高純度剛玉質(zhì)澆注料主要以板狀剛玉、a -Al2O3超微粉、純鋁酸鹽水泥、高效減水劑配制而成，因其具有純度高、強(qiáng)度大、抗熔渣侵蝕性強(qiáng)、壽命長等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于煉鋼熱工設(shè)備上。但是,存在的現(xiàn)實(shí)問題是:澆注體因煉鋼熱工設(shè)備存在間歇式生.產(chǎn)導(dǎo)致溫度變化、內(nèi)部溫度梯度差異導(dǎo)致產(chǎn)生熱應(yīng)力裂紋,以及維修時(shí)外部機(jī)械撞擊導(dǎo)致產(chǎn)生機(jī)械應(yīng)力裂紋，致使?jié)沧Ⅲw表面剝落、開裂,使用壽命下降,甚至造成生產(chǎn)事故。 

鑒于耐火材料屬于脆性材料,在澆注料中引人具有高彈性模量堯高抗拉強(qiáng)度的耐熱不銹鋼纖維可以起到增韌補(bǔ)強(qiáng)的效果袁它將改變澆注料的內(nèi)部應(yīng)力分布袁阻止裂紋擴(kuò)展袁提高澆注料在高溫下的抗機(jī)械沖擊和抗急冷急熱性能。同時(shí)，鋼纖維在澆注料中均勻分散，形成網(wǎng)絡(luò)架狀起到牽引搭橋的作用，當(dāng)澆注體出現(xiàn)裂紋后可以把澆注料產(chǎn)生的裂紋界面連接起來，使?jié)沧⒘显陂_裂后仍能承載工作。 

1、試驗(yàn). 

1.1原料 

高純度剛玉質(zhì)澆注料的主要原料有板狀剛玉顆粒、板狀剛玉粉、CL370C、71#水泥。

其它外加劑有防爆纖維、高效減水劑和耐熱鋼纖維。所用耐熱鋼纖維牌號為446#，形狀似舟形匣缽,長度為27-30mm,寬度為0.8-1.1mm,厚度為0.3-0.5mm。其化學(xué)組成(%)為:C≤0.30% ,Si≤ 

3.0%,Mn1.0%-1.5%,Cr24%-27%,P≤0.04%,Ni0.45%,Gu<0.25%,B<0.003%,S<0.03%?？估瓘?qiáng)度(20℃)為490MPa,彈性模量為2.06TPa,線膨脹系數(shù)為12.5x10-6K-1。 

1.2設(shè)計(jì)方案 

基礎(chǔ)配方為:骨料采用板狀剛玉(6-15mm、6-3mm、3-1mm、1-0.5mm、0.5-0mm)70%,基質(zhì)料采用板狀剛玉粉和CL370粉20% , 結(jié)合劑采用71#水泥7%,外加劑3%,有機(jī)纖維0.1%(外加)。在上述配方的基礎(chǔ).上，分別外加質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%、1.5%、2%、2.5%、3%和3.5%的耐熱鋼纖維。 

2、試驗(yàn)過程 

2.1.配制工藝 

首先準(zhǔn)確稱量耐火骨料、粉料、結(jié)合劑和外加劑,倒入強(qiáng)制攪拌機(jī)干混1min;之后加水濕混,同時(shí)將耐熱鋼纖維均勻撒進(jìn)料中,不得成團(tuán)放人;最后混煉1min即可出料?？偦鞜挄r(shí)間不得少于5min。 

2.2制樣 

采用振動臺振動澆注成型為40mmx40mmx160mm的試樣6組,自然養(yǎng)護(hù)24h后脫模,于110℃烘干24h后,分別在1000℃、1350℃和1500℃保溫3h煅燒,然后檢測燒后試樣的線變化率、體積密度、抗折強(qiáng)度、耐壓強(qiáng)度和抗熱震性等性能。 

3、結(jié)果與分析 

鋼纖維加人量對不同溫度處理后試樣體積密度的影響見圖1?？梢钥闯?隨耐熱鋼纖維加入量的增加,1109C烘干后試樣的體積密度整體呈微增長趨勢,1000-1500℃熱處理后試樣的體積密度波動較大;在鋼纖維加入量為2.5%時(shí)，中、高溫處理后試樣表現(xiàn)出較高的體積密度,隨后其加人量大于2.5%時(shí),試樣體積密度基本呈下降趨勢。 

鋼纖維加人量對不同溫度處理后試樣線變化的影響見圖2?？梢钥闯?110℃烘干后試樣均發(fā)生少量收縮，其線變化波動于-0.09%-0%之間;1000℃熱處理后的試樣除鋼纖維添加1%時(shí)收縮,其它添加量時(shí)都表現(xiàn)為膨脹,其線變化率在-0.09%-0.31%之間波動。1350℃和1500℃熱處理后試樣均發(fā)生膨脹,并且其線膨脹率基本隨耐熱鋼纖維加入量的增加而呈增大趨勢。究其原因:一方面由于鋼纖維的熱膨脹系數(shù)較大，在高溫下的膨脹量大于澆注料基體材料的收縮;另一方面因?yàn)楦邷叵?a-Al2O3與純鋁酸鹽水泥帶入的CaO反應(yīng)生成大量的CA。及CA2等礦物晶體,伴隨體積膨脹。 

