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中文名：耐火澆注料
英文名：refractory castable
定義：澆注料是一種由耐火物質(zhì)制成的粒狀和粉狀材料，并加入一定量結(jié)合劑和水分共同組成。堿性耐火澆注料按材質(zhì)分為鎂質(zhì)、鎂鋁質(zhì)、鎂鉻質(zhì)、鎂硅質(zhì)、尖晶石質(zhì)和鎂炭質(zhì)等品種。
耐火材料分為定型耐火材料和不定型耐火材料。不定型耐火材料通常指澆注料，是由多種骨料或集料和一種或多種粘和劑組成的混合粉狀顆料，使用時必須和一種或多種液體配合攪拌均勻，具有較強的流動性和可塑性。
澆注料是一種由耐火物質(zhì)制成的粒狀和粉狀材料，并加入一定量結(jié)合劑和水分共同組成。它具有較高的流動性，適宜用澆注方法施工，并無需加熱即可硬化的不定形耐火材料。由耐火骨料、粉料、結(jié)合劑、外加劑、水或其他液體材料組成。一般在使用現(xiàn)場以澆注、震動或搗固的方法澆筑成型，也可以制成預(yù)制件使用。簡史 耐火澆注料是不定形耐火材料的主要品種，在第二次世界大戰(zhàn)時期美國以耐火澆注料作為鍋爐或石油生產(chǎn)設(shè)備的異型磚代用品使用，日本于1950年開始研究生產(chǎn)此類材料。20世紀50年代初期，蘇聯(lián)開始應(yīng)用硅酸鹽水泥耐火澆注料。60年代以來，不定形耐火材料發(fā)展迅速，到90年代日、美、德等國家的不定形耐火材料產(chǎn)量已占耐火材料總產(chǎn)量的1/3以上，而耐火澆注料占不定形耐火材料的40%～50%。中國在20世紀50年代初期開始應(yīng)用硅酸鹽水泥耐火澆注料，當時稱為耐熱混凝土，主要用于700℃以下(有時700～1200℃)的熱工構(gòu)筑物，1965～1975年普遍采用鋁酸鈣水泥和磷酸鹽耐火澆注料，當時稱為耐火混凝土，使用溫度提高到1400～1600℃，在此期間建設(shè)了產(chǎn)品生產(chǎn)基地，1976年初建立了產(chǎn)品標準，1976年以后，產(chǎn)品種類迅速增加，質(zhì)量也逐步提高，80年代中期中國又開發(fā)了新一代耐火澆注料，包括低水泥、超低水泥和無水泥耐火澆注料，其質(zhì)量接近國際先進水平。
分類：
堿性耐火澆注料按材質(zhì)分為鎂質(zhì)、鎂鋁質(zhì)、鎂鉻質(zhì)、鎂硅質(zhì)、尖晶石質(zhì)和鎂炭質(zhì)等品種;按結(jié)合劑分為方鎂石水泥、氯化鎂、水玻璃、聚磷酸鹽、鋁酸鈣水泥、氧化物微粉和樹脂等耐火澆注料。應(yīng)當指出，堿性耐火澆注料品種多，為此將按結(jié)合劑主要品種進行闡述。當采用復(fù)合結(jié)合劑時，視其特性和起主導(dǎo)作用，進行歸類。
澆注料主要根據(jù)孔隙率、粘合劑和骨料品種進行分類。在實際使用中，溫度或功能用溫度或功能的特點進行分類。
根據(jù)氣孔率分為致密澆注料和氣孔率不低于45%的隔熱燒注料兩種。
水硬結(jié)合、化學(xué)結(jié)合、冷凝結(jié)合澆注料按結(jié)合劑劃分。
水硬結(jié)合澆注料在室溫下冷凝硬化，通過水合作用硬化。主要品種有硅酸鹽水泥、普通鋁酸鈣水泥、純鋁酸鈣水泥、電熔純鋁酸鈣水泥澆注料等。在室溫下，化學(xué)結(jié)合澆注料通常通過添加硬化劑形成化學(xué)反應(yīng)而硬化。主要品種有水玻璃、硫酸鋁、磷酸鹽澆注料等。冷凝結(jié)合澆注料在煅燒過程中燒結(jié)后硬化，主要品種為粘土澆注料。
