耐火材料的一個(gè)致命弱點(diǎn)是它的脆性斷裂，由于脆性使它所有熱振動(dòng)和機(jī)械震動(dòng)或沖擊的條件下使用時(shí)，極易破壞。目前，國(guó)際上為了緩解耐火材料的脆性斷裂損壞時(shí)將金屬纖維或非金屬纖維加入耐火材料內(nèi)形成機(jī)械混合物的復(fù)合材料。耐火澆注料用鋼纖維增強(qiáng)能提高澆注材料的相對(duì)韌性、抗應(yīng)力一應(yīng)變能力、耐機(jī)械沖擊能力、耐熱震性、抗開裂與剝落性、從而延長(zhǎng)鋼纖維增強(qiáng)澆注料的使用壽命。
鋼纖維增強(qiáng)澆注料的制備工藝
用來增強(qiáng)耐火澆注料的鋼纖維一般直徑為0.4~0.5mm，長(zhǎng)度25mm，鋼纖維的外形與斷面呈月牙形。鋼纖維的物理性能見表1。
表1 不銹鋼纖維的物理性能
鋼纖維在澆注料中加入量為1~5%(重量)，鋼纖維的長(zhǎng)度和加入量要適宜。
一般都先把混合料加水再加入鋼纖維進(jìn)行充分?jǐn)嚢�，它不僅使混合料能攪拌均勻，而且與鋼纖維所在干料中攪拌相比，要節(jié)省1/3的攪拌時(shí)間。成型可在外部振動(dòng)，也可用振動(dòng)棒在混合料內(nèi)部振動(dòng)，同樣能獲得致密制品。鋼纖維增強(qiáng)澆注料的養(yǎng)護(hù)、干燥與普通澆注料相同。
鋼纖維增強(qiáng)澆注料的特點(diǎn)
鋼纖維強(qiáng)化了耐火澆注料的抗拉，抗彎強(qiáng)度。
同材質(zhì)澆注料，加有鋼纖維增強(qiáng)的澆注料在水冷≒1100℃循環(huán)19次后才發(fā)生掉角，而不加鋼纖維增強(qiáng)的澆注料循環(huán)14次后就掉角。由此，證明用鋼纖維增強(qiáng)能提高澆注料的抗熱震性能。
鋼纖維增強(qiáng)耐火澆注料即使開裂后仍可承載，從而提高了澆注料的斷裂功，增加了耐火澆注料的可塑性，圖1示出了不加鋼纖維澆注料和加1%，3%，5%鋼纖維增強(qiáng)澆注料的荷重-撓曲曲線。
鋼纖維增強(qiáng)澆注料能提高熱處理后的力學(xué)強(qiáng)度。澆注料性能比較見表2。
表2 澆注料性能比較
從表2可看出，用鋼纖維增強(qiáng)澆注料能提高澆注料力學(xué)強(qiáng)度，尤以提高中溫強(qiáng)度最明顯，1100℃×3h燒后耐壓強(qiáng)度能增長(zhǎng)+41%，這是因?yàn)榈蜏貢r(shí)澆注料靠水硬性產(chǎn)物獲得強(qiáng)度，在高溫下水硬性結(jié)合強(qiáng)度被陶瓷結(jié)合所取代，因此，在低、高溫下澆注料都具有較高的強(qiáng)度，而在中溫時(shí)水硬性結(jié)合強(qiáng)度由于水化產(chǎn)物已脫出而失去，而陶瓷結(jié)合尚未充分形成，因此，在中溫時(shí)鋼纖維增強(qiáng)起重要作用。
在耐火澆注料中加入短的，具有一定形狀的鋼纖維能改善其某些物理性能，從而使用澆注料的使用壽命延長(zhǎng)。
鋼纖維增強(qiáng)澆注料在攀鋼脫硫，吹氬，TN噴粉三種噴槍以及窯車上獲得更好的使用效果，降低了耐火材料能耗，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
目前，國(guó)內(nèi)外應(yīng)用鋼纖維增強(qiáng)澆注料的部門越來越多，在某些用普通澆注料難以承受的熱工部位，特別是在熱震頻繁;沖擊嚴(yán)重的熱工部位，使用鋼纖維增強(qiáng)澆注料是非常有效的。
