
剛玉澆注料是用剛玉作骨料和粉料,鋁酸鈣水泥作結合劑,添加少量外加劑,加水混合攪拌后,經振動成型、養(yǎng)護、干燥而成的襯體或預制件。
鋁酸鈣水泥是用燒結法或電熔法生產的熟料,經磨細而制成的水硬性膠凝材料,是剛玉澆注料良好的結合劑或外加劑。鋁酸鈣水泥國家標準GB 201—2000中規(guī)定其代號為CA,按Al203含量分為四類,即CA-50,CA一60,CA一70,CA一80。剛玉澆注料主要用CA一70,CA一80和電熔鋁酸鈣水泥。化學合成高純鋁酸鈣水泥也適合剛玉澆注料。
剛玉材料是剛玉澆注料的主體,選擇何種剛玉作骨料和粉料十分重要。首先要看澆注料的用途及性能要求。白剛玉、致密剛玉、高純燒結剛玉、板狀剛玉等由于純度高、雜質少,所以耐火性能指標高。而用天然原料生產的棕剛玉,礬土燒結剛玉等由于雜質含量高,Al2O3含量偏低,耐火性能指標要差些。特別是含有SiO。等雜質的骨料易與水泥中鈣反應,形成低熔點玻璃相,高溫強度差。但用天然原料生產的剛玉材料價格便宜,從經濟學角度來看,要根據使用條件,選擇合適的剛玉材料作骨料和粉料。如用亞白剛玉替代致密剛玉的剛玉質鐵溝澆注料,在寶鋼大型高爐出鐵溝使用結果相當,可是亞白剛玉成本僅是致密剛玉的36.6%。
電熔法和燒結法生產的剛玉性質也不一樣。電熔剛玉表面光滑;而燒結剛玉,板狀剛玉顆粒表面有些粗糙,與結合劑容易比較牢固的結合。用高溫(1900℃)煅燒的燒結剛玉做骨料比電熔剛玉澆注料強度高,而且變形也小。
用電熔棕剛玉、白剛玉、致密剛玉、燒結板狀剛玉及板狀剛玉與致密剛玉復合做骨料,進行常溫及高溫試驗得出:板狀剛玉試樣的強度最高,而致密剛玉的體積密度高,顯氣孔率低,抗侵蝕性好,而棕剛玉試樣抗侵蝕最差。板狀剛玉試樣及板狀剛玉與致密剛玉復合試樣的抗熱震性好,而棕剛玉試樣較差。白剛玉試樣的各項指標都比較差。因此,生產純度高,強度和抗熱震性好的澆注料,應該選擇板狀氧化鋁作骨料和粉料。因為板狀剛玉含Al203 99%以上,Si02等雜質含量非常少,剛玉晶體具有板片狀結構,顆粒呈棱角狀,顯氣孔率低,且均勻,有很小的封閉氣孔,但不貫通,有很好的顆粒強度。
剛玉骨料臨界顆粒的大小,一般是根據澆注襯體的厚度及預制件的大小來確定的,襯體厚度或預制件越大,臨界顆粒越大,有的臨界顆粒為20 mrn,不過比較普遍的為8~10 mm。當顆粒級配達到最緊密堆積時,澆注料用水量最少,流動性好,氣孔率低,強度高。
剛玉類型及顆粒形狀不同,對澆注料的緊密堆積及流動性也有較大影響。CA一80水泥結合剛玉澆注料,最高使用溫度可達1800℃,是當前應用較多的一種澆注料,一般用于爐窯和熱工設備的特殊部位。
在配制澆注料時,均摻加適量的減水劑,提高和易性與使用性能。剛玉澆注料的荷重軟化開始溫度大于1400℃,熱震穩(wěn)定性一般大于30次(850℃≠水冷),熱導率約1.28 W/(m.K)。
由于原料純度高,雜質少,具有良好的抗渣性。電熔鋁酸鈣水泥澆注料應在潮濕的環(huán)境中自然養(yǎng)護,或在溫度20±3℃和濕度大于90%的條件下標準養(yǎng)護,不宜放到水中養(yǎng)護。電熔鋁酸鈣剛玉質澆注料具有快硬早強、純度高、耐火性能及體積穩(wěn)定性好、強度高、耐磨和抗剝落等優(yōu)點,廣泛用于高爐熱風圍管,爐外精煉浸漬管(吸嘴)及各種爐窯的高溫重點部位。
純鋁酸鈣水泥主要用做耐火澆注料和耐火噴涂料的結合劑。在選擇和使用這種材料時應注意如下:
(1)CaO含量較高的水泥結合的耐火澆注料,往往凝結、硬化的速度較快,早期強度較高。但同時使材料的高溫性能下降,如高溫強度、荷重軟化溫度較低等。
(2)A12O3含量較高的水泥結合的耐火澆注料,高溫性能較好,但凝結硬化時間較長,早期強度較低。
(3)純鋁酸鈣水泥結合耐火澆注料的中溫強度較低??刹捎玫退嗄突饾沧⒘系脑砼淞匣蚣尤脒m宜的外加劑等方法,使中溫強度提高。
剛玉粉料是澆注料配料的重要組成部分,前面提到圓形顆粒粉料的作用,而剛玉類型不同的粉料對澆注料性能影響很大。如用板狀剛玉作粉料,澆注料的熱震穩(wěn)定性提高;電熔剛玉作粉料,線變化率減小。粉料愈細,澆注料性能愈好。采用超細粉時,澆注料的體積密度、強度顯著提高,水泥用量減少。剛玉粉的配料3號,減水約0.30。而5~3 mm顆粒部分用圓形顆粒替代的配料4號,幾乎未見減水效果。而5~3 mm,3~1 mm,1n0 mm部分都用圓形顆粒的配料5號,減水約1%,減水效果最好。因此得出氧化鋁圓形顆粒具有提高流動性的效果。
(4)純鋁酸鈣水泥切忌與硅酸鹽水泥、石灰等能析出Ca(OH)。的膠凝物質混合,也不得用于與堿性溶液接觸的工程。
(5)養(yǎng)護條件應根據所選用水泥的凝結硬化特性確定,一般不宜在較高溫度和濕度下養(yǎng)護。
(6)澆注體硬化并經養(yǎng)護達到足夠的強度時,再進行烘烤。烘烤加熱速度要適當,便于水分逐漸排出。















