高炉出铁沟岔口超低水泥耐火浇注料的配制过程中，耐火骨料的耐火粉料的选择非常的重要，只有选择合适的耐火骨料和粉料,合理配制,用量得当,才能发挥其最大的作用。
1、铁沟用超低水泥浇注料耐火骨料的选择及级配
在超低水泥耐火材料中,耐火骨料用量一般为68%～72%,起骨架作用,能显著影响其性能。衬体厚度和施工制作方法不同,耐火骨料的临界粒径也不同。目前,耐火骨料临界粒径有减小的倾向,一般用8mm或5mm的。配制铁沟耐火浇注料多采用三级级配或四级级配。其颗粒级配如下:8～5mm40%～60%,5～1.2mm10%～30%,1.2～0.15mm20%～40%或5～3mm40%～60%,3～1mm20%～30%,1～0.15mm15%～25%。耐火骨料的品种不同,配制的超低水泥浇注料性能也不同,详见表1。
表1骨料品种和质量对浇注料性能的影响
从表中看出,耐火骨料品种不同,其浇注料的烘干耐压强度也不同,即耐火骨料质量的优劣,直接影响其性能。因为良好的骨料,其气孔率低,吸水率小,所以浇注料需水量也少,性能便可提高。
2、铁沟浇注料耐火粉料的配制
耐火粉料是不定型耐火材料的基质材料,起填充骨料空隙和改善施工和易性等作用。
铁沟浇注料耐火粉料包括电熔刚玉粉、SiC粉和炭素材料等,其中电熔刚玉粉用量为5%～10%。超微粉用量应根据其品种经验确定,一般为5%～15%。其中,活性SiO2超微粉的适宜用量为5%～7%,其余超微粉的用量为7%～10%。
2.1活性SiO2超微粉和α-Al2O3超微粉的使用
在超低水泥耐火浇注料中,超微粉的基本作用机理是填充。在超低水泥耐火浇注料中,各种超微粉在水中均能形成胶体粒子,当有分散剂存在时,粒子表面形成双电层的重叠而产生静电斥力,防止了粒子之间的吸附絮凝;同时粒子周围吸附了分散剂而形成溶媒层,因此增大了浇注料的流动性。
铁沟耐火浇注料用的超微粉,主要有活性SiO2粉和α-Al2O3粉,其成分含量分别为93.2%、90%,其粒径分布1.0μm的应70%。
SiO2超微粉有两种:一种是用高纯硅石制成的;另一种是生产金属硅或硅铁的副产品。前者呈颗粒状无活性;后者呈中空球状有活性,不团聚,具有良好的分散性和填充性,在常温下有火山灰反应,高温下与Al2O3反应生成莫来石,均利于浇注料强度的提高。
α-Al2O3超微粉系用工业氧化铝煅烧后制成的,其特点是分散性好、颗粒小、高温下易烧结且体积效应小等。
在超低水泥耐火浇注料中掺加活性SiO2,当温度高于℃之后,与粉料或水泥中的Al2O3反应,逐步形成莫来石化,产生体积效应,抵消耐火浇注料的部分体积收缩,促进了强度的提高。掺加α-Al2O3超微粉能促使铝酸钙在高温下形成较多的六铝酸钙(CA6),还有少量的莫来石、钙长石等。这些矿物的摩尔体积比较大,能阻止其体积收缩。通过显微镜观察证实,主晶相CA6是小柱状、针状晶体,钙长石为细小柱状结晶,共同形成了细小柱状和针状的交叉骨架结构,较为牢固致密,因此可以显著提高浇注料的强度。
随着超微粉用量的增加,凝聚结合的作用增强,强度提高,体积密度增大,而显气孔率降低。但是,SiO2超微粉用量增多,将会降低浇注料中的Al2O3含量,同时增加了游离石英,必然导致浇注料抗渣性的下降。实验证明,SiO2超微粉用量为5%左右时,抗渣性最好。另外,掺加较多的超微粉,会使浇注料高温烧结后产生不均匀收缩,导致强度明显下降。图1为超微粉对超低水泥浇注料抗折强度的影响。从图中看出,掺加活性SiO2和α-Al2O3等量复合的超微粉,其强度最高。其实,在超低水泥耐火浇注料中,不但超微粉细度起作用,而且其形状和活性等也起了作用。比如,SiO2粉系硅灰,呈球形有活性,虽然略粗些,但其填充性和减水性比粒状无活性的α-Al2O3好,所以,活性SiO2超微粉的用量也可少些。图2示出超微粉用量对浇注料耐压强度的影响。从图中看出,随着超微粉用量的增加,℃烧结后耐压强度增大。当SiO2超微粉用量为5%左右,Al2O3超微粉用量为7%左右,此时,耐压强度较高,其它性能也优良。
2.2碳化硅和炭素材料的使用
在铁沟耐火浇注料中,应掺加有SiC和炭素材料,以便提高其抗渣性和热震稳定性等性能。试验与使用证明,SiC和炭素材料的品级和用量,对浇注料的性能有较大的影响,应根据高炉的大小和使用部位的不同,合理地选择其品级和用量。
在铁沟耐火浇注料中,碳化硅起填充作用,并形成铁沟料的基质体,因此,粒径应3.4mm,其中0.15mm的应占60%以上。炭素材料的粒径也要小于0.3mm。
由于掺加了SiC和炭素材料,浇注料的抗氧化性降低。要想提高浇注料的抗氧化性,可以同时掺加金属铝粉和金属硅粉。这样,在高温下金属硅和铝与碳反应,生成SiC和Al4C3,使浇注料的组织结构及其表面更致密化,提高其抗氧化性,同时也提高了浇注料的强度。
