以剛玉,、碳化硅為基體,，添加鋼纖維，防爆纖維的低水泥澆注料,，該超強(qiáng)高耐磨澆注料產(chǎn)品體積密度高、強(qiáng)度大,，具有足夠的耐腐蝕和耐磨性能,。解決了大型回轉(zhuǎn)窯三次風(fēng)管彎頭的材料問題,。
背景：某廠5000t/d預(yù)分解窯(Φ4.8mx74m)的三次風(fēng)管彎頭內(nèi)襯不僅承受800~1200℃工作溫度條件下的嚴(yán)重堿腐蝕,，而且還要經(jīng)受飽含大量細(xì)顆粒熟料的高速三次風(fēng)氣流的沖刷，所處環(huán)境工況惡劣,，損壞嚴(yán)重，常常為此影響生產(chǎn),。
三次風(fēng)管彎頭內(nèi)襯所用的耐火材料經(jīng)過了多次演變：原設(shè)計為高鋁澆注料,，使用時間約為1個月,，之后改為莫來石剛玉澆注料,，使用時間約為2個月，后采用HMS高耐磨磚與莫來石剛玉澆注料組合框架結(jié)構(gòu),，使用時間也僅能維持4個月。每當(dāng)管壁出現(xiàn)隱患,，不得不采用“打包箱”等應(yīng)急措施，以勉強(qiáng)維持生產(chǎn)運(yùn)轉(zhuǎn),，彎頭內(nèi)襯材質(zhì)始終成為事故隱患,。為保證生產(chǎn)正常運(yùn)轉(zhuǎn),，必須選用合適的材質(zhì)作彎頭內(nèi)襯,。
剛玉，碳化硅為基體的超強(qiáng)高耐磨澆注料的性能及增強(qiáng)防爆措施
鑒于寧國水泥廠5000 t/d預(yù)分解窯的三次風(fēng)管彎頭的工況及實際應(yīng)用現(xiàn)狀，我們雙方作了多次技術(shù)交流,、分析與研究,，最終確定選用剛玉和碳化硅為基體、添加鋼纖維的低水泥澆注料作內(nèi)襯,。
性能
剛玉、碳化硅為基體的低水泥澆注料是以超微粉與高效外加劑巧妙使用,、粒度組成精細(xì)配制的新一代澆注料,，它具有高密度,、低氣孔,、高強(qiáng)度,、低磨損,、耐熱震和抗侵蝕等特點(diǎn)。
剛玉硬度大(硬度9),，熔點(diǎn)高(熔點(diǎn)2050℃),，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定,，對酸,、堿都有良好的抵抗性;碳化硅也硬度大(硬度95),，熔點(diǎn)高(分解溫度3400°),，即使在氫氧酸中也完全不溶解,。我們以剛玉,、碳化 硅作基體骨架,，從而確保了澆注料具有體密高,、強(qiáng)度大的特點(diǎn),，使產(chǎn)品具有足夠的耐腐蝕性和耐磨性能,。
在改善上述材質(zhì)為基體骨架的同時，我們又仔細(xì)地考慮了作為基質(zhì)的材質(zhì),，我們以充分電熔燒結(jié)的優(yōu)質(zhì)原料細(xì)粉與超微粉，按合適的配比組合成基質(zhì),，從而保證基質(zhì)料在高溫下充分發(fā)揮連接、膠結(jié)骨料的作用,，有效地充填骨料孔隙,，顯著地改善材料的高溫性能,。
表1為5000t/d窯的三次風(fēng)管彎頭傳統(tǒng)用料及超強(qiáng)高耐磨澆注料的性能對比。
表1傳統(tǒng)用料及超強(qiáng)耐磨澆注料的性能對比
注：為了模擬工作狀態(tài),，我們選擇1300℃×10h,。
添加鋼纖維強(qiáng)化澆注料性能
鋼纖維可以顯著地提高澆注料的抗折強(qiáng)度，改善抗熱震性能,、沖擊性能和耐磨性能,。資料表明，在澆注料中加入1 %鋼纖維可使燒后抗折強(qiáng)度提高40%~120%,，剛玉質(zhì)澆注料中,，加入1%鋼纖維，10次冷熱循環(huán)后的抗折強(qiáng)度僅損失10% ~ 30%，而未加鋼纖維的同材質(zhì)的抗折強(qiáng)度損失達(dá)40% ~ 60%,，抗折強(qiáng)度損失率愈低,，抗熱震性能愈好。鋼纖維可以抑制熱應(yīng)力引起的裂紋的擴(kuò)展,，而且澆注料基體與鋼纖維的熱膨脹系數(shù)的差異形成的微細(xì)裂紋也可以抵消熱應(yīng)力產(chǎn)生的大裂紋擴(kuò)展的能量,。當(dāng)然，在不同的工作溫度,，應(yīng)選用合適的鋼纖維(表2),，包括加入量。
