不定型耐火材料的发展

1. 前言
　　近几年，杭州博奥窑炉节能技术研究所开发的不定型耐火材料有：矾土水泥和磷酸盐结合耐火予制块，耐火可塑料、粘土可塑料、粘土结合浇注料。在此基础上为了满足用户的需要，又开发了二代浇注料（低粘土高强浇注料）致密高强浇注QNL-150轻质浇注料、铝镁浇注料、轻重复合、轻烧浇注料予制块、轻烧 予制块、锆莫来石捣打料、 金整体喷枪等新产品，使我所不定型产品结构从重质材料向轻质材料，从一代向二代产品，从单一向系列化产品发展。

　　目前，我所的产品已在全国二十七个省、市、自治区的冶金企业、机械、石化、建材等行业工业窑炉及热工设备上得到广泛应用，受到用户的欢迎，收到良好的经济效益，使炉子寿命提高4倍以上，节约了大量能源，是理想的筑炉材料。

2. 不定型耐火材料：
  2.1 不定性耐火材料的特性：
    主要有耐火骨料、耐火细粉、结合剂、外加剂组成，经混练、震动（捣打）成型，经养护烘烤后即可使用。窑炉炉体要和锚固砖或金属锚固定件配合使用。
    与耐火砖比有以下特点：
    a. 不经烧成，制作工艺简单交货期快。
    b. 使用方便，可任意加工各种形状或整体炉衬。
    c. 提高窑炉使用寿命。
    d. 保温性能好，节约能源。
    e. 施工造价低，基建占地面积仅为耐火砖的三分之一，节省人力，施工方便。

