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钢纤维一般分为炭钢纤维和不锈钢钢纤维两大类,炭钢纤维主要用于混凝土制品。高温材料中一般采用不锈钢纤维,本试验选用熔抽法不锈钢纤维310#,近似钢号为1Cr25Ni20Si2,使用温度1350℃化学成分见下表:
以高铝结合浇注料作为基体。配制F、 J两种浇注料其中F-1为加入钢纤维,J-1为不加入钢纤维,将上述两种材料配制成为:70X70X70,40X40X130的试块,经过4组试验测其物理性能。将会形成明显的对比,看下表是试样经24h自然干燥,再经110℃烘干4h,测其强度的对比。
由上表可以看出,在1000℃以前加入钢纤维的浇注料F-1显示出其增强作用,耐压强度和抗折强度均有所提高,1350℃烧后出现耐压强度和抗折强度的降低,主要是因试样较小,在电炉中经2h 保温,砖体基本烧结,钢纤维在此温度下已失去韧性,容易断裂,与使用条件有所不同,工业炉有较厚的砌体,从工作面到外壁沿厚度方向存在着温度梯度。因此加入钢纤维的高铝质耐火浇注料使用温度在1200~1350℃之间最为合适。
为钢纤维耐火浇注料的性能。编号1为高强度黏土结合耐火浇注料,耐火骨料和粉料分别用三级和一级矾土熟料制成。为了提高基质性能,掺加了电熔棕刚玉粉,并掺加了活性SiO2超微粉和外加剂。用CA-50水泥作促凝剂;编号2为电熔铝酸钙水泥铝镁质耐火浇注料,致密电熔刚玉为骨料,氧化铝和高纯烧结镁砂粉作耐火粉料,同时掺加超微粉和复合外加剂;编号3和编号4为低水泥矾土-莫来石耐火浇注料,耐火骨料用 一级矾土熟料和莫来石制成,耐火粉料为特级矾土熟料粉或刚玉粉,结合剂为CA - 70水泥,同时掺加超微粉和复合外加剂;编号5为低水泥特矾刚玉质耐火浇注料,并掺加少量外加剂。该类优质耐火浇注料,在较高温度下使用,因此选择牌号为330耐热钢纤维,等效直径为0.5mm,长度为20mm,其用量为2%;水用量为6% ~7%。按照筛选的配合比,称量各种原材料,经混练后成型。成型后,自然养护,不得淋水。养护24h后拆模,再继续自然养护48h,即可检验性能。
钢纤维耐火浇注料的性能是优良的,特别是在中低温时,强度增加显著,高温时则有所增加,可能是耐火浇注料本身的特性。
钢纤维对浇注料强度的影响。图中1和2为普通黏土结合耐火浇注料, 水用量为8%,后者添加牌号为310的耐热钢纤维。二者对比看出,在常温至1000℃时,钢纤维黏土结合耐火浇注料的强度,比未加钢纤维的提高了30% ~60%。在1400℃烧后,前者的强度比后者约降低20%;图中3为高铝质超低水泥耐火浇注料,结合剂为CA-70水泥和超微粉,同时掺加了膨胀剂、早强剂和高效减水剂等,钢纤维为牌号330,水用量为7%。从曲线变化可知,该类浇注料高温烧后强度应增大,掺加钢纤维后反而显著降低。因此,钢纤维耐火浇注料不宜在高温下长期使用。
应当指出,钢纤维耐火浇注料在中低温下检验的性能,如抗热震性和抗机械冲击性等, 均比未掺加钢纤维的有明显提高。但是,1400℃高温抗折强度和抗渣性等,钢纤维耐火浇注料则不如未加钢纤维的耐火浇注料。另外,钢纤维价格昂贵,且熔融温度约为1400℃和临界氧化温度为1000℃左右,因此高温下长期使用应慎重。
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