不定形耐火材料的研究进展_徐国涛

・!・国外耐火材料"##$年%月第"&卷第$期不定形耐火材料的研究进展摘要：介绍了不定形耐火材料的研究与应用变化过程，对配方的改进及结合剂的使用进行了探讨，指明了浇注料的应用与研究方向。

关键词：不定形耐火材料；研究；进展；硅胶中图分类号：’(!)*+)$文献标识码：,文章编号：!###-)*%$."##$/#$-###!-#$!前言不定形耐火材料已使用了半个多世纪，发生了许多变化，其中骨料的优化与结合剂的更新促进了性能的根本改善。

%#年代初，应用高,0"1$含量的纯铝酸钙水泥使传统浇注料在各种高温设备上得到普遍应用。

传统浇注料中，强度直接取决于添加的水泥量，为获得高强度，不得不增加水泥含量。

尽管低温性能得到了改善，但由于用水量增加，产生了更多气孔，中温和高温性能没有什么变化。

)#年代末至&#年代初，出现了低水泥和超低水泥浇注料。

低水泥浇注料的发展开始用部分超细原料代替水泥，例如粘土、二氧化硅微粉和氧化铝粉，尽管初始需水量减少，但干燥时间增加，否则容易造成开裂。

随后，低水泥浇注料.233/和超低水泥浇注料.4233/有了长足发展。

通常当温度升高到!*##5以上时，由于添加了二氧化硅微粉，减少了水泥量，高温性能有了相当大的提高。

但由于浇注料强度降低，仍然限制了它们的高温使用范围。

&#年代末，在捣打料、喷补料及浇注料中开始使用无定形671"微粉，捣打料中多使用有机结合剂，喷补料中多使用无机结合剂，捣打料及喷补料的性能比传统的配方性能更好。

无定形671"配制的材料可以泵送且不影响浇注料性能，因而使其成为重要的耐火原料。

当将无定形671"用于浇注料配方中时，浇注料可变得自流。

无定形671"结合的配方比水泥结合的浇注料配方在物理和化学性能上更优异。

8#年代初，低水泥浇注料应用了喷补技术，它结合了喷补料的方便性和233的优异性能。

最近，无定形671"结合的泵送料与喷补料已成功应用，性能更好，这将在不同应用领域改善耐火材料的性能。

正如名字一样，捣打料通过捣打施工。

起初，用铁锤捣打，后来使用空气锤，减少了施工时间并改善了性能。

捣打料在各种炉底、高炉的渣沟和铁水沟、电炉出渣槽及各种不同场合得到了很好的应用。

树脂结合的捣打料因其性能好、施工方便，在高炉中应用很广。

应用最好和最普遍的捣打料是酚醛树脂结合捣打料，由于树脂的聚合作用，其固化强度高。

但随温度升高，炭素氧化，产生了高气孔率，导致密度和强度降低。

性能的损坏使得它极易受侵蚀，特别是在接触铁水和炉渣的部位。

添加无定形671"作为结合剂，能在整个升温过程中显著地提高材料的性能。

无定形671"结合的捣打料除了有优异性能外，另有一个显著优点，即用酚醛树脂作结合剂在生产和施工中会有害健康，而无定形671"结合的捣打料中没有有机结合剂，消除了对人体的危害。

"捣打料喷补是维护高炉的铁水沟和渣沟的常用方法，此方法方便快捷，可在液态下作业。

在铁水沟使用233之前，常使用捣打料；沟槽使用233之后，用喷补料来维护。

在沟槽的喷补中，首要问题是与沟层面的粘结。

树脂结合或水泥结合的喷补料在*##9%##5以上一般不会粘结。

而无定形671"结合的喷补料能粘结到热表面.&##9!###5/上，甚至能粘结到含碳层，这是其独一无二的性能。

喷补料的物理性能在实验室是难以测定的，最恰当的方法是按照,6’:.3-8#$/标准测试。

・!・"#$%&’($%"$)*+#$&%,-./01!223 4561!7(513!浇注料82年代初，高纯铝酸钙水泥的应用使得浇注料的成型变得容易，也使得浇注料应用更广泛。

