采用不同骨料以及水硬性水泥及化學(xué)結(jié)合劑調(diào)整的耐熱澆注料作熱工窯爐內(nèi)襯時(shí)具有下列優(yōu)點(diǎn)：
-因?yàn)樵摬牧暇哂休^高的強(qiáng)度性能、較高的對侵蝕性介質(zhì)的抵抗性、以及砌體的砌縫數(shù)量少，故內(nèi)襯的使用壽命延長；
-由于在100~200℃時(shí)澆注料組織結(jié)構(gòu)的氣孔率增加，故干燥過程簡便；
-由于用水玻璃及磷酸鹽結(jié)合劑調(diào)制的耐熱澆注料的粘附性能較高，故窯爐的檢修時(shí)間縮短；
-由于強(qiáng)度快速提高及采用快速烘爐制度，使窯爐的投產(chǎn)時(shí)間加快。
開發(fā)的耐熱澆注料配方被應(yīng)用于機(jī)械制造業(yè)的熱工窯爐中，也用于檢修磚砌爐襯和整體爐襯。
耐熱澆注料用于制造預(yù)制構(gòu)件和整體結(jié)構(gòu)。在國民經(jīng)濟(jì)中耐熱澆注料合理應(yīng)用實(shí)例如下：鍛造的煤氣加熱爐、在工具鋼化學(xué)熱處理工藝中用的氯化鈉、鉀及鋇的鹽浴爐、滲碳用熱處理爐;軸承工業(yè)中軋材加熱線的感應(yīng)裝置。
感應(yīng)裝置內(nèi)襯
軸承廠鍛壓車間內(nèi)采用自動生產(chǎn)線對圓鋼棒進(jìn)行加熱及軋制環(huán)形坯。利用大型感應(yīng)裝置對圓鋼進(jìn)行加熱。該感應(yīng)裝置系為帶有圓孔的方向柱狀物。感應(yīng)裝置塊件的最大尺寸為：長1000mm，截面400mm×400mm。其中有冷卻水循環(huán)的管狀銅線圈，它有耐高溫電氣絕緣材料澆鑄而成。絕緣材料表面的最大溫度為1300℃。
以前感應(yīng)裝置的塊件系采用粘土熟料質(zhì)陶瓷泥料制造，并隨后進(jìn)行燒成。由于粘土熟料的抗熱震性低，其使用壽命不長。因此，選擇了抗熱震性高的耐熱澆注料用結(jié)合劑進(jìn)行了研究。
在感應(yīng)裝置內(nèi)襯知道工段安裝有耐熱澆注料原料貯存槽、配料料槽、強(qiáng)制式澆注料混合機(jī)、顎式破碎機(jī)、振動篩、烘干室及振動臺。利用汽車將耐熱澆注料的各種原料運(yùn)送至內(nèi)襯制造工段。該原料包括：粘土熟料骨料，裝在自卸式料箱中的細(xì)粉，裝在封閉容器內(nèi)的硅氟酸鈉(40kg)，狀在容積為5m3槽車中的水玻璃。
耐熱澆注料的各種干組份從料槽出來后經(jīng)過配料機(jī)送入澆注料混合機(jī)中，預(yù)混1~2min，然后向運(yùn)轉(zhuǎn)中的混合機(jī)內(nèi)注入水玻璃，并繼續(xù)混合2~3min，直至取得均勻的混合物為止。將制備好的澆注料混合物倒入桶內(nèi)，利用轎式吊車將其送到費(fèi)內(nèi)襯拆除工段。該工段也位于制造工段廠區(qū)內(nèi)。拆除感應(yīng)裝置后(拆下限圈，并對其進(jìn)行檢修)，將澆注料襯殘余物進(jìn)行破碎，用于制取耐熱澆注料用骨料。這樣，軸承廠推廣用耐熱澆注料制造感應(yīng)裝置塊件而無廢料的生產(chǎn)工藝。內(nèi)襯的平均熱震性超過25次(水冷)。
感應(yīng)裝置塊件內(nèi)襯制造工段裝備有混合機(jī)、振動臺，其生產(chǎn)能力為每小時(shí)7~8個(gè)小時(shí)。該工段只有2名工人操作。報(bào)廢的內(nèi)襯拆除設(shè)備的生產(chǎn)能力為每小時(shí)拆除4個(gè)感裝置，由于采用已經(jīng)用過的澆注料作骨料，感應(yīng)裝置的造價(jià)顯著降低。降低感應(yīng)裝置內(nèi)襯的體積密度是降低圓鋼鋼頭熱損失和減少金屬金屬切頭的有有效方法。
