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外加劑對超低澆注料影響

  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。
  (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。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,其強度最高,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,其強度最低。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,最好用復合超微粉,單獨使用時,應優先選用活性SiO2超微粉。
  超低水泥耐火澆注料的凝結硬化,施工不可忽視這4大因素但是,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,抗渣性有個最佳值,即超微粉用量為5%左右時,抗渣性最好。
  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,但有個最佳值。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,增強效果最好的是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,烘干耐壓強度有個最佳值。即分散劑用量為0.15%~0.2%時,強度最好。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為有機高效減水劑,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,必須摻加減水劑,而且應優先選用有機高效減水劑。
  (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,用優質的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最好用超微粉。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℃的高溫下莫來石化,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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