根據(jù)耐火骨料分為粘土骨料(Al2O30%~45%)，高鋁骨料(Al2O3%26ge;45%)，硅骨料(SiO2%26ge;85%，Al2O3%26lt;10%)，堿性骨料(鎂砂、白云石等。)，特殊骨料(碳、碳化物、尖晶石、鋯石、氮化物等。)和隔熱骨料(包括珍珠巖、蛭石、陶粒、漂珠、輕質(zhì)磚砂、多孔熟料、氧化鋁空心球等。
特點：
耐火澆注料具有較高的流動性，適宜用澆注方法施工。有時候為了減少其加水量或提高其流動性，還可以另加減水劑或塑化劑，有時為了促進其凝結(jié)和硬化，還可以添加促硬劑。由于其基本組成和施工、硬化過程與土建工程中常用的混凝土相同，因此也常稱此材料為耐火混凝土。
中間包永久層澆注料的性能特點及規(guī)格要求：
煉鋼現(xiàn)常用的中間包永久層采用磚砌施工，中間包采用耐火材料保溫技術(shù)后，擬用中間包整體澆注料取代磚砌粘土磚與莫來石磚等;維修時可以補澆或支模套澆，保持良好的壽命。中間包永久襯澆注料的使用過程：
連鑄前表面施工涂料→中間包烘烤升溫→連鑄澆鋼時受到鋼水的高溫和靜壓力作用→連澆結(jié)束→中間包冷卻→涂料解體→表面再施工涂料，如此反復(fù)。
永久襯澆注料的使用壽命較長，如果壽命 600 爐，平均連澆 5 爐，則澆注料的急冷急熱要達到 120 次，其使用特點見表1。顯然，這對永久襯澆注料的抗熱震性提出了很高的要求。確保澆注料具有足夠的強度，特別是足夠的高溫強度非常重要。好的強度除了滿足正常的連鑄要求，可以抵抗熱應(yīng)力，確保反復(fù)冷熱使用后整體性好，也可防止解體翻包時澆注料出現(xiàn)松動。永久襯澆注料的使用特點。1930中間包長度 8.284 m，如果澆注料燒后線變化發(fā)生較大收縮，反映在中間包長度方向的總收縮量會很大體積穩(wěn)定性就不好，如表2澆注料的收縮與中間包長度方向收縮的關(guān)系(中間包長度按 8.284 m 計)。中間包涂料氣孔率高，渣往往會穿過涂層滲透到永久襯，澆注料較高的 Al2O3含量，可確保具有良好的抗渣性。
表 1 永久襯澆注料的使用特點概括
表 2 澆注料收縮體現(xiàn)在中間包的總收縮
為使永久襯澆注料兼顧以上性能要求，可采如下表3措施。
表 3 永久襯澆注料必須具備的性能和措施
中間包永久襯采用 Al2O3含量為 62%~66%的澆注料較好，物相組成主要是莫來石，具有良好的抗熱震性。就抗渣性而言，Al2O3含量高一點較好，但對于
Al2O3-SiO2 系原料，Al2O3含量越高，膨脹越大，抗熱震性就變差。所以，為了確?？篃嵴鹦?，澆注料的
Al2O3含量需要控制。采用超低水泥結(jié)合技術(shù)，水泥含量低，高溫下形成的 CaO-Al2O3-SiO2
低熔點相物質(zhì)很少。澆注料性能對抗熱震性的影響，高溫燒后強度與中溫燒后強度之比越小，澆注料的抗熱震性越好。因此，對于正在實施的保溫項目，除了在鋼殼處設(shè)置隔熱層，還應(yīng)采用輕質(zhì)永久襯澆注料，并控制強度，不要過分追求較低的導(dǎo)熱系數(shù)。如下表
4 即為輕質(zhì)永久襯澆注料實測性能指標。
表 4 中間包澆注料性能指標檢測值
經(jīng)過上述分析研究，對中間包永久襯澆注料進行了實測，并根據(jù)實際應(yīng)用情況，建議中間包永久層澆注料技術(shù)規(guī)格要求如表 6。