煤氣加熱爐爐底
在機(jī)械制造公司企業(yè)的鍛壓車間內(nèi)采用煤氣加熱爐來加熱鋼坯。在此類爐子中最多6個(gè)月其爐底就會報(bào)廢。采用鎂鉻質(zhì)耐火材料砌筑時(shí)，加熱爐爐底存在許多磚縫，形成的氧化鐵皮會落入這些縫隙中。爐內(nèi)的平均工作溫度為1150~1200℃。
在個(gè)別情況下，爐底表面的溫度可能升高至1300℃。沿著爐子的高度方向，溫度的波動范圍為1300~1400℃，爐底表面經(jīng)受氧化鐵皮的摩擦作用，以及局部形成的Fe2O3和FeO的物理化學(xué)作用。爐底內(nèi)襯曾采用抗氧化鐵皮侵蝕的用水玻璃調(diào)制的耐熱澆注料的制造，經(jīng)過3晝夜在空氣中干燥冷凝后，其強(qiáng)度為15~20MPa，加熱至800℃之后，其強(qiáng)度為15~20MPa，加熱至800℃之后，其強(qiáng)度為20MPa。為了提供物理熱性能指標(biāo)，在此種耐熱澆注料的配料組成中作為傳統(tǒng)冷凝劑硅氟酸鈉被含有鋁酸鈣的細(xì)粉所取代。此類材料包括礬土水泥及某些含鋁的料漿，特別是脫水和烘干后的鋁酸鈣料漿。在澆注料的總的配料組成中Al2O3的配入量增大，可提高耐火材料的初期電阻，它是決定耐火材料使用壽命的主要因素。
澆注料混合物的制備方法采取與軸承廠制備混合物相同的方法。采用整體性澆注料鑄造爐底時(shí)，制備了大量的混合物，因?yàn)樗捎玫臐沧⒘匣旌蠙C(jī)的容量為250升。從澆注料混合機(jī)中將澆注料混合物卸入小車中，后者沿著軌道被推送至橋式吊車作業(yè)地點(diǎn)，并利用轎式吊車將澆注料混合物送到澆灌地點(diǎn)。
澆注料混合物的制備和向澆注地點(diǎn)提升及運(yùn)輸?shù)臅r(shí)間為20min。沒有發(fā)現(xiàn)凝固的現(xiàn)象。澆注料混合物按次序進(jìn)行澆灌；首先澆灌爐底的周邊，然后澆灌其中心部位。在煤氣加熱爐內(nèi)爐底上設(shè)置木模板，由塊狀耐火材料砌筑的爐墻用作外部模板。為了形成膨脹縫，放入厚度為3~5mm的膠合板。當(dāng)爐子投入生產(chǎn)時(shí)，膠合板被燒掉。整體爐底的厚度為115mm。
當(dāng)澆注料的強(qiáng)度達(dá)到10MPa時(shí)，開始烘烤爐底。頭兩晝夜溫度保持為100~150℃，然后歷時(shí)36h將煤氣加熱爐調(diào)節(jié)到工作狀態(tài)上。由整體澆注料筑造的煤氣加熱爐爐底使用2年以上之后(幾乎到大修期)的結(jié)果表明，澆注料內(nèi)襯還可以可靠地使用更長的時(shí)間，而且不需要維修。
為了對加熱爐進(jìn)行小修和中修(主要是局部或全部更換爐底)，工廠設(shè)計(jì)室設(shè)計(jì)了由耐熱澆注料制造的爐底板。為了加速爐底內(nèi)襯的制造，提出了砌塊方案，該砌塊為幾種不同尺寸的板狀砌塊。爐底板的最大尺寸為400mm×400mm×115mm。采用立式成型法在金屬模中制造板狀砌塊。經(jīng)過1晝夜凝固后，將制品脫模。在電熱干燥器中對板狀砌塊進(jìn)行烘烤，溫度為120~150℃。歷時(shí)8~9h。
這樣，為了對爐底進(jìn)行小修和中修，總是貯存一定數(shù)量的板狀砌塊。
在預(yù)先由硅藻土粉制造的細(xì)粉上面用干法砌筑爐底用板狀砌塊。為了保護(hù)爐底的嚴(yán)密性。各板狀砌塊間的縫隙內(nèi)填入石棉繩，該繩用耐熱膠泥浸漬。
