剛玉碳化硅澆注料以剛玉、優(yōu)質(zhì)礬土及碳化硅為主要原料，輔以超細(xì)粉及特制添加劑，具有防爆能力強、耐酸堿性能好、強度高、耐磨性能好、硬化時間可隨意調(diào)節(jié)等特點，適用于工業(yè)窯爐高溫部位使用，以下是結(jié)合華新5000t/d預(yù)分解窯(簡稱5號窯)使用澆注料的使用情況加以對比分析。
新型干法水泥回轉(zhuǎn)窯特別是大型預(yù)分解窯在生產(chǎn)工藝上有一些列特點，即：回轉(zhuǎn)窯轉(zhuǎn)速快，單機臺時產(chǎn)量高，窯口的熱負(fù)荷相應(yīng)地比傳統(tǒng)回轉(zhuǎn)窯高出許多，因而對耐火材料的要求也更高。其中窯卸料口襯里是大型窯窯襯中最薄弱的環(huán)節(jié)之一，壽命平均僅在半年左右，有的甚至更低。這是因為冷卻帶和前窯口氣溫可高達(dá)1400℃左右，且沒有穩(wěn)定的窯皮，窯口的窯襯處于1400~1100℃之間來回波動，熟料的研磨和氣流的沖刷都很嚴(yán)重。采用新一代高效篦冷機作熟料冷卻設(shè)備，入窯二次風(fēng)溫高達(dá)1200℃，出窯熟料溫度達(dá)1350~1400℃，在操作正常穩(wěn)定后，前窯口處耐火材料磨蝕，入窯高溫二次 風(fēng)及粉塵的沖刷，另外還要經(jīng)受故障停窯的急冷沖擊，因此窯口澆注料不僅要有較高的耐溫性能，而且還要有較好的耐堿性、耐磨性及熱震穩(wěn)定性。
理論認(rèn)為、熱震穩(wěn)定性優(yōu)良的堿性磚(如尖晶石磚)或高鋁磚適用于冷卻帶。耐磨耐熱震的高鋁磚或者鋼纖維增強的澆注料和低水泥型高鋁澆注料適用于窯口。但在窯口溫度極高的大型窯上則宜采用普通的或者鋼纖維增強的剛玉質(zhì)澆注料。
之前，五號窯前窯口澆注料采用G-17剛玉質(zhì)低水泥澆注料。由于處在試生產(chǎn)向正常生產(chǎn)的過渡期，回轉(zhuǎn)窯開始頻繁、澆注料炸裂剝落嚴(yán)重，使用壽命僅在5個月左右。同時因為炸裂剝落時澆注體變薄、而導(dǎo)致窯口護鐵筒體在高溫裸露的狀態(tài)下工作，發(fā)生局部筒體嚴(yán)重變形，不得不停窯檢修，也給回轉(zhuǎn)窯以后的正常生產(chǎn)運轉(zhuǎn)帶來隱患。因此決定更換新的材料，采用G-18剛玉纖維澆注料，其使用壽命達(dá)到了7個月。
表1 剛玉鋼纖維澆注料G-18性能指標(biāo)
為使回轉(zhuǎn)窯窯襯達(dá)到1年的齡期，近年來選用了G-19剛玉碳化硅澆注料，與G-18剛玉鋼纖維澆注料進(jìn)行常識性對比，進(jìn)過一年的使用對比G-19的性能優(yōu)于G-18。
表2 剛玉碳化硅澆注料G-19性能指標(biāo)
在原G-18的基礎(chǔ)上進(jìn)行多次改進(jìn)試驗，使其產(chǎn)品耐磨性好，早期強度更高，中溫強度不下降，熱震穩(wěn)定次數(shù)更多，不炸不裂，又便于施工養(yǎng)護，其指標(biāo)都在G-18之上，同時著重強調(diào)施工現(xiàn)場的加水量和澆注搗密實度，合理制定烘烤曲線，使G-19充分發(fā)揮其優(yōu)良的物化性能，而且易與高溫熟料反應(yīng)，在表面掛上一層窯皮，減輕澆注料直接被磨損沖刷的程度，從而使使用壽命達(dá)到12個月成為可能。
剛玉澆注料一般都為低水泥型，主要成分為Al2O3和SiO2。其中Al2O3含量大于90%，SiO2含量大約在3%~4%左右，還含有少量的CaO等。堿金屬是以游離的K2O、Na2O以及K2SO4、Na2SO4的形式侵入耐火材料，其影響程度使十分嚴(yán)重的。
從表3可以看出，堿金屬氧化物和CaO對剛玉質(zhì)材料的影響時嚴(yán)重的，因為他們可在較低溫度下產(chǎn)生液相，形成共熔體，致使耐火材料組織結(jié)構(gòu)改變，造成體積變化而剝落，從斷面上看到的發(fā)黃的就是變質(zhì)層。華新5號窯熟料中堿金屬氧化物含量較高，對剛玉碳化硅澆注料的使用也有一定的影響。
表3 Al2O3-SiO2氧化物系統(tǒng)相圖分析
C、S的滲透影響：預(yù)分解窯噴煤管燃煤燒粉，其部位溫度高，沖刷力大，CO氣氛十分強烈，另外煤粉中含有一定數(shù)量的硫，很容易滲透進(jìn)入耐火體中侵蝕耐火材料結(jié)合相，同樣形成變質(zhì)層而引起耐火材料剝落。
溫度的變化：窯口與噴煤管部位的溫度最高，在生產(chǎn)中經(jīng)常發(fā)生一些機械性事故或工藝操作不當(dāng)產(chǎn)生停窯，對耐火材料急冷急熱有一定影響，熱脹冷縮致使材料容易開裂，所以對耐火材料的結(jié)構(gòu)的熱震穩(wěn)定性指標(biāo)提出了很高的要求。
不定型耐火材料在施工中的加水量很重要，應(yīng)按比例加入。加水量越高，雖然易和性好，但是強度會降低，使用壽命也越短。通過實踐測試表明，G-19加6%的水時早期強度為80MPa，加6.5%的水早期強度則降為70MPa左右，加7%的水早期強度會更低。因為水在澆注料中占有一定體積，致使?jié)沧⒘辖Y(jié)構(gòu)疏松，所以應(yīng)嚴(yán)格控制加水量。
同時施工后早期養(yǎng)護對澆注料使用壽命也是相當(dāng)重要的，因為剛玉質(zhì)澆注料為低水泥型澆注料，水泥固化時間很長，所以脫模時間應(yīng)保持在24~28h之間。
在烘烤中，低溫烘烤時間越長越好，110℃保持在16~24h，然后慢慢升溫，至水分揮發(fā)盡為止。澆注料的情況見表4。
表4 各種澆注料的使用壽命
經(jīng)過使用生產(chǎn)的G-19剛玉碳化硅澆注料完全可以替代昂貴的進(jìn)口產(chǎn)品，從而節(jié)省大量的外匯。在施工養(yǎng)護和烘烤升溫得當(dāng)?shù)那疤嵯�，配以合理的錨固件，采用G-19新型干法回轉(zhuǎn)窯窯前窯口壽命可以達(dá)到1年或更長的運轉(zhuǎn)周期。