但一些固有的问题依然存在，限制了其使用。

水泥结合浇注料中，初始强度源于水泥的水化，为了增加强度，在浇注料中加入更多的水泥，这需要更多的水来混合，然而额外的水会导致高的气孔率和强度损失。

在3229:22;的中温，水泥脱水过程中有明显的强度损失。

浇注料的强度在脱水完成产生陶瓷结合时开始升高。

尽管使用高纯骨料可以形成能用于高温的浇注料，但由于受侵蚀后的强度值下降的影响，总体上的使用受到限制。

<2年代末至72年代初，开发了低水泥=低水分的浇注料。

基本原理是部分地用超细粉代替水泥，起初使用细粘土，但为了避免开裂或剥落，需要用大量的时间来干燥这些浇注料，这给实际应用带来不便。

接着，,>#!、)6!#3和?@#都被用来成型A**，由于,>#!容易获得并且价格也合适，大部分A**使用,>#!。

为了使A**易于流动，加入的硅粉以极细小的粒度，取代了水和水泥颗粒的结合。

这样用水量减少，气孔率降低，密度和强度增加。

另外，由于水泥只是部分地水化，在中温阶段没有强度的损失。

由于A**的成型添加了硅粉，它们的高温性能受到限制，因为在BC229B:22;时，形成了钙铝硅酸盐，所以这种浇注料的高温强度在B:22;后显著降低。

提高高温强度的方法是开发DA**，其*E#的含量波动于2F BG9 2F2:G。

但是，这些成型方法又导致了新的问题，如：硬化时间太长，需要加速硬化来解决这个问题。

自72年代第一次使用硅胶作为结合剂后，给耐火浇注料带来了巨大的变化。

硅胶作为结合剂取代了*)，具有A**和DA**的所有优点，同时解决了它们大部分的缺点。

硅胶作为耐火浇注料的结合剂，其原理是溶胶H凝胶技术。

溶胶H凝胶技术已经应用在高技术陶瓷基体上，具有易于成型、均匀性好、烧结温度低等优点。

浇注料中硅胶H凝胶包围着耐火材料颗粒，经干燥，凝胶的骨架结合这些颗粒形成初始强度。

在高铝质和铝硅质浇注料中，由于缺少了*E#，其高温性能有了提高。

因为有较高的致密性、粘结度及碱度，硅胶结合的浇注料有更好的粘结性和自流性。

这种技术的进步将可泵送的耐火材料推向了市场，从BI7I年开始，硅胶结合的耐火浇注料就开始了工业应用。

可泵送的浇注料在)6!#3H,>#!和)6!#3H,>#!H,>*H*系统中应用非常成功。

凝胶结合的浇注料系统另外一个独特的性能是：它与A**及DA**不同，其性能不受施工时添加的结合剂的影响。

"喷射料尽管A**、DA**和凝胶结合可泵送料在耐火材料中有很重要的优势，但包含湿料需要在施工过程中成型，其应用还是受到限制。

在BII3年，一种新技术的出现使得A**可以以喷射的形式使用。

这种喷射技术结合了A**的优异性能与喷射的方便性，大量应用于钢铁生产、铸造、铁合金以及其它工业中。

近来凝胶结合的浇注料已应用了喷射技术，由于这些组成与可泵送的浇注料一致，应用喷射技术会增加其应用范围。

#熔融氧化硅的可泵送料除了使用氧化铝和氧化铝H氧化硅集料来制造硅胶结合的可泵送料外，还开发了具有一些独特性能的熔融氧化硅的可泵送料，其物理性能优于硅砖，它们具有低的气孔率、高的强度、低的热膨胀性及良好的耐蚀性。

