蓄熱式加熱爐的爐墻結構復雜，溫度波動較大，要求內襯用耐火材料具有以下特性：抗高溫氣流和火焰的沖刷及侵蝕能力；高溫體積穩定性和抗熱震性好；施工性能優良并能保證爐墻各部位施工體質量的均勻性。結合蓄熱式加熱爐的使用要求，在以往自流澆注料研究工作的基礎上，進行了莫來石質自流澆注料的研制。
1 研制
1.1 原料選擇
以莫來石礦物為主晶相的耐火材料具有極好的抗熱震性能，且高溫強度大，抗沖刷、耐磨損，體積穩定性好。因此選擇莫來石為主要原料，同時選擇優質高鋁料、剛玉細粉、純鋁酸鈣水泥、超微粉及膨脹劑等為原料。原料化學成分見表1。
1.2配方設計
對莫來石-剛玉系燒結材料的高溫力學性能研究表明：莫來石與剛玉按一定的比例配合時，材料的高溫力學性能優于純莫來石或純剛玉材料。為了獲得優良的高溫強度和抗熱震性能，骨料采用了莫來石和精選高鋁料的復合材質。基質部分以莫來石相力主，剛玉相為輔。按自流料特性要求，骨料和細粉分別進行多級混配。
表1 原料化學成分/%
2 結果與討論
2.1 顆粒組成對澆注料自流性能的影響
合理的顆粒級配對增加自流料的流動值十分重要，通過大量試驗，顆粒組成為大顆粒（>1mm）40%~55%，中顆粒（1-0.074mm）14%-25%，細粉（<0.074mm）22%〜39%時流動值較好，其中有—最佳值。采用多級配料，最大臨界顆粒尺寸為8mm。在固定中顆粒加入量的前提下，粗顆粒與細粉加人量的比值Z對澆注料流動值的影響見圖1。
圖1 z值對澆注料流動值的影響
由圖可知，當粗細顆粒比在1.8附近時，流動值出現最大值當Z>1.8時，澆注料含骨料較多，顆粒彼此接觸形成骨架，基質要帶動骨料顆料發生流動，就必須克服較大阻力，因此流動值較小；當1.8時，細粉過多，加水后泥料表現出粘性過大，影響自流澆注料的流動性。
2.2 超微粉加入量對澆注料性能的影響
硅徽粉和活性α-A1203微粉的加入量對莫來石質自流澆注料的影響見表2。從表2可知，a-Al2O3微粉加入量過大時泥料表現出粘性過大，自流性差；隨著SWj微粉加入量的增加，流動值逐漸增大，但燒后線變化率較大。當α-Al203微粉加入2N%〜3N%，SiO/微粉加入4M%~5M%時，有較理想的流動值和理性能。
表2 微粉加入量對試樣性能的影響
2.3 水泥加入量對澆注料性能的影晌
水泥加入量對莫來石質自流澆注料性能的影響見表3,。由表3可知，加入適量的水泥有助于初始強度的提高。當水泥加入量過少時，不能滿足自流澆注料的初始強度，而加入水泥量過大時自流澆注料的流動性降低，同時燒后線收縮大，材料在使用過程中易造成開裂、剝落，降低使闈壽命。
表3 水泥加入量對澆注料性能的影響
2.4 外加劑對澆注料性能的影響
在自流澆注料中，外加劑的應用十分重要。本次研究選用多種外加劑進行了試驗，結果見表4。由表4可知，采用單一外加劑時，澆注料流動值較小，無法滿足施工要求。選用兩種以上外加劑復合使用，流動值增大，強度增高，線變化率較小，材料性能得到較大改善。這主要是復合外加劑具有解膠、分散、潤濕、排氣等功能，可顯著地改變物料表面性能，達到減水增強之效果。
表4 外加劑對澆注料性能的影響
2.5 膨脹劑對澆注斜性能的影響
為使自流澆注料具有良好的自流、脫氣和密實性能，與傳統的澆注料相比，自流澆注料含骨料較少，基質較多，施工加水量也偏高，這往往導致燒后收縮較大，耐壓強度下降。為了對燒后線收縮進行調整，以及獲得適宜的常溫和高溫強度，試驗研究了不同膨脹劑及加入量對材料性能的影響。試驗中發現，當不添加膨脹劑時，試樣燒后收縮達0.5% ~0.8%，當分別加入膨脹劑a和b時，依加入量不同，燒后線變化率在-0.25% ~ +0.6%之間可任意調整。為保證基質組分構成的合理性，膨脹劑a與b以復合形式加入最好，加 人量為宜。該類膨脹劑在1200〜1500℃不同的溫度區間內，自身發生物理化學反應并與基質中其他組分發生高溫化學反應形成高熔點礦物和針柱狀莫來石晶體，伴有體積膨脹效應。這種體積膨脹彌補了基質的燒結收縮，增強了材料的體積穩定性。同時，所生成的針柱狀莫來石晶體在基質中形成牢固的網狀結構，能增加材料的強度，改善材料的抗熱震性能。
3使用
該莫來石質自流耐火澆注料于某廠新建的蓄熱式加熱爐上使用，澆注部位是蓄熱室上部爐墻、壓火梁和端墻下部。施工時物料在強制式攪拌機內先干混1min，加水后攪拌4~5 tain即可出料，泥料呈現一種粘塑性流體狀，倒入施工部位后，不需振動即能自行流動、脫氣和攤平。施工時無振動噪音，施工速度較振動澆注料提高了1〜2倍，大大減輕了勞動強度，提高了工作效率。澆注施工體自然養護24~48h脫模。脫模后，自流料澆注的爐墻表面光滑，無大氣孔、裂紋、孔洞和疏松現象，噴火孔中間隔體致密均勻，材料表面強度大。
該加熱爐至今已運行8個多月。爐子控制溫度1280~1350℃，加熱150mmx150mm的鑄坯，平均加熱鋼坯量每小時為62 t，最大產量每小時達71t。目前該爐墻表面完好，無開裂剝落現象，噴火孔整體性完好。從近8個月的使用來看，莫來石質自流澆注料抗熱震性好，體積穩定性好，強度大，耐高溫氣流、火焰的沖刷，達到了蓄熱-換熱式加熱爐的使用要求。
4 結論
（1）物料的粒組成和微粉、水泥、外加劑、膨脹劑的加入量對澆注料的流動值等性能有較大影響，是保證莫來石質自流澆注料性能的關鍵。
（2）研制的莫來石質自流澆注料具有強度高、抗熱震性優良、線變化小、體積穩定性好等特點。
（3）所研制的莫來石質自流澆注料施工性能好，能自流、脫氣和密實，確保施工體質量均勻，且施工勞動強度低，效率高。