鋼纖維加人量對不同溫度處理后試樣常溫抗折強(qiáng)度的影響見圖3。可以看出，隨耐熱鋼纖維加入量加,110℃烘干和1000℃熱處理后試樣的常溫抗折強(qiáng)度基本呈增大趨勢。在鋼纖維加入量為2%時(shí),試樣常溫抗折強(qiáng)度最低;1350℃熱處理后試樣常溫抗折強(qiáng)度呈不規(guī)則變化,在鋼纖維加入量為2.5%時(shí),試樣常溫抗折強(qiáng)度最高;1500℃熱處理后試樣的常溫抗折強(qiáng)度不規(guī)則變化，在鋼纖維加入量為2%時(shí),試樣常溫抗折強(qiáng)度顯著降低。在鋼纖維加入量為1.5%、2.5%、3.5%時(shí),試樣常溫抗折強(qiáng)度表現(xiàn)良好;110℃烘干后試樣的常溫抗折強(qiáng)度整體上要比1000℃和1350℃熱處理后的高，但隨著熱處理溫度從1350℃升高到1500℃,試樣高溫下出現(xiàn)液相燒結(jié),并形成CA。和CA2礦物相,在基質(zhì)中形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，提高了試樣的燒后強(qiáng)度。 

鋼纖維加人量對不同溫度熱處理后試樣常溫耐壓強(qiáng)度的影響見圖4?？梢钥闯?110℃烘干后試樣的常溫耐壓強(qiáng)度總體上要比中高溫?zé)崽幚砗蟮母?。隨著鋼纖維加入量的增加,耐壓強(qiáng)度先增加后下降,在鋼纖維加入量為3%時(shí)達(dá)到最大值;1000℃熱處理后試樣的耐壓強(qiáng)度隨鋼纖維的增加上下波動,在1.5%和3%時(shí)強(qiáng)度較差;1350℃熱處理后試樣的耐壓強(qiáng)度隨鋼纖維的增加基本呈下降趨勢,在1%、1.5%和2.5%時(shí)強(qiáng)度較佳;1 500℃熱處理后試樣的耐壓強(qiáng)度隨鋼纖維的增加呈不規(guī)則變化,在1%和2.5%時(shí)強(qiáng)度最佳。 

1100℃水冷循環(huán)5次后試樣的殘余抗折強(qiáng)度和殘余耐壓強(qiáng)度見圖5。可以看出,隨著鋼纖維加入量的增加,1100℃水冷循環(huán)5次后試樣的殘余抗折強(qiáng)度基本保持逐漸增加趨勢，在鋼纖維加人量為3.0%時(shí)達(dá)到最大;在3.5%時(shí)，試樣殘余抗折強(qiáng)度略有降低。殘余耐壓強(qiáng)度在鋼纖維加人量從1%增加到1.5%時(shí)下降，從1. 5%增加到2.5%時(shí)呈.上升趨勢;在鋼纖維加入量為2.5%時(shí),試驗(yàn)殘余耐壓強(qiáng)度達(dá)到最大;隨后在3%和3.5%時(shí),試驗(yàn)殘余耐壓強(qiáng)度有所減小。 

4、結(jié)論 

1)隨耐熱鋼纖維加入量的增加，110℃烘干后試樣的體積密度整體呈微增長趨勢, 110℃和1000℃熱處理后試樣的常溫抗折強(qiáng)度基本呈增大趨勢,1350℃熱處理后試樣常溫抗折強(qiáng)度在鋼纖維加入量為2.5%時(shí)最高;1500℃熱處理后試樣的常溫抗折強(qiáng)度在鋼纖維加入量為2%時(shí)顯著降低，而試樣在鋼纖維加入量為1.5%、2.5%和3.5%時(shí),其常溫抗折強(qiáng)度表現(xiàn)良好。 

2)隨耐熱鋼纖維加入量的增加,110℃烘干后試樣耐壓強(qiáng)度近似呈先增加后下降趨勢,在鋼纖維加入量為2.5%和3%時(shí)強(qiáng)度理想;1000℃熱處理后試樣的耐壓強(qiáng)度隨鋼纖維的增加上下波動,在1.5%和3%時(shí)強(qiáng)度較差;1350℃熱處理后試樣的耐壓強(qiáng)度隨鋼纖維的增加基本呈下降趨勢,在1%、1.5%和2.5%時(shí)強(qiáng)度佳;1500℃熱處理后試樣的耐壓強(qiáng)度在鋼纖維加入量為1%和2.5%時(shí)最佳。 

3)隨耐熱鋼纖維加入量的增加,1100℃水冷循環(huán)5次后試樣的殘余抗折強(qiáng)度基本保持逐漸增加趨勢,在鋼纖維加入量為3.0%時(shí)達(dá)到最大;試樣殘余耐壓強(qiáng)度在鋼纖維加入量為2.5%時(shí)達(dá)到最大。因此,可以認(rèn)為在高純度剛玉質(zhì)澆注料中加入耐熱鋼纖維2.5%或3%時(shí)，其抗熱震性能效果最好。