剛玉碳化硅澆注料以剛玉、優(yōu)質(zhì)礬土及碳化硅為主要原料，輔以超細(xì)粉及特制添加劑，具有防爆能力強(qiáng)、耐酸堿性能好、強(qiáng)度高、耐磨性能好、硬化時間可隨意調(diào)節(jié)等特點(diǎn)，適用于工業(yè)窯爐高溫部位使用，以下是結(jié)合華新5000t/d預(yù)分解窯(簡稱5號窯)使用澆注料的使用情況加以對比分析。
新型干法水泥回轉(zhuǎn)窯特別是大型預(yù)分解窯在生產(chǎn)工藝上有一些列特點(diǎn)，即：回轉(zhuǎn)窯轉(zhuǎn)速快，單機(jī)臺時產(chǎn)量高，窯口的熱負(fù)荷相應(yīng)地比傳統(tǒng)回轉(zhuǎn)窯高出許多，因而對耐火材料的要求也更高。其中窯卸料口襯里是大型窯窯襯中最薄弱的環(huán)節(jié)之一，壽命平均僅在半年左右，有的甚至更低。這是因?yàn)槔鋮s帶和前窯口氣溫可高達(dá)1400℃左右，且沒有穩(wěn)定的窯皮，窯口的窯襯處于1400~1100℃之間來回波動，熟料的研磨和氣流的沖刷都很嚴(yán)重。采用新一代高效篦冷機(jī)作熟料冷卻設(shè)備，入窯二次風(fēng)溫高達(dá)1200℃，出窯熟料溫度達(dá)1350~1400℃，在操作正常穩(wěn)定后，前窯口處耐火材料磨蝕，入窯高溫二次 風(fēng)及粉塵的沖刷，另外還要經(jīng)受故障停窯的急冷沖擊，因此窯口澆注料不僅要有較高的耐溫性能，而且還要有較好的耐堿性、耐磨性及熱震穩(wěn)定性。
理論認(rèn)為、熱震穩(wěn)定性優(yōu)良的堿性磚(如尖晶石磚)或高鋁磚適用于冷卻帶。耐磨耐熱震的高鋁磚或者鋼纖維增強(qiáng)的澆注料和低水泥型高鋁澆注料適用于窯口。但在窯口溫度極高的大型窯上則宜采用普通的或者鋼纖維增強(qiáng)的剛玉質(zhì)澆注料。
之前，五號窯前窯口澆注料采用G-17剛玉質(zhì)低水泥澆注料。由于處在試生產(chǎn)向正常生產(chǎn)的過渡期，回轉(zhuǎn)窯開始頻繁、澆注料炸裂剝落嚴(yán)重，使用壽命僅在5個月左右。同時因?yàn)檎褎兟鋾r澆注體變薄、而導(dǎo)致窯口護(hù)鐵筒體在高溫裸露的狀態(tài)下工作，發(fā)生局部筒體嚴(yán)重變形，不得不停窯檢修，也給回轉(zhuǎn)窯以后的正常生產(chǎn)運(yùn)轉(zhuǎn)帶來隱患。因此決定更換新的材料，采用G-18剛玉纖維澆注料，其使用壽命達(dá)到了7個月。
表1 剛玉鋼纖維澆注料G-18性能指標(biāo)
為使回轉(zhuǎn)窯窯襯達(dá)到1年的齡期，近年來選用了G-19剛玉碳化硅澆注料，與G-18剛玉鋼纖維澆注料進(jìn)行常識性對比，進(jìn)過一年的使用對比G-19的性能優(yōu)于G-18。
表2 剛玉碳化硅澆注料G-19性能指標(biāo)
在原G-18的基礎(chǔ)上進(jìn)行多次改進(jìn)試驗(yàn)，使其產(chǎn)品耐磨性好，早期強(qiáng)度更高，中溫強(qiáng)度不下降，熱震穩(wěn)定次數(shù)更多，不炸不裂，又便于施工養(yǎng)護(hù)，其指標(biāo)都在G-18之上，同時著重強(qiáng)調(diào)施工現(xiàn)場的加水量和澆注搗密實(shí)度，合理制定烘烤曲線，使G-19充分發(fā)揮其優(yōu)良的物化性能，而且易與高溫熟料反應(yīng)，在表面掛上一層窯皮，減輕澆注料直接被磨損沖刷的程度，從而使使用壽命達(dá)到12個月成為可能。
剛玉澆注料一般都為低水泥型，主要成分為Al2O3和SiO2。其中Al2O3含量大于90%，SiO2含量大約在3%~4%左右，還含有少量的CaO等。堿金屬是以游離的K2O、Na2O以及K2SO4、Na2SO4的形式侵入耐火材料，其影響程度使十分嚴(yán)重的。
從表3可以看出，堿金屬氧化物和CaO對剛玉質(zhì)材料的影響時嚴(yán)重的，因?yàn)樗麄兛稍谳^低溫度下產(chǎn)生液相，形成共熔體，致使耐火材料組織結(jié)構(gòu)改變，造成體積變化而剝落，從斷面上看到的發(fā)黃的就是變質(zhì)層。華新5號窯熟料中堿金屬氧化物含量較高，對剛玉碳化硅澆注料的使用也有一定的影響。
表3 Al2O3-SiO2氧化物系統(tǒng)相圖分析
C、S的滲透影響：預(yù)分解窯噴煤管燃煤燒粉，其部位溫度高，沖刷力大，CO氣氛十分強(qiáng)烈，另外煤粉中含有一定數(shù)量的硫，很容易滲透進(jìn)入耐火體中侵蝕耐火材料結(jié)合相，同樣形成變質(zhì)層而引起耐火材料剝落。
溫度的變化：窯口與噴煤管部位的溫度最高，在生產(chǎn)中經(jīng)常發(fā)生一些機(jī)械性事故或工藝操作不當(dāng)產(chǎn)生停窯，對耐火材料急冷急熱有一定影響，熱脹冷縮致使材料容易開裂，所以對耐火材料的結(jié)構(gòu)的熱震穩(wěn)定性指標(biāo)提出了很高的要求。
不定型耐火材料在施工中的加水量很重要，應(yīng)按比例加入。加水量越高，雖然易和性好，但是強(qiáng)度會降低，使用壽命也越短。通過實(shí)踐測試表明，G-19加6%的水時早期強(qiáng)度為80MPa，加6.5%的水早期強(qiáng)度則降為70MPa左右，加7%的水早期強(qiáng)度會更低。因?yàn)樗跐沧⒘现姓加幸欢w積，致使?jié)沧⒘辖Y(jié)構(gòu)疏松，所以應(yīng)嚴(yán)格控制加水量。
同時施工后早期養(yǎng)護(hù)對澆注料使用壽命也是相當(dāng)重要的，因?yàn)閯傆褓|(zhì)澆注料為低水泥型澆注料，水泥固化時間很長，所以脫模時間應(yīng)保持在24~28h之間。
在烘烤中，低溫烘烤時間越長越好，110℃保持在16~24h，然后慢慢升溫，至水分揮發(fā)盡為止。澆注料的情況見表4。
表4 各種澆注料的使用壽命
經(jīng)過使用生產(chǎn)的G-19剛玉碳化硅澆注料完全可以替代昂貴的進(jìn)口產(chǎn)品，從而節(jié)省大量的外匯。在施工養(yǎng)護(hù)和烘烤升溫得當(dāng)?shù)那疤嵯拢湟院侠淼腻^固件，采用G-19新型干法回轉(zhuǎn)窯窯前窯口壽命可以達(dá)到1年或更長的運(yùn)轉(zhuǎn)周期。