現(xiàn)在大多數(shù)用的澆注料是低水泥澆注料。低水泥澆注料具有許多優(yōu)良特性,但因其是致密的材料,所以干燥需要的時(shí)間很長以及需要進(jìn)行縝密的管理。干燥時(shí)間在出鐵溝修補(bǔ)中所占的比例較大,特別是小型高爐等,很難保證長時(shí)間修補(bǔ),所以特別需要縮短施工時(shí)間,同時(shí)需要縮短干燥時(shí)間。一般認(rèn)為要縮短施工時(shí)間,作為提高干燥性的方法,例如,考慮采用硅溶膠作為結(jié)合劑。但是,使用硅溶膠來提高干燥性,其效果和程度并不明確,也幾乎沒有關(guān)于耐用性方面的報(bào)道。
為此對使用硅溶膠作為結(jié)合劑的高爐出鐵溝澆注料,在干燥性提高的效果以及耐用性方面進(jìn)行各種研究,下面介紹其結(jié)果。
試驗(yàn)方法
試驗(yàn)用試樣配比示于表1。高爐出鐵溝通用的氧化鋁-尖晶石-碳化硅-碳質(zhì)澆注料為基本配比。為了明確不同結(jié)合劑所產(chǎn)生的影響,除結(jié)合劑以外其它配料是通用的。作為評價(jià)干燥劑的試驗(yàn),測定了抗爆裂性、透氣性、養(yǎng)生強(qiáng)度、氣孔徑分布和快速加熱時(shí)的內(nèi)部溫度變化。此外,作為一般性能試驗(yàn),進(jìn)行了燒成試驗(yàn)和抗侵蝕試驗(yàn)。
采用快速加熱試驗(yàn)評價(jià)了抗爆裂性。將養(yǎng)生后尺寸為Φ80mm×80mm的試樣,放入保持規(guī)定溫度的電爐中,調(diào)查有無爆裂,將沒有爆裂的最高溫度作為爆裂極限溫度。此時(shí),在試樣中心埋有熱電偶,測定快速加熱時(shí)的內(nèi)部溫度變化。
采用高壓透氣率測定法測定了透氣性。利用7atm氮?dú)鈮毫Γ孟鹉z密封墊將試樣側(cè)面進(jìn)行密封,從下方流入2atm的氮?dú)鈮毫,測定從上部出來的氣體量。
表1 試驗(yàn)用試樣的結(jié)合劑和化學(xué)組分
養(yǎng)生強(qiáng)度是測定在40℃下養(yǎng)生24h試樣的抗折強(qiáng)度。
燒成試樣的方法是,對于105℃、24h干燥后的試驗(yàn)進(jìn)一步于1000℃燒成3h和于1500℃燒成3h,然后測定抗折強(qiáng)度、耐壓強(qiáng)度和顯氣孔率。燒成是采用電爐,匣缽中填充焦粉。
結(jié)果與分析
干燥性
根據(jù)所做的抗爆裂試驗(yàn)結(jié)果(表2 ),硅溶膠系的爆裂極限溫度比低水泥系高200℃以上,可以認(rèn)為在實(shí)際施工的干燥中,該材料是能夠經(jīng)受住更快速升溫的。決定抗爆裂性的主要因素就是材料本身的強(qiáng)度和內(nèi)部發(fā)生的水蒸氣壓,就不會(huì)裂。這次研究硅溶膠系的養(yǎng)生強(qiáng)度低于水泥系,若考慮到這一點(diǎn),對抗爆裂性是不利的。但是,因?yàn)楣枞苣z系具有很高的透氣性,所以與低水泥系相比,硅溶膠系內(nèi)部發(fā)生的水蒸汽壓顯著變低,因此提高了抗爆裂性。
表2 抗爆裂試驗(yàn)的結(jié)果
這次研究的試樣的氣孔徑分布。發(fā)現(xiàn)在硅溶膠系中存在較大的約15um分布。一般認(rèn)為這種大氣孔的存在時(shí)導(dǎo)致硅溶膠系透氣性高的直接原因。
其次研究了縮短干燥時(shí)間的效果。如上所述,硅溶膠系抗爆裂性好,可以比低水泥系更加快速升溫干燥。在這次的試驗(yàn)條件下,低水泥系可以用700℃加速加熱,此時(shí)的干燥所需時(shí)間大約是8min,而硅溶膠系即使用900℃快速加熱也沒有發(fā)生爆裂,這時(shí)的干燥所需時(shí)間約為5min,用低水泥系約2/3的時(shí)間就完成了干燥。此外,硅溶膠系發(fā)生的內(nèi)部蒸氣壓比低水泥系低很多,因此,認(rèn)為只要具備適當(dāng)?shù)母稍飾l件,與普通的低水泥系澆注料相比,可以用2/3或更少的時(shí)間干燥。
3.2耐用性
燒成試樣的結(jié)果。硅溶膠系比低水泥澆注料系顯示出更好的抗侵蝕性。低水泥系的抗侵蝕指數(shù)為100時(shí),硅溶膠系的SS1為93,SS2為91。認(rèn)為抗侵蝕性比低水泥系提高的主要原因是硅溶膠系中不含水泥。硅溶膠系統(tǒng)燒成后的品質(zhì)特性沒有發(fā)現(xiàn)特別的問題,這是由于它與低水泥系有著近乎相同的性質(zhì)。
4結(jié)語
開發(fā)了用硅溶膠做結(jié)合劑的可快速干燥的高爐出鐵溝澆注料,明確了提高干燥的效果,進(jìn)行了耐用性方面的研究,得出了以下結(jié)論:
(1)低水泥系結(jié)合劑相比,硅溶膠系具有良好的干燥性。硅溶膠系因存在許多較大的氣孔, 顯著提高了透氣性是干燥性良好的主要原因。
(2)硅溶膠系的爆裂危險(xiǎn)性要比低水泥系低得多,所以能夠快速干燥,干燥時(shí)間有可能縮短到低水泥系的2/3左右。
(3)抗侵蝕性與低水泥系同等或超過低水泥系,在工業(yè)爐應(yīng)用中,耐用性方面沒有出現(xiàn)大的問題。