表 6 中間包永久層澆注料技術(shù)規(guī)格要求
影響耐火澆注料高溫抗折強度的關(guān)鍵因素:
耐火材料的工作環(huán)境要求其不僅在室溫下具有良好的機械性能，而且在高溫下具有良好的機械性能，因此高溫抗折強度是耐火材料的重要性能指標之一。材料的高溫機械性能主要取決于兩個因素：
(1)玻璃基質(zhì)的數(shù)量和粘度(玻璃效應(yīng));
(2)晶體間接觸或結(jié)合的程度和方式(結(jié)晶效應(yīng))。
高溫抗折強度是指材料在高溫下單位截面能承受的極限彎曲應(yīng)力，表示材料在高溫下能抵抗彎矩。耐火材料的高溫抗折強度與其實際使用密切相關(guān)，是評價材料性能的重要指標。其尺寸取決于材料的化學(xué)和礦物組成、組織結(jié)構(gòu)和生產(chǎn)工藝。材料中的雜質(zhì)和燃燒溫度對材料的高溫抗折強度有顯著影響。陶瓷復(fù)合材料在不同溫度下的機械行為可分為三個階段：
(1)彈性階段：抗折強度的溫度曲線為一條直線，在長期應(yīng)力作用下不會產(chǎn)生蠕變。斷裂試驗結(jié)束后，斷口光滑，主要是晶體斷裂。
(2)塑性變形階段：抗折強度一溫度曲線滯后。在長期應(yīng)力作用下，蠕變明顯，斷口光滑粗糙，晶體和穿晶體混合斷裂。
(3)粘度流動階段：抗折強度溫度曲線為弧形，永久變形大，蠕變率急劇增加，斷口粗糙，主要沿晶體斷裂。
用途：耐火澆注料是目前生產(chǎn)與使用最廣泛的一種不定形耐火材料。主要用于構(gòu)筑各種加熱爐內(nèi) 襯等整體構(gòu)筑物。某些優(yōu)質(zhì)品種也可用于冶煉爐。如鋁酸鹽水泥耐火澆注料可廣泛用于各種加熱爐和其他無渣、無酸堿侵蝕的熱工設(shè)備中。在受鐵水、鋼水和熔渣侵蝕而工作溫度又較高的部位，如出鋼槽、盛鋼桶和高爐爐身、出鐵溝等，可使用由低鈣和純凈的高鋁水泥結(jié)合的由含氧化鋁較高而燒結(jié)良好的優(yōu)質(zhì)粒狀和粉狀料制成的耐火澆注料。再如磷酸鹽耐火澆注料既可廣泛用于加熱爐和加熱金屬的均熱爐中，也可用于煉焦爐，水泥窯中直接同物料接觸的部位。在同熔渣和熔融金屬直接接觸的冶金爐和其他容器中的一些部位，使用優(yōu)質(zhì)磷酸鹽耐火澆注料進行修補也有良好效果。在一些工作溫度不甚高而需要耐磨性較高的部位，使用磷酸鹽耐火澆注料更為適宜。若選用剛玉質(zhì)耐火物料制成耐火澆注料，在還原氣氛下使用一般皆有較好的效果。作為熱工設(shè)備的內(nèi)襯和爐體時，一般應(yīng)在第一次使用前進行烘烤，以使其中的物理水和結(jié)晶水逐步排除，達到某種程度的燒結(jié)，使其體積和某些性能達到使用時的穩(wěn)定狀態(tài)。烘烤制度對使用壽命有很大影響。烘烤制度的基本原則應(yīng)是升溫速度與可能產(chǎn)生的脫水及其他物相變化和變形相應(yīng)，在急劇產(chǎn)生上述變化的某些溫度階段內(nèi)，應(yīng)緩慢升溫甚至保溫相當時間。若烘烤不當或不經(jīng)烘烤立即快速升溫投入使用，極易產(chǎn)生嚴重裂紋，甚至松散倒塌，在特本特厚部位甚至可能發(fā)生爆炸。此外耐火澆注料一般具有較高的常溫強度，可以制成預(yù)制件在窯爐旋工現(xiàn)場安裝，如連鑄的中間罐用耐火澆注料堰板預(yù)制件安裝。耐火澆注料主要應(yīng)用于冶金工業(yè)窯爐，也在石油、化工、建材、電力和機械工業(yè)窯爐和熱工設(shè)備中廣泛使用。
耐火澆注料的韌性起什么作用?