檢修后爐底的干燥和第一次烘烤用設(shè)在爐內(nèi)的煤氣燒嘴進(jìn)行。歷時(shí)36h將爐子調(diào)節(jié)到工作狀態(tài)上。應(yīng)當(dāng)指出，在進(jìn)行干燥和第一次烘爐時(shí)，曾出現(xiàn)溫度過高過快的現(xiàn)象。但是在停爐檢修爐底內(nèi)襯時(shí)，并未發(fā)現(xiàn)裂紋。在機(jī)械制造業(yè)的許多工廠內(nèi)采用耐熱澆注料砌筑的爐底內(nèi)襯的煤氣加熱爐不經(jīng)檢修可以使用2年以上。
鹽浴爐
利用含硅氟酸鈉的水玻璃、鋁鉻質(zhì)細(xì)粉和粘土熟料骨料制備的耐熱澆注料被用于作牌號為C-100的鹽浴爐的內(nèi)襯。鹽浴爐的工作條件極為惡劣，歷時(shí)30~35min將該爐調(diào)節(jié)到工作狀態(tài)上，內(nèi)襯壁的溫度達(dá)1000~1100℃。此外，內(nèi)襯經(jīng)受著鹽的氯化物(NaCl；KCl或BaCl2)熔體的強(qiáng)烈的化學(xué)作用，以及溫度的升降波動。
在軸承廠采用下列成分的耐熱澆注料混合物(按質(zhì)量%計(jì)算)來澆灌鹽浴爐的內(nèi)襯：
—硅氟酸鈉 1.6%
—由牌號為NM-2201的用后報(bào)廢的催化劑制造的鋁鉻細(xì)粉 18.2%
—粘土熟料骨料
細(xì)骨料 34.4%
粗骨料 29.7%
—水玻璃(密度1.33~1.36g·cm-3)16.1%
鹽浴爐內(nèi)襯由兩層組成：隔熱層和工作層，后者與侵蝕性熔體接觸并經(jīng)受熱作用。圖2中示出鹽浴爐結(jié)構(gòu)示意圖。
為了采用耐熱澆注料來筑造鹽浴爐內(nèi)襯，該工段為感應(yīng)裝置塊件組裝流水作業(yè)線的一部分。它由下列干原料料槽組成：粗的粘土熟料骨料(粒度5~10)及細(xì)的粘土熟料骨料(粒度0.14~5)；耐火材料細(xì)粉(粘土熟料細(xì)粉或用后報(bào)廢的牌號為NH-2201的鋁鉻催化劑細(xì)粉)；化學(xué)凝固劑(硅氟酸鈉Na2SiF6)；水玻璃貯槽(在此將水玻璃稀釋到要求的密度)；澆注料混合機(jī)，利用斗式提升機(jī)將干的混合物送入混合機(jī)中。采用離心泵配送水玻璃，其數(shù)量由計(jì)量裝置控制。新制備的澆注料混合物送入預(yù)先準(zhǔn)備好的鹽浴爐內(nèi)襯的模板內(nèi)，先采用深部振動機(jī)進(jìn)行振動，然后采用表面振動進(jìn)行振動，使其致密。澆注料內(nèi)襯凝固后進(jìn)行烘干，將鹽浴爐和其殼一起運(yùn)送到車間內(nèi)的操作地點(diǎn)。也可以采用整體耐熱澆注料內(nèi)襯的方案，在操作現(xiàn)場向鹽浴爐模板內(nèi)澆灌該澆注料。
研究結(jié)果表明，為了制備澆注料，骨料的水分應(yīng)不大于2%~5%，后者偏高時(shí)會引起水玻璃密度下降，因而導(dǎo)致抗折強(qiáng)度和耐壓強(qiáng)度下降，而且還影響抗熱震性。化學(xué)凝固劑硅氟酸鈉的水分不應(yīng)超過5%~6%。水分過高時(shí)會使?jié)沧⒘系目篃嵴鹦韵陆?0%~25%。
新型耐熱澆注料作為內(nèi)襯材料的工業(yè)試驗(yàn)及推廣應(yīng)用的結(jié)果表明，其效果挺好。采用抗鹽侵蝕的整體性耐熱澆注料做鹽浴爐工作內(nèi)襯，可使此類熱工窯爐的兩次檢修之間的使用壽命提高7~9倍。
鹽浴爐內(nèi)襯使用壽命的提高，主要原因是整體內(nèi)襯中沒有砌縫，而且其抗熱震性及抗化學(xué)侵蝕性(抗鹽侵蝕性)均有所提高。眾所周知，用水玻璃調(diào)制的澆注料具有較高的抗酸侵蝕性。
