鋼纖維一般分為炭鋼纖維和不銹鋼鋼纖維兩大類,炭鋼纖維主要用于混凝土制品。高溫材料中一般采用不銹鋼纖維,本試驗(yàn)選用熔抽法不銹鋼纖維310#,近似鋼號(hào)為1Cr25Ni20Si2,使用溫度1350℃化學(xué)成分見下表:
以高鋁結(jié)合澆注料作為基體。配制F、 J兩種澆注料其中F-1為加入鋼纖維,J-1為不加入鋼纖維,將上述兩種材料配制成為:70X70X70,40X40X130的試塊,經(jīng)過4組試驗(yàn)測(cè)其物理性能。將會(huì)形成明顯的對(duì)比,看下表是試樣經(jīng)24h自然干燥,再經(jīng)110℃烘干4h,測(cè)其強(qiáng)度的對(duì)比。
由上表可以看出,在1000℃以前加入鋼纖維的澆注料F-1顯示出其增強(qiáng)作用,耐壓強(qiáng)度和抗折強(qiáng)度均有所提高,1350℃燒后出現(xiàn)耐壓強(qiáng)度和抗折強(qiáng)度的降低,主要是因試樣較小,在電爐中經(jīng)2h 保溫,磚體基本燒結(jié),鋼纖維在此溫度下已失去韌性,容易斷裂,與使用條件有所不同,工業(yè)爐有較厚的砌體,從工作面到外壁沿厚度方向存在著溫度梯度。因此加入鋼纖維的高鋁質(zhì)耐火澆注料使用溫度在1200~1350℃之間較為合適。
為鋼纖維耐火澆注料的性能。編號(hào)1為高強(qiáng)度黏土結(jié)合耐火澆注料,耐火骨料和粉料分別用三級(jí)和**礬土熟料制成。為了提高基質(zhì)性能,摻加了電熔棕剛玉粉,并摻加了活性SiO2超微粉和外加劑。用CA-50水泥作促凝劑;編號(hào)2為電熔鋁酸鈣水泥鋁鎂質(zhì)耐火澆注料,致密電熔剛玉為骨料,氧化鋁和高純燒結(jié)鎂砂粉作耐火粉料,同時(shí)摻加超微粉和復(fù)合外加劑;編號(hào)3和編號(hào)4為低水泥礬土-莫來石耐火澆注料,耐火骨料用 **礬土熟料和莫來石制成,耐火粉料為**礬土熟料粉或剛玉粉,結(jié)合劑為CA - 70水泥,同時(shí)摻加超微粉和復(fù)合外加劑;編號(hào)5為低水泥特礬剛玉質(zhì)耐火澆注料,并摻加少量外加劑。該類**耐火澆注料,在較高溫度下使用,因此選擇牌號(hào)為330耐熱鋼纖維,等效直徑為0.5mm,長度為20mm,其用量為2%;水用量為6% ~7%。按照篩選的配合比,稱量各種原材料,經(jīng)混練后成型。成型后,自然養(yǎng)護(hù),不得淋水。養(yǎng)護(hù)24h后拆模,再繼續(xù)自然養(yǎng)護(hù)48h,即可檢驗(yàn)性能。
鋼纖維耐火澆注料的性能是優(yōu)良的,特別是在中低溫時(shí),強(qiáng)度增加顯著,高溫時(shí)則有所增加,可能是耐火澆注料本身的特性。
鋼纖維對(duì)澆注料強(qiáng)度的影響。圖中1和2為普通黏土結(jié)合耐火澆注料, 水用量為8%,后者添加牌號(hào)為310的耐熱鋼纖維。二者對(duì)比看出,在常溫至1000℃時(shí),鋼纖維黏土結(jié)合耐火澆注料的強(qiáng)度,比未加鋼纖維的提高了30% ~60%。在1400℃燒后,前者的強(qiáng)度比后者約降低20%;圖中3為高鋁質(zhì)超低水泥耐火澆注料,結(jié)合劑為CA-70水泥和超微粉,同時(shí)摻加了膨脹劑、早強(qiáng)劑和**減水劑等,鋼纖維為牌號(hào)330,水用量為7%。從曲線變化可知,該類澆注料高溫?zé)髲?qiáng)度應(yīng)**,摻加鋼纖維后反而顯著降低。因此,鋼纖維耐火澆注料不宜在高溫下長期使用。
應(yīng)當(dāng)指出,鋼纖維耐火澆注料在中低溫下檢驗(yàn)的性能,如抗熱震性和抗機(jī)械沖擊性等, 均比未摻加鋼纖維的有明顯提高。但是,1400℃高溫抗折強(qiáng)度和抗渣性等,鋼纖維耐火澆注料則不如未加鋼纖維的耐火澆注料。另外,鋼纖維價(jià)格昂貴,且熔融溫度約為1400℃和臨界氧化溫度為1000℃左右,因此高溫下長期使用應(yīng)慎重。
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