耐火澆注料中的耐壓強度、抗折、氣孔都起著非常重要的作用。但澆注料的“韌性”，往往會被忽略，韌性能有效的抑制澆注料的裂縫，用在火嘴或一些特殊的溫度和部位也很重要。
耐火澆注料韌性的提高，可以使用改變顯微結(jié)構(gòu)的方法，因為改變顯微結(jié)構(gòu)可以防止裂紋的擴張。比如加入合理比例的鋼纖維，等鋼纖維在一定的溫度下氧化后，就能明顯增加其韌性。還有加入一定比例的莫來石，用增加能量耗散防止裂縫擴張，增加澆注料的柔韌性。
隨著耐火澆注料是的使用比例逐漸增加，用不同結(jié)合劑結(jié)合的不同材質(zhì)、質(zhì)次的澆注料更廣泛用于不同行業(yè)的熱工爐襯中。但無論用在何種爐襯，耐火澆注料的內(nèi)部結(jié)構(gòu)缺陷，氣孔都會在外力的作用下，容易產(chǎn)生裂紋，如果缺乏耗能機制，更空易發(fā)生脆性破碎、剝落。
一些檢驗設(shè)備齊全的澆注料生產(chǎn)廠家，都會即使進行科學(xué)檢驗，有效對顯微結(jié)構(gòu)進行控測，減小裂紋的尺寸，尤其要控制雜質(zhì)和氣孔的分布。工藝配比及生產(chǎn)過程中，是通過增加能量耗散機構(gòu)和設(shè)置障礙，阻止裂紋擴展。相變增韌會使裂紋擴展時遇到障礙，發(fā)生裂紋偏轉(zhuǎn)增韌?？茖W(xué)合理的措施是可以阻礙裂紋進一步擴展，提高澆注料的韌性，同時還能提高澆注料的抗熱震性能。
但是，耐火澆注料再好的工藝生產(chǎn)，施工和烘烤也是不容忽視的重要環(huán)節(jié)，合理的烘烤曲線使?jié)沧⒘现械奈锢硭徒Y(jié)晶水逐步排除，達到合理程度的燒結(jié)，使?jié)沧⒘系捏w積和抗折性能達到穩(wěn)定狀態(tài)。也是增加其韌性的一個關(guān)鍵步驟。
如果烘烤中升溫速度過快或是回頭，都有可能產(chǎn)生脫水及其他物相變化，緩慢升溫保證保溫時間是烘烤時操作的關(guān)鍵。若烘烤升溫不當，或者不經(jīng)烘烤就進行使用的澆注料，會產(chǎn)生嚴重裂紋，甚至松散倒塌、爆裂。
所以，加入鋼纖維、加入合理比例的莫來石、合理的烘烤都是增加耐火澆注料韌性的方法。
什么是復(fù)合型的耐火澆注料?
