Al2O3-SiC-C質(zhì)澆注料(其中以水泥結(jié)合的澆注料較多)是目前大型高爐的出鐵溝的主要原料。根據(jù)以往的生產(chǎn)經(jīng)驗，煉鐵廠一般均是依照自己的實際需要來完成澆注料生產(chǎn)規(guī)劃。一旦煉鐵廠出現(xiàn)意外原因打亂澆注料生產(chǎn)規(guī)劃，則已經(jīng)生產(chǎn)出來的澆注料便超過指定存放時間，增大失效風(fēng)險。某廠需要對某個批次的澆注料進(jìn)行處理，處理過程中發(fā)現(xiàn)該批次的部分澆注料凝固時間相對較長，自身強度較弱，將原因初步判定為水泥失效。為了能夠?qū)?STRONG>高爐鐵溝澆注料的失效進(jìn)行分析、并總結(jié)失效原因，本文結(jié)合實例展開了相關(guān)分析和研究。
對該廠的初步判定為水泥失效的澆注料進(jìn)行現(xiàn)場分析，該材料為水泥結(jié)合的Al2O3-SiC-C質(zhì)澆注料。取得適當(dāng)材料進(jìn)行試驗，發(fā)現(xiàn)在澆筑完成一天之后依然無法凝聚，經(jīng)過分析之后得出如下原因：一是澆注料加水量過多，二是水泥過期失效。針對以上原因，為了能夠?qū)沧⒘系膹姸冗M(jìn)行合理調(diào)整，將些許鋁酸鈣水泥加入到澆注料當(dāng)中，借此來對澆注料以往損失的強度進(jìn)行彌補。為了能夠驗證鋁酸鈣水泥采用何種加入量更加合理，在具體試驗時，鋁酸鈣水泥加入量分為三種方案，獲得相應(yīng)的澆筑試樣的體積密度與強度之后，分別與原始試樣進(jìn)行對比和分析。
試樣采用的加水量必須要嚴(yán)格控制，本實驗采用5.5%~6.5%加水量控制范圍，待加入完成之后對原料進(jìn)行充分?jǐn)嚢瑁蛊渚鶆蚧旌?混合均勻之后震動成型，獲得澆筑試樣;將澆筑試樣放于110℃的環(huán)境中進(jìn)行干燥，持續(xù)24h；干燥完成之后，將試樣埋于1450℃的碳中持續(xù)燒制3h。試驗結(jié)果表明，所有的澆筑試驗均能夠有效的硬化和凝固。對重新澆筑的試樣的體積密度和強度進(jìn)行認(rèn)真、并將結(jié)果與原始試樣進(jìn)行分析，表明即便是原始試樣，干燥強度也達(dá)到了22.8MPa。由此可以證明，水泥失效并不是導(dǎo)致澆注料凝固不完全的唯一誘因;同時也說明，現(xiàn)場操作時影響澆注料凝固效果的重要因素。另外，增加鋁酸鈣水泥的加入量凝固增強澆注料的干燥強度和燒后強度。
將原始澆筑試驗放于110℃的環(huán)境中進(jìn)行干燥，持續(xù)24h，對干燥之后的原始澆筑料進(jìn)行電子探針與能譜分析，獲得了相應(yīng)的基質(zhì)結(jié)構(gòu)成分。具體如下：w(MgO)=0.52%，w(Al2O3)=29.001%，w(SiO2)=52.26%，w(CaO)=13.55%，w(Na2O)=1.23%，w(K2O)=1.04%。按照元素分析的結(jié)果，基質(zhì)的組成中含有氯離子質(zhì)量分?jǐn)?shù)2.44%，這表明在澆注料的成型過程中所用水的氯離子超標(biāo)。
通過分析基質(zhì)組成的面分布結(jié)果，我們知道，氯離子的電子數(shù)等于Na元素的電子數(shù)，而且兩者的電子分布的面相對均勻。基質(zhì)中均勻分布著除了粒徑較大的剛玉與碳化硅顆粒之外的其他元素顆粒。分散劑使導(dǎo)致鈉元素帶入的主要原因，但是氯離子的帶入從配方上并沒有引入物。對燒后澆注料基質(zhì)進(jìn)行電子探針與能譜分析，獲得了相應(yīng)的基質(zhì)結(jié)構(gòu)成分。具體如下：w(MgO)=0.22%，w(Al2O3)=29.69%，w(SiO2)=53.86%，w(CaO)=13.65%，w(Na2O)=2.24%，w(K2O)=0.70%。在元素分析中為發(fā)現(xiàn)氯離子，這說明了氯離子質(zhì)存在于低溫環(huán)境，高溫環(huán)境下氯離子已經(jīng)揮發(fā)。
到目前為止，關(guān)于含碳素澆注料的失效報道數(shù)量不多。本文分析澆注料的失效的原因主要包括下述幾個方面：一是振動時間控制方面，二是施工設(shè)備方面，三是澆注溫度控制方面，六是儲存條件方面。以上這六種因素都會對澆注料性能產(chǎn)生一定影響。
鋁酸鈣水泥結(jié)合的Al2O3-SiC-C質(zhì)澆注料，在可溶堿的水解作用下，反應(yīng)過程與非含碳澆注料的可溶堿的水解過程類似。鋁酸鈣水化反應(yīng)產(chǎn)物與堿作用，最后生成碳酸鈣。失效的原因一般認(rèn)為是由于產(chǎn)生了碳酸鈉的水化物，吸潮能力大，而低水泥澆注料氣孔率低，滲透率也低，內(nèi)部吸潮難以干燥，從而使得結(jié)合劑的效果降低。對于鐵鉤用澆注料，由于水泥時直接與材料混合在一起的，儲存條件一般在露天堆放，如果材料吸潮，則水分容易吸附在材料內(nèi)，在長時間的作用下，水泥水化作用已經(jīng)完成，而形成的凝固效果只是在于顆粒或者粉體的表面。因此在澆注施工中，凝固效果降低。澆注料中氯離子超標(biāo)，也會影響堿性水泥結(jié)合劑的結(jié)合強度，因為酸堿反應(yīng)的結(jié)果直接造成凝固速度過快而結(jié)構(gòu)疏松。
從失效的鐵鉤澆注料的分析看，主要原因應(yīng)該是儲存時間長、施工環(huán)境過程、加水量等因素影響所導(dǎo)致。因為重新制樣的原始澆注料干燥強度還比較高，不至于凝固不了。而在外加一定量的新水泥后，強度與性能沒有損失，燒后強度一定的增加幅度。因此，在進(jìn)行處理后，使用的效果沒有受到影響。從包裝的角度看，應(yīng)該提倡水泥與澆注料分開包裝，混合時，再加入水泥，這樣可以減少水泥的強度損失。
第一、高爐鐵溝澆注料失效的主要原因體現(xiàn)在六個方面：一是振動時間控制方面，二是施工設(shè)備方面，三是澆注溫度控制方面，四是加水量控制方面，五是添加物的種類和加入量方面，六是儲存條件方面。第二，水泥與澆注料分開包裝能夠有效減少水泥的強度損失，進(jìn)而避免澆注料失效，待混合的時候再加入水泥。第三，在使用時，建議加入些許的新的鋁酸鈣水泥，此舉證明能夠不影響澆注料應(yīng)用效果的前提下增強澆注料強度。
