在浇注料施工前,对工作区域及周围环境围起来保持干净,以防不净的物质污染耐火材料,施工用工具和设备也应保持清洁。如采用较普遍的水硬性耐火浇注料,在满足其强度的加水量下,所对应的流动性较差,对施工产生一定影响。在此基础上的任意增加水量,均会降低浇注料的强度。因此有的操作人员为便于施工,就随意增加水量,导致浇注体性能下降。影响浇注料流动性的除了加水量外,还有搅拌时间。
传统耐火浇注料是由耐火集料和高铝水泥配置而成的。在制备过程中,细集料部分的颗粒级配没有进行精心设计。水泥颗粒也较粗(比表面积一般为3000cm2/g左右),水泥的加入量一般为15~25%,施工用水量为10~15%。加之水泥用量多颗粒粗,使水泥不能得到完全水化,终导致浇注料的性能不好。
“GJ-180高强度耐火浇注料”是基于电熔白刚玉为集料以纯铝酸钙水泥为结合剂配制而成的。这种浇注料的高使用温度达到1800℃,1400℃下的热态抗折强度达7.4MPa,在高温下也具有较好的耐磨损性能。它适于新型干法水泥窑的前窑口,三风道喷煤咀等部位使用。
回转窑窑口耐火浇注料的使用条件
回转窑窑口耐火衬是窑衬的薄弱环节,特别是前窑口耐火衬,使用温度在1100℃左右,需要承受急冷、急热气流冲击,高温水泥熟料磨损和高温有害气体碱腐蚀等,使用条件十分苛刻。衬体的损毁主要是:开裂、剥落和磨蚀,故要求耐火材料具有良好的抗热震性、耐磨性和耐碱性。
回转窑窑口筒体不变形时,一般可用抗剥落的高铝砖、尖晶石砖和直接结合镁铬砖等定型制品砌筑,并用泥浆做接缝料,以便形成整体,防止掉砖,提高寿命。然而,筒体变形普遍存在,故用耐火浇注料浇灌,钢壳上焊上铆固钉,浇注料中掺加钢纤维增强耐火浇注料,按规程施工和烘烤,来满足窑口筒体衬的生产需要。
众所周知,黏土砖的抗热震性和耐碱性优于高铝砖,原因是铝含量低;强度高、耐磨性好、抗震性差。在窑口用浇注料中,Al2O3 含量为50%~70%,强度适中(既兼顾耐磨性,又有适宜的抗热震性),烘干和耐压强度(1100℃)分别约为40MPa和70MPa。应当指出,耐火浇注料是由骨料、粉料、结合剂和外加剂(物)等组成,使用前基质中的相组成处于非平衡状态,使用时在高温作用下,基质中的各组分将遵循相平衡关系重新组成新的相平衡(即获得优良的使用性能和原位反应)。因此,应当选择适用的组成材料,优化配料设计,达到良好的烧结性、体积稳定性、耐蚀性和高温力学性能。
耐火粉料、结合剂和外加剂(物)等材料,是耐火浇注料的基质材料,也进行合理的颗粒级配,以便提高其性能。在常温下,能获得施工强度,在高温作用下,易发生相转变、进行烧结。同时,材料之间会产生原位反应,其微膨胀能抵消烧结收缩,提高浇注料的抗热震性和强度。
不定形耐火材料是典型的原位反应耐火材料,因此外加剂(物)的选用十分重要,确保施工性能、烘烤性能,高温下原位反应的进行,可获得优良的材料性能。窑口耐火浇注料用的外加剂(物)主要有:分散剂、促凝剂、增塑剂、烧结剂、膨胀剂和防爆剂等。现介绍一下烧结剂,其品种材料有生黏土、锆英石、钛和錋化物等。该类物质在使用温度下,进行原位反应,生成一定数量的莫来石晶体、锆石相、钛铝酸盐晶体和不一致熔融化合物(2Al2O3·B2O3)等,伴有体积膨胀产生微裂纹,能补偿其烧结收缩,从而使浇注料产生烧结强度,耐腐蚀能力和良好的抗热震性。
外加剂(物)主要有耐热钢纤维等,在窑口用耐火浇注料中,选用446号和304号钢纤维,可满足使用要求(用量为1%~4%)。其作用是能抑制基质产生裂纹或阻止裂纹扩展,提高料的抗热震性。实验证明,冷热循环10次后的抗折强度,钢纤维增强耐火浇注料比未加钢纤维的浇注料高3~4倍(即提高抗热震性),在前窑口耐火衬上使用,使用寿命一年以上。因此,在窑口用耐火浇注料中,加耐热钢纤维。应当指出,配制钢纤维耐火浇注料时,将钢纤维均匀混拌在浇注料中,防止钢纤维成团,否则将降低窑口耐火衬的使用寿命。
回转窑窑口用耐火浇注料的材料组成,应根据其使用条件来确定,并基质料间原位反应、烧结性和体积稳定性,从而获得良好的抗折强度、抗热震性和耐腐蚀性。同时,适量添加外加剂(物),并合理选择其品种和用量,才能提高材料的施工性能和使用性能。钢纤维增强铝莫来石质耐火浇注料,在窑口使用的作用已初见成效,应大力推广使用。