復(fù)合型的耐火澆注料就是用多種原料按骨料、細粉不同比例，再加入不同比例的結(jié)合劑，攪拌而成的不定形材料。
隨著多種爐型和多重爐襯成分的使用周期增加，也就需要多種原料做成復(fù)合型耐火澆注料來抵抗多種爐襯氣氛的侵蝕。目前在市場使用的澆注料基本上有70%以上都是屬于復(fù)合型耐火澆注料。
粘土澆注料、高鋁澆注料是屬于單獨一種成分的澆注料，而低水泥澆注料中也有多種復(fù)合成分的澆注料，比如加入碳化硅，就成了碳化硅質(zhì)高鋁低水泥澆注料，而加入莫來石也是在鋁礬土原料中加入一定比例的莫來石，或是加入一定比例的剛玉，其實剛玉也是鋁礬土，只是鋁含量成分大于90%的都叫剛玉材料。
而且根據(jù)不同需要還有加入橄欖石、鉻、紅柱石、藍晶石、硅線石、堇青石等都是復(fù)合型耐火澆注料，像一些特殊部位使用，還有加入多種成分，比例加入莫來石、碳化硅、剛玉的三重復(fù)合，也都是為了提高特殊部位使用的周期而復(fù)合的澆注料。而有的還加入的是綠碳化硅，性能更優(yōu)。
而加入碳化硅復(fù)合的澆注料比較多，因為高爐鐵溝和一些耐磨損的部位使用多重復(fù)合的比較多。所以說目前在耐火材料的使用中，多重復(fù)合的材料也越來越多。尤其是環(huán)保的重大任務(wù)下，垃圾焚燒爐的內(nèi)襯氣氛多重復(fù)雜，而且是侵蝕磨損情況交叉，無法以某種侵蝕成分而定，所以，就出現(xiàn)三重、甚至是四重的復(fù)合耐火澆注料去做內(nèi)襯，來抵抗內(nèi)襯的多種侵蝕。
不過一般情況下加入鉻成分的比例不能高，因為鉻公害也同樣引進不必要的損害，所以，一般情況下，都是根據(jù)不同的爐型、不同的溫度、不同的侵蝕程度來決定復(fù)合成分，來增加耐火澆注料的做內(nèi)襯的使用壽命。
而且隨著爐襯耐火澆注料的發(fā)展，復(fù)合型耐火澆注料會越來越多，越來越復(fù)合爐襯的使用。
不定形耐火澆注料的應(yīng)用范圍
我國不定形耐火澆注料的發(fā)展，近十幾年來發(fā)展迅速，高檔耐火澆注料也開發(fā)了不少新的品種，尤其是復(fù)合型的澆注料應(yīng)用在高溫領(lǐng)域。幾乎遍布于各個行業(yè)的窯爐使用。
不定形耐火澆注料用在冶金工業(yè)窯爐的相對比較多，主要為條件苛刻的消耗性材料，消耗性材料主要為高爐爐前材料、煉鐵系統(tǒng)和煉焦的附屬設(shè)備上。另外預(yù)制件也隨著使用和施工方便，比率增加。而且熱風爐的球頂也有使用整體澆灌的方法，比球頂多種型號耐火磚生產(chǎn)艱難的要方便許多。
高爐的噴涂造襯也有了較大的改變，由以前的水泥結(jié)合的噴涂材料，提高為硅熔膠結(jié)合的方式，雖造價高，但使用周期長，減少了不少維修麻煩。魚雷罐和混鐵爐也有了全部使用耐火澆注料的廠家，而且使用效果明顯。
煉鋼系統(tǒng)的轉(zhuǎn)爐、電爐、鋼包、中間包，爐蓋、三角區(qū)部位也好多采用的現(xiàn)澆的方式，均使用效果較好。軋鋼系統(tǒng)的加熱爐使用不同的不定形澆注料貫穿整個爐襯。
建材系統(tǒng)的白灰窯，使用整體澆注的越來越多，有的廠家使用半封閉方式，就是預(yù)制塊和耐火澆注料交替澆注，使用周期是耐火磚的3倍以上。
玻璃行業(yè)的池窯損毀，使用硅質(zhì)修補料，新建窯池也使用硅質(zhì)隔熱耐火澆注料、碳化硅質(zhì)澆注料的比比皆是。
在石油石化中，使用耐火纖維噴涂料、輕質(zhì)耐火澆注料，使用壽命也在5年左右，鋁電解爐襯使用的防滲透澆注料量大，也取得了滿意的效果。
鍋爐行業(yè)的可塑料、高耐磨澆注料，耐磨性好，氣密性強，也均取得了滿意的效果。隨著環(huán)保和技術(shù)的更新?lián)Q代，不定形澆注料的使用比率會越來越多。
