低水泥耐火浇注料是新一代的浇注料,在具有高发应能力的氧化物材料添加剂的影响下,浇注料的物理和使用性能发生急剧变化的状况查明之后,这种新的浇注料就开始得到了发展。
在制备传统的耐火浇注料时,采用以铝酸钙为基质的高铝水泥作结合剂,浇注料中CaO的含量此时达7%。为了制备这种浇注料,需要大量的调合水,这会使制成的制品和内衬密度较低、气孔率较高。除此之外,CaO含量高常常导致形成易熔化合物,因而导致耐火材料的抗渣性降低。为了改善耐火浇注料的使用性能,开发低水泥、超低水泥、无水泥的耐火浇注料,以及以高稠度陶瓷结合剂悬浮液为基质的耐火浇注料的工作得到了进展。目前,可以确定不定形耐火材料—高强度低水泥、超低水泥以及无水泥浇注料有了超前的发展,它们常常替代了普通的耐火浇注料、可塑料和捣打料以及喷补料。同时对这些材料提出了要求:耐火度高、耐侵蚀性好以及抗磨损提高。
耐火浇注料的组成包括刚玉和硅酸铝复合物,其中含有各种添加剂,根据使用的具体条件调整添加剂的性能。在制造整体内衬和复杂异形制品时,广泛采用低水泥耐火浇注料,它们用于各种炼钢炉、炼铝和有色金属炉、陶瓷、耐火、水泥及其它生产行业的热工设备中。
耐火材料研究院开发了刚玉和硅酸铝质低水泥耐火浇注料,按其理化性能不亚于主要的国外公司的类似材料。在研制制造低水泥浇注料工艺时,其主要任务是认真地选择能保证形成较致密结构的颗粒组成、复合添加剂的物质组成、能保证浇注料所要求的流变学特性用的最低调和水的数量。此外,混合最佳制度的选择、向模中加料以及振动加压、制品的干燥等问题都已解决。同时也进行了相应工艺设备的选择工作。
采用装置(该装置由两个室和一个隔板组成)按照料面均衡状况来评定低水泥浇注料的流动性。利用该方法可进行比较全面的评估浇注料的流动性及选择最佳工艺方案。
在试验室行星式混碾机中进行泥料干组分的混合及其润湿。制备普通浇注料所采用的混合制度不能取得流动性活化程度高的低水泥浇注料。所研究浇注料流动性的活性化仅仅在混合3~4分钟内便可达到,此时该过程的强化显著。流动性活性化的第二个因素是振动台工作的振幅和频率的最佳配合。
利用边长50mm和70mm的立方体试样进行了研究。在制造试样时,向金属模中加料,并将模固定在振动台上,振动台使用的是交流电,频率50Hz,垂直波动振幅0~1.5mm。被研制的浇注料所采用的骨料是Al2O3—SiO2系材料,其Al2O3含量为44%~99%,其中包括板状氧化铝。
所采用的结合剂系统除了高铝水泥外,还包括高反应能力的氧化物材料,以及无机的和有机的添加剂,它们都具有所要求的流变学性能。主要原材料的化学组成列于表1。
表1 原料的性能