失為良好的結(jié)合劑。
不同水泥高鋁質(zhì)耐火澆注料的性能 表4
二、預(yù)制塊的生產(chǎn)要點(diǎn)
2.1 粒度的調(diào)整
優(yōu)異該預(yù)制塊使用范圍廣，尺寸相差懸殊，制定配方時(shí)首先應(yīng)置于粒度的調(diào)整，分別使用極限顆粒15mm和6mm兩種粒級(jí)。重量大于50kg預(yù)制塊一般使用15mm粒級(jí);中小型制品使用6mm粒級(jí)。為實(shí)現(xiàn)緊密堆積，必須嚴(yán)格控制顆粒組成，其配料組成列于表5。
預(yù)制塊的配料組成，%
2.2 混合
預(yù)制塊的混料過(guò)程非常關(guān)鍵，必須嚴(yán)格遵循加料循序。混煉時(shí)，盡量保持原來(lái)顆粒不被破壞;施工十分窯嚴(yán)格控制在配比的范圍內(nèi)。
2.3 成型
成型大型預(yù)制塊采用振動(dòng)臺(tái)或振動(dòng)棒成型。中小型預(yù)制塊采用振動(dòng)臺(tái)加壓成型;成型后，預(yù)制塊自熱養(yǎng)護(hù)10d以上。根據(jù)用戶(hù)要求，某些預(yù)制塊需要烘烤，以縮短施工烘爐時(shí)間。
預(yù)制塊的理化指標(biāo)及使用效果
預(yù)制塊性能：Al2O3 70、47%，CaO 62%，耐火度大于1770℃，重?zé)�變化(1400℃，3h)+0.8，110℃烘干的耐壓強(qiáng)度26.2MPa，110℃烘干的抗折強(qiáng)度3.2MPa，高溫抗折強(qiáng)度(1350℃，th)1.9MPa，體積密度2.4g/cm3。普通高鋁水泥澆注料高溫抗折強(qiáng)度(1350℃，th)為0.3MPa。
低水泥耐火澆注料預(yù)制塊在特殊鋼廠等軋鋼廠的大、中、小型加熱爐高溫爐頂取代粘土澆注料，具有砌筑容易、施工及烘烤時(shí)間短，烘烤和使用中不剝落等優(yōu)點(diǎn)。使用壽命從粘土澆注料或普通澆注料的幾個(gè)月提高到1—3年，基本上與爐墻同步，取得數(shù)十萬(wàn)到數(shù)百萬(wàn)元的經(jīng)濟(jì)效益。