$硅胶的优点硅胶已应用于许多不同类型的不定形耐火材料中，比如捣打料、喷补料。

它在浇注料中的应用使得耐火材料泵送更为方便，因而比传统的结合剂要优异。

硅胶结合的浇注料优于包括A**在内的类似产品，它只需要很少的混合时间，干燥时间短，高温强度高，抗热震性好，热导率低，抗氧化性良好。

硅胶作为结合剂用于不定形耐火材料中是一个新的进步，在节省时间和成本上给用户带来了可观的效益。

近年来，凝胶结合技术已用在钢铁生产、铸造、炼铝、垃圾焚烧炉、高温回转窑及玻璃窑中。

这些浇注料已经大量成功地应用于高炉铁水包、铁水沟、渣沟、鱼雷罐，它的应用缩短了检修时间，延长了使用寿命，从而降低了操作成本。

可泵送浇注料已成功用于中间包壁、电炉、铁水沟、二次加热炉、热处理炉等方面。

凝胶结合的浇注料・!・国外耐火材料"##!年$月第"%卷第!期应用非常成功，可用于还原炉炉缸、铁水包、炼铝炉的炉门、炉壁，高温回转窑或焚烧炉，玻璃窑的侧壁及顶部等部位，其应用有待于进一步开发。

!总结近十年来，不定形耐火材料发生了重大变化，&’’和(&’’的发展拓宽了传统浇注料不适合应用的范围。

由于在捣打料和喷射料中使用了硅胶作结合剂，所以促进了&’’和(&’’的发展。

通过调整粒度使其可以泵送，拓宽了其应用范围。

喷射技术使&’’开辟了另一个应用天地，改善了施工，节约了成本。

近来凝胶结合的可泵送料的发展，增强了应用效果，并给消费者提供了更多的利益。

集料与结合剂的改进以及流变学的研究发展将使不定形耐火材料的应用范围更广泛，有待于在高炉、鱼雷罐、铁水包、钢包及其它方面使用。

徐国涛孙平安编译王晓阳羊建坤校收稿日期："##!)#!)"%!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!水泥回转窑的机械应力对耐火材料内衬的影响摘要：介绍了水泥回转窑受到的机械应力及其对内衬耐火材料的影响，说明了为减轻应力，提高回转窑内衬耐火材料和机械部件的使用寿命而采取的措施。

关键词：水泥回转窑；机械应力；耐火材料；维修中图分类号：*+,-./-0文献标识码：1文章编号：,###)-.$!2"##!3#!)###!)#-"前言耐火材料内衬要求能够适应工业加工容器内变化较大的操作条件。

其所处条件可分为从原料到制品的过程中产生的化学、高温、物理的影响以及加工容器自身产生的物理或机械的应力两种。

关于回转窑用耐火材料的化学成分、高温特性以及在变化较大的操作条件下的使用结果，从许多的文献报道中都可获得有价值的信息。

然而，有关机械荷重对回转窑内衬耐火材料之影响的论文却几乎没有。

在本文中，对在回转窑内衬耐火材料所受机械应力中最重要的影响进行了定量分析。

另外，还对减轻产生的应力，旨在提高耐火材料和窑的机械构件寿命而采取的对策进行了说明。

#水泥回转窑内衬耐火材料所受应力的种类#$"静态应力耐火材料于常温时在回转窑中施工的状态下，因为受到窑壳的约束，故会产生压缩应力。

进而，还受到因耐火材料和原料的重量及制品的移动而产生的应力。

在支点与支点的中央部位，即使在静止的状态下也可发现有挠曲。

停窑时，由于挠曲而使内衬耐火材料边角发生破损。

若把荷重及由此而产生的应力看作自然产生的静态应力，那么可较简单地将之计算出来，因此，能够设计出考虑到应力影响的内衬。

#$#由热膨胀产生的应力当窑升温时，则会产生热态影响。

最初由于在接触火面产生热膨胀，所以对耐火材料产生压缩应力。

随着窑温度不断升高，不仅窑壳开始热膨胀，而且在长期的使用过程中，内衬耐火材料也会发生变形2蠕变3，所以产生的压缩应力通常会减轻。