篦冷機矮墻用耐火澆注料的試驗研究

張夢真李　平河南建筑材料研究設計院有限責任公司（45000）河南省冶金研究所有限責任公司（450000）

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篦冷機矮墻用耐火澆注料的試驗研究

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摘要:這里針對干法水泥燒成系統中篦冷機矮墻部位的工況條件及其對耐火材料的性能要求，以棕剛玉、高鋁礬土為骨料，通過改變結合劑的種類和加入量，研究了它們對澆注料性能（氣孔率、體積密度、燒成線變化、力學強度）的影響。

關鍵詞:篦冷機矮墻；骨料；結合劑；添加劑；性能

0前言

篦冷機是水泥燒成系統的重要組成部分，其功能是對高溫熟料進行冷卻、輸送，同時也對熱量進行回收。作為水泥生產系統的關鍵設備之一，篦冷機的工作狀況一直是人們研究和改善的重點[1]。篦冷機前端頂部受到熟料的反彈熱沖擊，工作溫度相對較高，變化較大。前端兩側矮墻長期受到通過窯口下來的高溫熟料的磨損，也承受一定的機械應力和熱應力的破壞。結合篦冷機前端頂部的運行特點，適合采用高溫性能比較好、抗熱震穩定性比較強、具有耐磨等特點的高強耐磨澆注料。

近年來，新型干法水泥窯篦冷機工況條件越來越苛刻。篦冷機長期受到熟料顆粒沖刷、侵蝕，磨損嚴重，使用周期短，因此，將澆注料中加入耐高溫鋼纖維和耐磨材料來改善其性能，延長其壽命，但不能從根本上改變這一狀況。當篦冷機設備需要對篦床盲板部件進行檢修更換時，即使矮墻澆注料再好，也必須打掉清出檢修空間，從而增加了維修費用[2]。所以，對篦冷機矮墻用耐磨澆注料進行研究仍然很有必要。

1試驗配方

篦冷機前端頂部受到熟料的反彈熱沖擊，工作溫度相對較高，變化較大。前端兩側矮墻長期受到通過窯口下來的高溫熟料的磨損，也承受一定的機械應力和熱應力破壞。本試驗主要在原篦冷機矮墻用高強耐磨澆注料的基礎上通過改變結合劑種類、加入適量添加劑來改進篦冷機矮墻用耐磨澆注料的性能。

本試驗采用顆粒大小為8～5 mm和5～3 mm的特級礬土，3～1 mm和1～0 mm的棕剛玉，200目和320目的一級礬土粉；鋁微粉（Uf-Al2O3，<5 um）和硅微粉（Uf-SiO2，<2 um）為基本成分，并固定它們的用量分別為3%和6%。使用P3和P6作為復合減水劑，成型加水量根據需求確定。

在本試驗研究中，綜合考慮結合劑的性能及成本因素，擬選用電熔925#水泥和磷酸二氫鋁兩種結合劑進行試驗。首先分別單獨使用它們，然后再復合使用它們。此外，選用固體水玻璃作為添加劑，與電熔925#水泥進行配合試驗。各系列的配方設計分別如表1～4所示。

表1系列試驗配方:以電熔925#水泥作為結合劑

表2系列實驗配方:以磷酸二氫鋁作為結合劑

表3系列實驗配方:以電熔925#水泥和磷酸二氫鋁作為復合結合劑

表4系列實驗配方:使用固體水玻璃作為添加劑

2試驗步驟

1）試樣制備

選定樣品總量為2 400 g（正好填滿一個模具）,使用合適的骨料和粉料質量配比，結合劑、添加劑和水采用外加方式。按配方配制混合料，在攪拌機內干混30 s，在30 s內均勻加水，攪拌2 min后，將澆注料裝入試模，于振動臺上振動成型,自然養護24 h后脫模。試樣在烘干（110℃，24 h）和不同溫度的熱處理后,按相關標準對試樣的性能進行測試。

2）試樣的成型、養護和烘干按標準YB/T 5202進行[3]。

3）試樣熱處理

試樣的焙燒按YB/T 5203進行,并隨爐冷卻至室溫。將冷卻后的試樣放入電熱爐內，調節合適的電流大小開始加熱,溫度升至指定800~1 200℃，保溫3 h，關閉電熱爐，待爐溫降至150℃以下時取出試樣,冷卻后檢測各項性能。試樣經烘干和焙燒后，放入干燥器中，從冷卻到實驗的時間間隔不得超過3 d。

4）性能測試

①氣孔率和體積密度:按照國家標準GB/T 2997-2000進行測定。氣孔率即顯氣孔率B，是指試樣中的開口氣孔總體積占試樣總體積的百分比。體積密度d是指試樣烘干后的質量與其總體積之比。按下式計算氣孔率和體積密度。

式中:m1——干燥時樣的質量；m2——飽和試樣的表觀質量；m3——飽和試樣在空氣中的質量。

②燒成線變化率測定:燒成線變化率是指試樣在規定的溫度下加熱一定時間后的長度不可逆變化量與加熱前其長度之比，以百分率表示。分別用游標卡尺測量樣品燒成前后（冷卻至室溫）的尺寸(取平均值)并記錄，燒成溫度為800~1 200℃，時間各為24 h，按下式計算試樣的燒成線變化。

式中:l1——樣品燒成前的長度，mm；l2——冷卻后的長度，mm。

③強度指標測試:抗折強度包括常溫抗折強度和高溫抗折強度。高溫抗折強度的測定,選定溫度對其進行煅燒，燒后對試樣用三點法測定,實驗在抗折儀上進行，然后根據以下公式計算抗折強度:

其中，R為抗折強度（Pa），W為斷裂時施加的最大荷重（N），l為兩支點間的距離（mm），b為試樣的寬度（mm），d為試樣的厚度（mm）。每組配方選擇三塊試樣，求其平均值。

常溫抗壓強度測定:用經過高溫抗折強度實驗結束后的試樣，將其放在耐壓磨具內，然后將磨具放在壓機上進行測試，最后根據公式計算。計算材料單位面積所能受的最大壓力。

5）試驗儀器和設備

游標卡尺（分度值為0.02 mm）、常溫電動抗折儀、高溫實驗電爐、膠砂攪拌機、顯氣孔率體積密度測定儀、托盤天平、電熱恒溫干燥箱、抗折抗壓實驗機、振動臺、金剛砂片切割機、160 mm40 mm40 mm三聯模具。

3試驗數據

本試驗不同條件下處理后的試樣性能測定結果見表5至表7。

4結論

1）單獨以水泥或磷酸二氫鋁作為結合劑的試樣,其綜合性能優于復合使用這兩種結合劑的試樣。單獨用水泥結合劑的試樣其整體性能又優于單獨用磷酸二氫鋁的試樣。

2）作為添加劑用的固體水玻璃，在單獨用水泥結合劑試樣中添加并不能改善澆注料的性能，甚至使澆注料成型需水量增加、流動性降低，從而對澆注料性能產生了明顯的消極影響。

參考文獻:

[1]徐平坤,魏國釗.耐火材料新工藝技術[M].冶金工業出版社,2004: 437.

[2]陳晶,劉德慶,陳全德.論第三代篦冷機技術與現有篦冷機的技術改進(一)[J].中國建材裝備,1997(9):18- 21.

[3]全國耐火材料標準化技術委員會.中國標準出版社第五編輯室編.耐火材料標準匯編[M].中國標準出版社.

表5 110℃×24 h烘干試樣的實驗數據記錄

表6 1 200℃×3 h處理試樣的實驗數據記錄

表7 800℃×3 h處理試樣的實驗數據記錄