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          微膨脹耐火澆注料的研究及在球式熱風爐上的應用

一、        微膨脹耐火澆注料的研究

1、問題的提出：

在球式熱風爐使用壽命的調查中，不難發現熱風爐的爐襯，尤其是熱風爐的球頂襯體的好壞是影響熱風爐使用壽命的關鍵因素之一。綜合分析其損壞原因：（耐火磚）1、熱風爐長期處于送風、燃燒、冷熱周期變化的工況，球頂溫度隨之發生周期性變化，耐球式熱風爐使用過程中又需經常性的更換耐火球，所引起的溫度急劇變化，對球頂襯體形成更為強烈的熱沖擊，使得球頂耐火襯體長期處于極其苛刻的環境之中。（耐火磚）2、球式熱風爐的球頂襯體多采用高鋁磚砌筑，基中還有相當一部分是異型磚，而高鋁磚熱震穩定性差，加上許多廠家生產的高鋁磚高溫蠕變較大，所以在溫度急劇變化中，磚襯易剝落。（耐火磚）3、磚襯中的磚是由耐火泥粘結，使之具有一定的整體結構強度，耐火泥漿的粘結強度、性能，便宜成為影響襯體壽命的重要因素。在高溫熱應力的作用下，砌體和磚之間都會出現松動、開裂，嚴重的還會出現大面積掉磚。別外在倒球時，可能因上部球粘結有時還需放小炮，所產生的震動則更加劇了球頂襯體的破壞，迫使熱風爐停爐檢修。

為了解決因熱風爐球頂損壞而產生被動的局面，某廠曾在100m³ 球式熱風爐互不干涉內政頂襯體采用自行研制的礬土水泥結合高鋁混凝土進行整體澆注，以減少修爐時間，節約資金，延長壽命。硬件澆注熱風爐球頂（耐火磚）克服了異型磚等砌筑薄弱環節，取消了所有磚縫，避免了高爐煤氣燃燒后的灰份中雜質向磚縫滲透，提高球頂褓的整體結構強度，這對球式熱風爐球頂的合用壽命應有所提高，但使用半年后即發現球頂內襯嚴重剝落、 龜裂。剝落最深達300mm，裂紋最寬60mm。

總結某廠熱風爐球頂整體澆注經驗，對所采用的耐火混凝土進行性能、材質以及損壞機理分析，（耐火磚）我們認為，問題的關鍵是該混凝土的性能仍不能適應球式熱風爐球頂的高溫，溫度波動、溫度梯度等惡劣工作狀況，如能解決材料的剝落、開裂，提高材料的整體性能，熱風爐球頂整體澆注應該是可行的，為此我廠進行了下列試驗研究。

2、微膨脹耐火澆注料的研究

據多年的耐火澆注料的研究和使用，我們認為澆注料的材質、施工性能以及結合劑的分解，燒結時的陶瓷結合，澆注料組份中的化學反應，以及體積變化等等，都是使用成功與否的重要因素，這些因素的設計如果不合理，最終都會加速澆注料襯體的損壞，據此提高澆注料的性能，消除使用條件下民的內應力，改變料體的顯微結構，從而提高料體的耐熱震性、耐剝落性至關重要。

國外有學者介紹，改變陶瓷材料的顯微結構，兩種常用的方法是合理的粒度分而和添加與周圍基質具有不同熱膨脹特性的骨料。根據Andreasen公式P=100（d/D）ⁿ  計算，，粒度越粗，耐熱震性越好，但其強度的絕對值損失較大。而有研究結果表明，添加微膨脹劑的作用，是當料體受到高溫時，膨脹劑會引起周圍基質產生微裂紋，基質的燒結和過度的密度被抑制住了。膨脹劑周圍形成的微裂紋能吸收擴散裂紋的能量，并防止材料的完全劣化。添加膨脹劑的澆注料中形成的顯微結構能較好地吸收由于溫度梯度或基質燒結產生的應力。這種顯微結構提供了較好的耐熱震性。本試驗研究基于該研究成果時行了大量的工作。試驗研究所采用的耐火燒注料是以高鋁骨料為主，含有少量結合粘土的低水泥澆注料為研究體系，骨料粒度分布采用n=0.45Andreasen公式計算，加入膨脹劑，研究出具有微膨脹性、熱震穩定性好的微膨脹澆注料。