篦冷机矮墙用耐火浇注料的试验研究

张梦真李　平河南建筑材料研究设计院有限责任公司（45000）河南省冶金研究所有限责任公司（450000）



篦冷机矮墙用耐火浇注料的试验研究

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摘要:这里针对干法水泥烧成系统中篦冷机矮墙部位的工况条件及其对耐火材料的性能要求，以棕刚玉、高铝矾土为骨料，通过改变结合剂的种类和加入量，研究了它们对浇注料性能（气孔率、体积密度、烧成线变化、力学强度）的影响。

关键词:篦冷机矮墙；骨料；结合剂；添加剂；性能

0前言

篦冷机是水泥烧成系统的重要组成部分，其功能是对高温熟料进行冷却、输送，同时也对热量进行回收。作为水泥生产系统的关键设备之一，篦冷机的工作状况一直是人们研究和改善的重点[1]。篦冷机前端顶部受到熟料的反弹热冲击，工作温度相对较高，变化较大。前端两侧矮墙长期受到通过窑口下来的高温熟料的磨损，也承受一定的机械应力和热应力的破坏。结合篦冷机前端顶部的运行特点，适合采用高温性能比较好、抗热震稳定性比较强、具有耐磨等特点的高强耐磨浇注料。

近年来，新型干法水泥窑篦冷机工况条件越来越苛刻。篦冷机长期受到熟料颗粒冲刷、侵蚀，磨损严重，使用周期短，因此，将浇注料中加入耐高温钢纤维和耐磨材料来改善其性能，延长其寿命，但不能从根本上改变这一状况。当篦冷机设备需要对篦床盲板部件进行检修更换时，即使矮墙浇注料再好，也必须打掉清出检修空间，从而增加了维修费用[2]。所以，对篦冷机矮墙用耐磨浇注料进行研究仍然很有必要。

1试验配方

篦冷机前端顶部受到熟料的反弹热冲击，工作温度相对较高，变化较大。前端两侧矮墙长期受到通过窑口下来的高温熟料的磨损，也承受一定的机械应力和热应力破坏。本试验主要在原篦冷机矮墙用高强耐磨浇注料的基础上通过改变结合剂种类、加入适量添加剂来改进篦冷机矮墙用耐磨浇注料的性能。

本试验采用颗粒大小为8～5 mm和5～3 mm的特级矾土，3～1 mm和1～0 mm的棕刚玉，200目和320目的一级矾土粉；铝微粉（Uf-Al2O3，<5 um）和硅微粉（Uf-SiO2，<2 um）为基本成分，并固定它们的用量分别为3%和6%。使用P3和P6作为复合减水剂，成型加水量根据需求确定。

在本试验研究中，综合考虑结合剂的性能及成本因素，拟选用电熔925#水泥和磷酸二氢铝两种结合剂进行试验。首先分别单独使用它们，然后再复合使用它们。此外，选用固体水玻璃作为添加剂，与电熔925#水泥进行配合试验。各系列的配方设计分别如表1～4所示。

表1系列试验配方:以电熔925#水泥作为结合剂

表2系列实验配方:以磷酸二氢铝作为结合剂

表3系列实验配方:以电熔925#水泥和磷酸二氢铝作为复合结合剂

表4系列实验配方:使用固体水玻璃作为添加剂

2试验步骤

1）试样制备

选定样品总量为2 400 g（正好填满一个模具）,使用合适的骨料和粉料质量配比，结合剂、添加剂和水采用外加方式。按配方配制混合料，在搅拌机内干混30 s，在30 s内均匀加水，搅拌2 min后，将浇注料装入试模，于振动台上振动成型,自然养护24 h后脱模。试样在烘干（110℃，24 h）和不同温度的热处理后,按相关标准对试样的性能进行测试。

2）试样的成型、养护和烘干按标准YB/T 5202进行[3]。

3）试样热处理

试样的焙烧按YB/T 5203进行,并随炉冷却至室温。将冷却后的试样放入电热炉内，调节合适的电流大小开始加热,温度升至指定800~1 200℃，保温3 h，关闭电热炉，待炉温降至150℃以下时取出试样,冷却后检测各项性能。试样经烘干和焙烧后，放入干燥器中，从冷却到实验的时间间隔不得超过3 d。

4）性能测试

①气孔率和体积密度:按照国家标准GB/T 2997-2000进行测定。气孔率即显气孔率B，是指试样中的开口气孔总体积占试样总体积的百分比。体积密度d是指试样烘干后的质量与其总体积之比。按下式计算气孔率和体积密度。

式中:m1——干燥时样的质量；m2——饱和试样的表观质量；m3——饱和试样在空气中的质量。

②烧成线变化率测定:烧成线变化率是指试样在规定的温度下加热一定时间后的长度不可逆变化量与加热前其长度之比，以百分率表示。分别用游标卡尺测量样品烧成前后（冷却至室温）的尺寸(取平均值)并记录，烧成温度为800~1 200℃，时间各为24 h，按下式计算试样的烧成线变化。

式中:l1——样品烧成前的长度，mm；l2——冷却后的长度，mm。

③强度指标测试:抗折强度包括常温抗折强度和高温抗折强度。高温抗折强度的测定,选定温度对其进行煅烧，烧后对试样用三点法测定,实验在抗折仪上进行，然后根据以下公式计算抗折强度:

其中，R为抗折强度（Pa），W为断裂时施加的最大荷重（N），l为两支点间的距离（mm），b为试样的宽度（mm），d为试样的厚度（mm）。每组配方选择三块试样，求其平均值。

常温抗压强度测定:用经过高温抗折强度实验结束后的试样，将其放在耐压磨具内，然后将磨具放在压机上进行测试，最后根据公式计算。计算材料单位面积所能受的最大压力。

5）试验仪器和设备

游标卡尺（分度值为0.02 mm）、常温电动抗折仪、高温实验电炉、胶砂搅拌机、显气孔率体积密度测定仪、托盘天平、电热恒温干燥箱、抗折抗压实验机、振动台、金刚砂片切割机、160 mm40 mm40 mm三联模具。

3试验数据

本试验不同条件下处理后的试样性能测定结果见表5至表7。

4结论

1）单独以水泥或磷酸二氢铝作为结合剂的试样,其综合性能优于复合使用这两种结合剂的试样。单独用水泥结合剂的试样其整体性能又优于单独用磷酸二氢铝的试样。

2）作为添加剂用的固体水玻璃，在单独用水泥结合剂试样中添加并不能改善浇注料的性能，甚至使浇注料成型需水量增加、流动性降低，从而对浇注料性能产生了明显的消极影响。

参考文献:

[1]徐平坤,魏国钊.耐火材料新工艺技术[M].冶金工业出版社,2004: 437.

[2]陈晶,刘德庆,陈全德.论第三代篦冷机技术与现有篦冷机的技术改进(一)[J].中国建材装备,1997(9):18- 21.

[3]全国耐火材料标准化技术委员会.中国标准出版社第五编辑室编.耐火材料标准汇编[M].中国标准出版社.

表5 110℃×24 h烘干试样的实验数据记录

表6 1 200℃×3 h处理试样的实验数据记录

表7 800℃×3 h处理试样的实验数据记录