3. 我所开发的不定型耐火材料主要品种：
  3.1 粘土结合浇注料：
    粘土结合浇注料占我厂不定型耐材总产50%以上，是畅销对路的产品，受到用户的欢迎，其主要原因是该产品弥补了矾土 予制块易剥落，使用寿命短，又比可塑料施工方便等优点。
    粘土结合浇注料采用广西优质白粘土做为结合剂，高温下陶瓷结合，并且生成针状莫来石互相穿插，组织结构致密，高温性能好，热稳定好，耐剥落，整体性强等优点。
    施工流动性好，靠的是粘土碱置换作用是在粘土泥浆中，当加入水化膜较厚的金属离子时，能置换粘土胶体扩散层中的氢离子。使扩散层增厚，电位加大，粘土颗粒负电性增加，提高了泥浆流动性，改善了浇注成型，当加入水化膜较薄的金属离子时，则可置换水化膜较厚的金属离子，使泥浆流动性下降，并发生絮凝导致粘土结合浇注料的硬化。
    能提高流动性的物质称为碱水剂。一般的选用含有钠离子的物质。我厂采用的碱水剂为三聚磷酸钠、促凝剂，一般的选用含有钙镁离子的物质，选用的高铝水泥是理想的促凝剂，对搞铝水泥质量一定要把好关，一定要合格的625#高铝水泥，国旗和不合格的高铝水泥千万不要用。
    3.1.1 理化指标：
    耐火度≥1790℃
    荷重软化点4%  1500-1560℃
    1000℃×1h高温耐压强度400-439kg/cm2
    1400℃×1h高温耐火强度20-26kg/cm2
    1400℃×1h烧后线变化+1.0-1.18%
    一天耐压强度   10-19kg/cm2
    三天耐压强度   28-33kg/cm2
    3.1.2 施工要点：
    此材料一般的与锚固砖或金属固定件配合使用，现场浇注施工在浇注成型时要作到均匀一致。
    在施工时还要按规定比例外加高铝水泥，三聚磷酸钠，清水4%左右，经混练均匀水份达到8.5-9%方可使用。
    另外在设计和施工时要留膨胀缝，一般的每2-3米留一条5mm左右的为宜。
    3.1.3 烘炉要点：
    烘炉主要是排除浇注料中的游离子和结晶水，是确保护炉子寿命的关键，脱膜后经过1.2天自然干燥即可点火烘炉。因粘土结合浇注料中含有大量游离子水和结晶水，因此，在烘炉过程中要特别注意控制升温速度，防止炉体裂纹剥落，生殖发生炸裂现象，在制定升温曲线时要特别注意150℃，350℃，600℃要有保温时间和均匀，缓慢地升温，操作要细心，并注意勤观察，按烘炉曲线升温，一般的烘炉曲线8-13为宜。
  3.2 铝镁浇注料：
    铝镁浇注料用高铝骨料、高铝细粉、镁砂细粉作为基质量，以水玻璃为结合剂的新型浇注料。
    水玻璃具有良好的低温和中温的结合强度，同时也是一种含有Na+的电解质，对浇注料有良好的解胶性作用，加入水玻璃改变了浇注的流动性能，明显地提高了施工性能。
    氟硅酸钠作促凝剂，其化学反应过程氟硅酸钠水解，生成氟化氢，其次氟化氢与水玻璃溶液中的氢氧化钠同时析出硅胶3（NaOnSiO2）+Na2SiF6+3(2n+1)H2O=6NaF+(2n+1)Si(OH)4为了加速凝固，增加强度，采用氟硅酸钠（Na2SiF6）做为凝固剂。
    在粒基质中加入MgO使高铝细粉中的Al2O3在使用高温过程中形成镁铝尖晶石（MgO、Al2O3）提高抗渣性。
    铝镁浇注料具有整体性强，耐侵蚀，成本低，抗渣性强等优点，适用于钢包内衬震动浇注成型方法，使用寿命提高一倍以上。
    3.2.1 铝镁浇注料产品主要性能：
    耐火度≥1750℃
    荷重软化点≥1300℃
    高温耐压强度≥20Mpa
    Al2O3≥70%
    MgO≥7%
    Fe2O3≤3%
    3.2.2 铝镁浇注料施工要点：
    按比例加入外结剂和结合剂，在强制式搅拌机中进行二次混练，干混2分钟，湿混5分钟，混练均匀即可使用，混好的料不准超过15分钟后使用。
    浇注完的包衬一般的16小时后硬化即可脱膜烘烤。
    3.2.3 烘烤：
    钢包衬脱膜经24小时自然干燥，一般的在300℃以内小火烘24小时，300℃-800℃为中火烘，24小时900℃以上为大火烘24小时，要有条件延长烘烤时间是提高包龄的好办法。
  3.3 QNL-150轻质高温浇注料
    长期使用温度在1400℃以上，采用这种材料筑炉不仅做为隔热保温材料，节能效果好，而且还可以做为承重结构材料，轻炉体重量，减薄炉壁，降低表面温度。
    此浇注料作为我国首创的工业炉1400℃下使用的轻质承重材料性能良好，弥补了现有轻质浇注料只使用在温度较低或做为隔热曾，不承重的保温部位，为工业炉的进一步节能创造了条件。
    本材料使用在冶金、机械、化工、石油、轻工、电力等行业炉炉顶部位较好理想。
    3.3.1 产品主要理化性能
    Al2O3≥50%
    耐火度1730-1750℃
    体积密度≤1.6g/cm3
    导热系数800℃≤0.43KCal/Mh℃
    烧后线变化率1400℃×3h±1%
    抗压强度1500℃≥20MPa
    抗折强度1500℃≥7MPa
    3.3.2 施工技术要点：
    此材料是现场浇注使用的，使用时必须再混练一次，在施工时要外加矾土水泥2%，三聚磷酸钠0.15%，混练1.2分钟，再加水15%左右，总水份17-19%，混练均匀即可出料使用。
    另外在设计施工时配好锚固砖（件）和留好膨胀缝。
    3.3.3 烘炉：
    烘炉是重要一环，一定要控制好温度，脱膜后自然干燥2天即可点火烘炉。在烘炉过程中要特别注意控制升温速度，防止急剧升温，崩裂剥落，150℃，350℃，600℃要有保温时间和缓慢均匀的升温，根据不同地区、不同季节及炉型结构炉体大小一般的总烘时间7-13天为宜。
  3.4 低粘土高强浇注料（二代浇注料）
    低粘土高强浇注料称为二代浇注料，它是在粘土结合浇注料的基础上开发出来的。主要特点是结合粘土用量减少，用水量相应的降低。另外增加一些外加剂，提高了低温和高温强度弥补了粘土结合浇注料低温度强度低的缺点。
    3.4.1 产品主要性能：
    Al2O3≥60%
    耐火度≥1790℃
    荷重软化点≥1500℃
    高温耐压强度≥4.9Mpa
    烧后线变化率1400℃×3h  0-1%
    加热后耐压强度1400℃×3h≥49Mpa
    抗压强度1400℃×3h≥7.9MPa
    体积密度2.3-2.5g/cm3
    它是很有发展前途的新型不定型耐火材料，可用在冶金工业炉和其它行业窑炉重要部位使用炉龄寿命更长。
  3.5 SVL-55耐火可塑料
    耐火可塑料应用的范围基本和粘土结合浇注料相同，可用于 金工业炉、炉顶、炉墙、烧咀等部位和其它行业热工设备上。我厂生产分为捣打耐火可塑料和包扎二中。捣打料用于炉体，一般的和锚固砖（件）配合使用施工时使用风锤捣打，包扎料用与诈钢加热炉冷水管包扎。
  3.6  金用整体喷枪：
    此产品具有良好的抗热震性耐高温熔体冲刷耐高碱度熔渣渗透和侵蚀作用，常温和高温结构强度高，使用方便，使用寿命长是普通砖的10倍。
  3.7 锆莫来石捣打料：
    它是一种高级不定型耐材，主要特性是具有高的高温强度，抗剥落性好，耐炉渣侵蚀性好，适用于轧钢炉的炉衬，液态渣锅炉底盛钢桶渣线部位等使用。

4. 结语
  4.1 今后我们要进一步和科研、设计单位、大专院校密切合作，开发出更多更好的不定型耐火材料来满足用户的需要。
  4.2 当前不定型耐火材料品种很多，使用时必须选择合适的材料才能发挥新材料的作用。
  4.3 结构设计合理，保证施工质量是提高使用不定型耐火材炉体寿命的重要因素，施工时要把好质量关。
  4.4 烘炉是重要一环，烘炉的好坏，直接关系到不定型耐材应用成败，若烘炉速度快，水份来不及排除，而在内部汽化。将导致浇注料开裂剥落，甚至引起“炸裂”在600℃以前均匀缓慢地升温是延长炉子寿命的关键。