軋鋼加熱爐用耐火澆注料比用耐火磚砌筑施工筒單，易操作,，工程費(fèi)用低,，施工期短；與磚體相比,，可節(jié)約能源70%左右；使用壽命3〜6年,，比使用高鋁磚提高1〜4倍,。澆注料可以加工成各種形狀整體爐襯，施工速度快,，是工業(yè)爐施工較好的材料,。
隨著超微粉技術(shù)在澆注料中的應(yīng)用，黏土結(jié)合澆注料多被低水泥結(jié)合澆注料所代替,。低水泥結(jié)合澆注料具有強(qiáng)度高,、體積穩(wěn)定性好,、施工性能好的優(yōu)點(diǎn)，所以低水泥結(jié)合澆注料在熱工爐窯上得到了廣泛應(yīng)用,。但國內(nèi)外的熱工爐窯設(shè)計(jì)者在選用爐襯澆注料的過程中,，多認(rèn)為澆注料中氧化鋁含量高的產(chǎn)品各方面性能優(yōu)于氧化鋁含量低的產(chǎn)品，所以在澆注料的選材過程中,，多選擇氧化鋁含量較高的產(chǎn)品,，在軋鋼加熱爐上更是如此。由于一般的軋鋼加熱爐工作溫度為1200~1350℃,，長期工作溫度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于1500℃,，所以澆注料應(yīng)選擇滿足軋鋼加熱爐使用特點(diǎn)且氧化鋁含量在一定范圍內(nèi)的低水泥澆注料，以達(dá)到爐襯材料長壽,、節(jié)能,、高性價(jià)比的要求。
1 實(shí)驗(yàn)過程及結(jié)果
1.1 原料選擇
可用于軋鋼加熱爐爐襯澆注料的骨料種類較多,，如電熔白剛玉,、電熔棕剛玉、燒結(jié)剛玉,、電熔莫來石,、燒結(jié)莫來石、特級(jí)高鋁熟料,、二級(jí)高鋁熟料,、三級(jí)高鋁料、焦寶石,、紅柱石等,，但從軋鋼加熱爐爐襯澆注料的使用條件及成本上分析，軋鋼加熱爐爐襯澆注料骨料種類的選擇應(yīng)有個(gè)合理的范圍,。
軋鋼加熱爐爐襯澆注料骨料的選擇主要是基于熱震穩(wěn)定性,、高溫性能、導(dǎo)熱性能,、成本等方面進(jìn)行選材,。從骨料的熱震穩(wěn)定性及高溫性能兩個(gè)方面分析，骨料應(yīng)首選電熔莫來石,、燒結(jié)莫來石,、紅柱石等。因?yàn)橐陨蠋追N原材料在長期使用過程中主晶相是莫來石相,，紅柱石骨料在1300℃以上轉(zhuǎn)變?yōu)槟獊硎嗪褪⑾�,，石英相可以和基質(zhì)中的氧化鋁反應(yīng)生成二次莫來石,。另外石英進(jìn)入液體后,，可提高液體的黏度，對(duì)提高澆注料的高溫性能起積極的作用,。但電熔莫來石,、燒結(jié)莫來石,、紅柱石等骨料的成本相對(duì)于高鋁熟料要高,，所以骨料中應(yīng)盡可能少用電熔莫來石,、燒結(jié)莫來石、紅柱石等材料,。電熔白剛玉、電熔棕剛玉,、燒結(jié)剛玉中骨料應(yīng)優(yōu)選燒結(jié)剛玉(俗稱板剛玉),，因其抗剝落性優(yōu)于電熔白剛玉和電熔棕剛玉,，見表1,。但燒結(jié)剛玉的成本太高,，用于軋鋼加熱爐爐襯澆注料中用戶無法接受,；另一方面因燒結(jié)剛玉的熱膨脹系數(shù)和導(dǎo)熱系數(shù)均高于莫來石，過多地使用燒結(jié)剛玉作為骨料會(huì)降低澆注料的熱震穩(wěn)定性,，增加澆注料的導(dǎo)熱率,，不利于節(jié)能、環(huán)保,。
表1耐火骨料的耐熱震性 （%）
我國有豐富的鋁礬土資源,，目前已探明的儲(chǔ)量超過20億t,，居世界前列,。因此礬土熟料的價(jià)格相對(duì)于剛玉、莫來石,、紅柱石要低,，而且常用的山西孝義特級(jí)、二級(jí)及三級(jí)高鋁熟料雜質(zhì)含量較低,，見圖1~4,。由于以上4種高鋁熟料礦物相主要為剛玉相及莫來石相，不含有低熔點(diǎn)的晶相,，因此以上4種原材料都適合作為軋鋼加熱爐的原材料,。
1.2實(shí)驗(yàn)過程
以特級(jí)、二級(jí),、三級(jí)高鋁熟料及焦寶石為主要原材料,，加入硅微粉，以鋁酸鈣水泥為結(jié)合劑,，以磷酸鹽為減水劑,。固定硅微粉、水泥及磷酸鹽減水劑的加入量,，研究澆注料的不同氧化鋁含量與荷重軟化開始溫度,、體積密度、導(dǎo)熱系數(shù)的關(guān)系,。表2為主要原材料的理化指標(biāo),。
表2主要原材料的理化指標(biāo)
澆注料氧化鋁含量與體積密度、導(dǎo)熱系數(shù)的關(guān)系見圖5,。澆注料氧化鋁含量與荷重軟化開始溫度的關(guān)系見圖6,。荷重軟化開始溫度檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)YB/T 370-1995，實(shí)驗(yàn)條件為1350℃x3h燒后,。