耐火澆注料現(xiàn)場操作使用步驟
耐火澆注料的使用，加水量多少特別重要，但是現(xiàn)場控制最重要。
現(xiàn)場施工時，先是要清理攪拌機，不能有雜物。然后將袋裝澆注料以每次不超過攪拌機預(yù)定容量的20%倒入強制式攪拌機內(nèi)。
耐火澆注料目前使用外包裝用噸袋，內(nèi)有25kg或是50kg的小袋包裝，集料和結(jié)合劑是分開裝的，倒入攪拌機時一定注意塑料小袋內(nèi)的結(jié)合劑，不能和耐火澆注料干粉料一起倒入。要先倒入25kg袋內(nèi)的干混料，先在攪拌機中干混1-2分鐘，然后再加入結(jié)合劑攪拌。
接下來為加水攪拌，加水要先按生產(chǎn)廠家的使用說明加水量的90%，攪拌2-3分鐘后。余下的水量視情況進行加入。不需要再加的最好不要再加，盡量少加水。如果需要繼續(xù)加水的，在加水以后再攪拌3分鐘后即可使用。切記攪拌加水自來水管的潔凈水，千萬不能使用雨水或是山泉水。
加水量是否合適，可用手將混合好的泥料捏成球團，再將球團拋高30cm左右，用手接住球團變形而未停，表示加水量正好;如果球團變形并從手縫流出，那就是加水量過多了;如果球團開裂、散落，是加水量少了。由于加水量的大小直接影響耐火澆注料的強度、烘干和使用壽命，所以在滿足施工條件下，盡量減少加水量。
開始澆注時，要清除模具內(nèi)的雜物。設(shè)置、固定膨脹縫填充材料的爐殼絕熱層，砌好保溫層，將攪拌好的耐火澆注料填入模具，用震動棒進行振搗。鋪料厚度不能超過振動棒長度的1.2倍;振動器要慢慢的插入澆注體內(nèi)，振動到耐火澆注料表面泛漿再移動振動棒。
振動棒在每一位置上的振動4～5分鐘，時間過長會產(chǎn)生顆粒偏析。澆注是從爐墻底部開始，往上分層分塊交錯進行。每層都要從角部開始。澆注中要防止把模板擠偏，影響施工質(zhì)量。澆注爐墻時，每澆注一定高度，需鋪上一層油氈紙，然后繼續(xù)澆注。
在澆注爐頂時，厚度要一次澆筑完畢，不得分層澆筑。耐火澆注料內(nèi)襯的膨脹縫數(shù)值及其分布位置和構(gòu)造，按澆注料膨脹率大小留膨脹縫，一般每2米左右留一道8mm-10mm的膨脹縫，膨脹縫要垂直貫通。施工時將膨脹縫內(nèi)的填充板固定好，兩道膨脹縫之間，留1-2條膨脹線，寬度為2mm。
爐頂澆注有錨固磚的固定時，施工到錨固磚下表面高出2cm左右，再掛錨固磚，這樣即可保證錨固磚下面與澆注料緊密結(jié)合，如果使用自流澆注料，施工時不能長時間振搗，只需要用振動器稍震一下或用木棒攪搗一下即可。
冬季施工時，施工周圍的溫度不應(yīng)低于5℃。加入的水可進行加熱到不超過50℃，而且攪拌時間應(yīng)適當延長。耐火澆注料在澆筑施工后，必須進行養(yǎng)護，氣溫低于5℃時應(yīng)采取保暖措施。耐火澆注料經(jīng)過養(yǎng)護后方可拆模。拆模時要將木模全部拆除，否則烘爐時木板會燃燒，造成澆注料表層剝落產(chǎn)生裂紋。
耐火澆注料的作用特點:
鋼纖維耐火澆注料加入耐熱鋼纖維后具有高強度耐高溫，抗沖擊、抗熱震、耐磨性能好等特點。
鋼纖維耐火澆注料是目前生產(chǎn)與使用廣泛的一種不定型耐火材料，鋼纖維耐火澆注料用于構(gòu)筑各種加熱爐內(nèi)襯的整體構(gòu)筑物，可用于冶煉爐。鋼纖維耐火澆注料是以高鋁熟料或棕剛玉為骨料和粉料，加入結(jié)合劑和耐熱不銹鋼纖維及外加劑配制而成的水硬性耐火澆注料。鋼纖維耐火澆注料主要用于冶金、建材及循環(huán)流化床鍋爐的高溫易損部位。
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