添加防爆劑改善施工體質(zhì)量及烘烤質(zhì)量
表2 耐熱鋼纖維主要參數(shù)
低水泥澆注料是高密度,、低氣孔材料,，所以施工體水分的排除尤要當(dāng)心，處理不當(dāng)會造成施工體炸裂,。尤其在作業(yè)條件限制時,，比如，烘烤時間不能保證時,，這類問題的考慮更為重要,。
我們選用的某種防爆纖維(直徑30um，長度3 mm)在干態(tài)下和耐火材料有很好的分散性;在濕態(tài)下又表現(xiàn)出很強(qiáng)的柔和性,，在施工體內(nèi)形成無定向分布的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),，并起到微細(xì)配筋作用，使施工體抗沖擊,，耐拉伸,，提高了整體強(qiáng)度。當(dāng)烘烤溫度不斷提高,，纖維軟化,、收縮、熔化,、碳化,，形成成千上萬條的細(xì)長微孔，將水與水蒸汽排出,，減少內(nèi)部應(yīng)力,，從而防止了施工體出現(xiàn)爆裂現(xiàn)象。
優(yōu)化的施工方案
科學(xué)施工是保證材料性能不可忽視的重要環(huán)節(jié),， 是貫徹設(shè)計意圖的關(guān)鍵環(huán)節(jié),，也是施工體長壽的重要基礎(chǔ)。
折疊式內(nèi)村設(shè)計
為緩沖帶細(xì)熟料顆粒的高速三次風(fēng)氣流對彎頭內(nèi)襯的沖刷力,，將內(nèi)襯設(shè)計成圖1的折疊式樣,，從而使氣流頻繁轉(zhuǎn)向，沖刷力由強(qiáng)變?nèi)酢?/FONT>
圖1 折疊式樣的內(nèi)襯
金屬錨固件及布置
超強(qiáng)高耐磨澆注料施工厚度為230mm，在管壁上按200mmx200mm間距均勻焊接錨固件,，錨固件材質(zhì)為Φ16mm的1Cr25Ni20Si2耐熱鋼筋所制作,，呈“丫”型，必須滿焊,，并在高溫部位約120 mm高度纏繞絕緣布膠帶包裹錨固件，以避免金屬件膨脹產(chǎn)生應(yīng)力,，引起施工體龜裂開裂,，錨固件形狀如圖2。
澆注施工
我們采用強(qiáng)制式攪拌機(jī)混練,，并嚴(yán)格控制加水量穩(wěn)定在4%〜5%左右,，既保證一定的流動性，又保證了施工體的低水分,、高密度,。釆用振動澆注，澆注料加入模殼內(nèi),，層高為500mm左右,，加入2/3高度左右的欲注料，開始插入振動棒,，然后邊振動,，邊加料，待平齊后再重復(fù)上述施工,。
圖2 錨固件形狀
管道頂部采用割孔加料施工,，施工完畢再用鋼板將割孔封閉。
養(yǎng)護(hù),、烘烤
施工后帶模自然養(yǎng)護(hù)24 h,，后隨生產(chǎn)啟動，熱風(fēng)干燥至600℃x 18 h后,，即可投入生產(chǎn)使用,。
結(jié)束語
該廠5000t/d預(yù)分解窯的三次風(fēng)管彎頭內(nèi)襯自2005年2月4日上午點(diǎn)火至今(2005年11 月1日)已近9個月，未出現(xiàn)任何異常狀況,，更未因風(fēng)管彎頭內(nèi)襯磨損而影響生產(chǎn)運(yùn)轉(zhuǎn),。實踐證明，選用剛玉,、碳化硅基體的添加鋼纖維的低水泥澆注料,， 該超強(qiáng)高耐磨澆注料初步解決了風(fēng)管彎頭內(nèi)襯的磨損問題。在今年9月份的停窯檢修過程中,，我們專門檢查了彎頭部位,，發(fā)現(xiàn)雖無掉塊現(xiàn)象，但表面堿腐蝕嚴(yán)重。因此,，如何增強(qiáng)材料的抗堿侵蝕能力,，以進(jìn)一步提高壽命，還有大量的工作要做,。