由圖5可知,，隨著低水泥澆注料氧化鋁含量的提高,，澆注料的體積密度增大，導(dǎo)熱系數(shù)提高,。由圖6可知,，低水泥澆注料的氧化鋁含量在60%左右時(shí)，澆注料的荷重軟化開始溫度較高,，可選擇在軋鋼加熱爐的高溫段使用,，從性價(jià)比來考慮，氧化鋁含量在50%的澆注料可選擇在軋鋼加熱爐的低溫段使用,，可達(dá)到有效的節(jié)能目的,。
2 爐襯耐火材料的選用及材料性能
2.1 錨固磚
采用不定形耐火材料作為工作襯里的軋鋼加熱爐，錨固磚的選擇較為關(guān)鍵,，因?yàn)殄^固磚對(duì)整個(gè)加熱爐耐火襯里的結(jié)構(gòu)起重要的作用,，國家標(biāo)準(zhǔn)中，錨固磚有LZ-75,、LZ-65,、LZ-55、LZ-48四種,，LZ-75,、LZ-65的錨固磚的導(dǎo)熱系數(shù)、熱膨脹率及成本較LZ-55的錨固磚高,，在軋鋼加熱爐上的一般部位,，LZ-55錨固磚完全可滿足使用需要。而在水梁及壓下部位,，一般選擇采用振動(dòng)成型的PN-JZ-58的錨固磚,。因?yàn)檎駝?dòng)成型的錨固磚材料的臨界粒度較大，材料的結(jié)合強(qiáng)度較高,，錨固磚的抗拉強(qiáng)度也較機(jī)壓成型的高,，并且通過國內(nèi)外幾十座軋鋼加熱爐使用已經(jīng)得到證明。表3為LZ-55,、PN-JZ-58錨固磚的主要理化指標(biāo),。
表3 LZ-55、PN-JZ-58錨固磚的主理理化指標(biāo)
2.2 爐墻,、爐頂
軋鋼加熱爐的預(yù)熱段工作溫度一般在1200℃以下,，采用氧化鋁含量為50%~55%左右的低水泥汪料完全可滿足使用需求。加熱段及均熱段工作溫度一般在1 350℃左右,，可選擇氧化鋁含量為60% 左右的低水泥澆注料,，該低水泥耐火澆注料細(xì)粉應(yīng)選擇雜質(zhì)含量較低的原材料，以提高澆注料的高溫使用性能。爐墻及爐頂澆注料主要理化指標(biāo),，見表4,。
表4軋鋼加熱爐爐墻及爐頂?shù)蜐沧⒘系闹饕砘阅?/FONT>
2.3 水冷管包軋用澆注料
水冷管包軋用澆注料其施工厚度一般在50~60mm左右。通常情況下,，水冷管包軋用澆注料每座加熱爐只選擇一種，一般選擇氧化鋁含量為60%~65%的低水泥澆注料可滿足使用要求,，但必需選擇流動(dòng)性能較好的澆注料,。由于氧化鋁含量較低的高鋁澆注料，原料本身吸水率較大,，在烘烤及使用過程中收縮也較大,，易產(chǎn)生裂紋，影響水冷管耐火材料的正常使用,。而氧化鋁含量較高的高鋁澆注料,，由于原材料導(dǎo)熱系數(shù)大、成本高,，故不作為水冷管包軋的首選材料,。表5為水冷管包軋澆注料主要理化指標(biāo)。
表5水冷管包扎澆注料主要理化指標(biāo)
3膨脹縫
軋鋼加熱爐不定形內(nèi)襯的膨脹縫數(shù)值及分布位置和構(gòu)造,，應(yīng)由設(shè)計(jì)規(guī)定,，膨脹縫數(shù)值可按材料線膨脹率大小留。圖7為PN-LN,、PN-BH60澆注料熱膨脹率,。熱膨脹率檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)YB/T 5205-1993，實(shí)驗(yàn)條件為1350 ℃x3 h燒后,。由圖7可知,，PN-LN澆注料1000℃的熱膨脹率為0.60%，PN-LN低水泥澆注料1000℃燒后的永久線變化率一般為-0.20%,，所以軋鋼加熱爐預(yù)熱段PN-LN低水泥澆注料的膨脹縫留設(shè)為：0.60-0.22=0.40%,，即每m應(yīng)留4 mm的膨脹縫，每2 m左右留8 mm左右的膨脹縫,。PN-BH60澆注料1300℃的熱膨脹率為0.81%,，由表2、3可知,，PN-BH60低水泥澆注料1300℃燒后的永久線變化率為-0.28%,，所以軋鋼加熱爐加熱段及均熱段PN-BH60低水泥澆注料的膨脹縫留設(shè)為0.81-0.28= 0.53%，即每m應(yīng)留5.3 mm膨脹縫,，每2 m左右留 10.6 mm膨脹縫,，但通常膨脹縫。因?yàn)樵诟邷叵拢牧嫌幸合嗌�,，液相的存在可緩沖材料的膨脹應(yīng)力,，故PN-BH60低水泥澆注料在高溫段一般每2m左右留8 mm的膨脹縫。
4使用效果
研制的氧化鋁含量60%左右的低水泥澆注料已在寶鋼,、唐鋼,、泰鋼、太鋼,、首鋼,、漣鋼、武鋼,、俄羅斯馬鋼等國內(nèi)外上百座軋鋼加熱爐爐襯上使用,，良好的施工及使用性能得到用戶的認(rèn)可。