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四大因素影響低水泥澆注料凝結(jié)硬化
超低水泥澆注料的凝結(jié)硬化，主要是凝聚結(jié)合，因此超微粉的作用十分重要，是決定和影響其性能的關(guān)鍵因素。同時，外加劑對其性能的影響也不容忽視。
(一)超微粉
超低水泥耐火澆注料的超微粉，主要有活性SiO2粉、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及其二者復(fù)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(xiàn)也不同。摻加活性SiO2和a-Sl2O3等量復(fù)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(dá)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(fù)合超微粉，單獨使用時，應(yīng)優(yōu)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(dǎo)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(jìn)行抗渣試驗。試驗條件：標(biāo)準(zhǔn)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(xì)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**，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(yōu)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(xiàn)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(dāng)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(yīng)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(shù)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(fā)團(tuán)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(dǎo)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(jié);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(fā)團(tuán)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。總之，在配制超低水泥耐火澆注料時，摻加減水劑，而且應(yīng)優(yōu)先選用有機減水劑。
(三)鋁粉
在Al2O3-SiC-C質(zhì)超低水泥澆注料中，金屬鋁粉的粒徑越小、施工環(huán)境溫度越高，則化學(xué)反應(yīng)的約劇烈，產(chǎn)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(yīng)過快，易形成假凝，對強度不利。澆注料配合比相同。設(shè)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(yīng)根據(jù)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(yīng)盡量少用。
(四)外加物
在Al2O3-SiC-C質(zhì)超低水泥澆注料中，應(yīng)摻加SiC和碳素材料，以便提高其抗渣性和熱穩(wěn)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(yīng)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(xì)粉狀態(tài)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(nèi)部，同時形成脫碳層，導(dǎo)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(fù)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(yīng)生成SiC和Al4C3后，使其組織結(jié)構(gòu)及其表面更致密化的緣故。
在Al2O3-SiC質(zhì)超低水泥耐火澆注料中，摻加2%~8%的藍(lán)晶石細(xì)粉，在1200~1400℃的高溫下客服進(jìn)莫來石的形成，從而提高其強度。這就是說，藍(lán)晶石不但是膨脹劑，而且是礦化劑。
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