普通粘土耐火澆注料與鋁酸鹽水泥耐火澆注料相比,具有強度高、中溫強度不下降、耐剝落性好等特點:與耐火可塑料相比,具有施工方便和易于儲存等特點。其使用溫度一般為1400~1500℃。
普通粘土耐火澆注料在均熱爐和加熱爐等火焰爐中,獲得廣泛的應用,并取得了良好的經濟效果。軋鋼加熱爐的使用壽命一般為3~10年,鍛鋼實式加熱爐的壽命約為2年,單側上燒嘴均熱爐的使用壽命一般為3~6年。
一、強度變化
黏土耐火澆注料在加熱過程中,發生一系列的物理化學變化。這些微觀上的變化,在宏觀上就是其強度變化特征(見下圖)從圖中看出,隨著加熱溫度的不斷升高,其耐壓強度也增大,特別是在800~1000℃時,強度由10MPa左右驟然增到31MPa以上,隨后強度增大較少。

黏土耐火澆注料的基質材料在加熱過程中的物理化學變化、相組成和組織結構等,決定了該材料的特征。在基質材料中、水泥促凝劑賦予澆注料以常溫和低溫性能,高鋁粉料起填充空隙的作用。在高溫下兩種料的活性AL2O3參與反應。粘土結合劑則始終起作用。眾所周知,結合黏土的主要礦物為高嶺石,一般來說,自由水在低溫時逐漸脫除,而結合水在450~600℃時,急劇脫除,因此產生一個較大的吸熱效應:在圖中,900~1050℃和1150~1300℃時,分別有一個較大的和較小的放熱峰,這是高嶺石高溫分解后再結晶而引起的放熱效應。
在加熱過程中,黏土中的高嶺石將發生結合水脫除、晶型轉變和二次莫來石化等反應,其化學反應式如下:
400~600℃
AL2O3·2SiO2·2H2O → AL2O3·2SiO2+2H2O
高嶺石結合水分解失掉,使澆注料的空隙增加。同時,生成非晶型偏高嶺石(AL2O3·2SiO2),并發生較大的吸熱反應。在800℃之前,鋁酸鹽水泥促凝劑也發生一些相變化。因此黏土耐火澆注料燒后耐壓強度與烘干耐壓強度相比,增加叫少這是由于加熱干固所致。當溫度升高時,由于液相的出現,黏土耐火澆注料開始燒結。
總之,黏土耐火澆注料因有結合黏土的存在,在分散劑和促凝劑的作用下,基本上獲得了施工性能、常溫和低溫時的強度:從800℃開始,基質中出現液相。隨著溫度的升高,液相量增加,并發生一系列的化學變化,生成莫來石等新相,因此燒后強度急劇增大:到1400℃左右,各種化學反應基本結束,強度也趨于平穩。同時,由于基質中形成大量的針狀莫來石,因此粘土耐火澆注料的其它高溫性能也是十分優良的。
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