微膨胀耐火浇注料的研究及在球式热风炉上的应用

一、        微膨胀耐火浇注料的研究

1、问题的提出：

在球式热风炉使用寿命的调查中，不难发现热风炉的炉衬，尤其是热风炉的球顶衬体的好坏是影响热风炉使用寿命的关键因素之一。综合分析其损坏原因：（耐火砖）1、热风炉长期处于送风、燃烧、冷热周期变化的工况，球顶温度随之发生周期性变化，耐球式热风炉使用过程中又需经常性的更换耐火球，所引起的温度急剧变化，对球顶衬体形成更为强烈的热冲击，使得球顶耐火衬体长期处于极其苛刻的环境之中。（耐火砖）2、球式热风炉的球顶衬体多采用高铝砖砌筑，基中还有相当一部分是异型砖，而高铝砖热震稳定性差，加上许多厂家生产的高铝砖高温蠕变较大，所以在温度急剧变化中，砖衬易剥落。（耐火砖）3、砖衬中的砖是由耐火泥粘结，使之具有一定的整体结构强度，耐火泥浆的粘结强度、性能，便宜成为影响衬体寿命的重要因素。在高温热应力的作用下，砌体和砖之间都会出现松动、开裂，严重的还会出现大面积掉砖。别外在倒球时，可能因上部球粘结有时还需放小炮，所产生的震动则更加剧了球顶衬体的破坏，迫使热风炉停炉检修。

为了解决因热风炉球顶损坏而产生被动的局面，某厂曾在100m³ 球式热风炉互不干涉内政顶衬体采用自行研制的矾土水泥结合高铝混凝土进行整体浇注，以减少修炉时间，节约资金，延长寿命。硬件浇注热风炉球顶（耐火砖）克服了异型砖等砌筑薄弱环节，取消了所有砖缝，避免了高炉煤气燃烧后的灰份中杂质向砖缝渗透，提高球顶褓的整体结构强度，这对球式热风炉球顶的合用寿命应有所提高，但使用半年后即发现球顶内衬严重剥落、 龟裂。剥落最深达300mm，裂纹最宽60mm。

总结某厂热风炉球顶整体浇注经验，对所采用的耐火混凝土进行性能、材质以及损坏机理分析，（耐火砖）我们认为，问题的关键是该混凝土的性能仍不能适应球式热风炉球顶的高温，温度波动、温度梯度等恶劣工作状况，如能解决材料的剥落、开裂，提高材料的整体性能，热风炉球顶整体浇注应该是可行的，为此我厂进行了下列试验研究。

2、微膨胀耐火浇注料的研究

据多年的耐火浇注料的研究和使用，我们认为浇注料的材质、施工性能以及结合剂的分解，烧结时的陶瓷结合，浇注料组份中的化学反应，以及体积变化等等，都是使用成功与否的重要因素，这些因素的设计如果不合理，最终都会加速浇注料衬体的损坏，据此提高浇注料的性能，消除使用条件下民的内应力，改变料体的显微结构，从而提高料体的耐热震性、耐剥落性至关重要。

国外有学者介绍，改变陶瓷材料的显微结构，两种常用的方法是合理的粒度分而和添加与周围基质具有不同热膨胀特性的骨料。根据Andreasen公式P=100（d/D）ⁿ  计算，，粒度越粗，耐热震性越好，但其强度的绝对值损失较大。而有研究结果表明，添加微膨胀剂的作用，是当料体受到高温时，膨胀剂会引起周围基质产生微裂纹，基质的烧结和过度的密度被抑制住了。膨胀剂周围形成的微裂纹能吸收扩散裂纹的能量，并防止材料的完全劣化。添加膨胀剂的浇注料中形成的显微结构能较好地吸收由于温度梯度或基质烧结产生的应力。这种显微结构提供了较好的耐热震性。本试验研究基于该研究成果时行了大量的工作。试验研究所采用的耐火烧注料是以高铝骨料为主，含有少量结合粘土的低水泥浇注料为研究体系，骨料粒度分布采用n=0.45Andreasen公式计算，加入膨胀剂，研究出具有微膨胀性、热震稳定性好的微膨胀浇注料。