焙烧温度对耐磨钢纤维浇注料性能的影响课程设计论文

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1、焙烧温度对耐磨钢纤维浇注料性能的影响 摘要本实验采用特级矾土熟料为主要原料，以高铝水泥为结合剂，钢纤维为外加剂，研究了不同焙烧温度对耐磨钢纤维浇注料的耐压强度、抗折强度、烧后线变化率及施工性能的影响。结论是耐压强度，抗折强度，烧后线变化率，密度随着焙烧温度的增高而降低。关键词：耐磨钢纤维浇注料，焙烧温度，物理性能AbstractThis experiment adopts the special grade bauxite clinker as main raw materials, with high alumina cement as binder and steel fibre as a

2、dmixture, studied different calcination temperature on the wear of steel fiber reinforced castable after compressive strength, flexural strength, burning rate and the influence of the construction. Conclusion is compressive strength, flexural strength, after firing line rate, density and decreased a

3、s the calcination temperature increased.Key words: Wear resistant steel fiber reinforced castable、Calcination temperature、physical properties目录1.绪论31.1不定型耐火材料概述31.1.2不定型耐火材料组成41.1.3不定性耐火材料制备技术51.2钢纤维浇注料61.2.1浇注料的简述61.2.2钢纤维浇注料简述71.2.3钢纤维的增强的原理71.2.4钢纤维耐磨浇注料的性能81.2.5影响耐磨钢纤维浇注料性能的主要因素81.3实验原料91.3.1特级矾

4、土91.3.2高铝水泥101.4实验目的及意义112实验过程122.1实验原料122.2实验设配122.3实验方案132.3.1耐火浇注料混料过程132.3.2耐火浇注料的烘干142.3.3耐火浇注料的焙烧142.3.4耐火浇注料性能测试152.4实验结果分析192.4.1体积密度数据分析192.4.2线变化率分析202.4.3抗压强度分析212.4.4抗折强度数据分析223.结论23致谢24参考文献25小四号宋体1.绪论1.1不定型耐火材料概述不定型耐火材料是由骨料和粉料、结合剂或另掺外加剂一一定比例组合成的混合料，能直接实用或加适当的液体调配后使用。即该料是一种不经过煅烧的新型耐火材料，其

5、耐火度不低于15801.1.1不定型耐火材料分类（不用缩进）不定型耐火材料品种繁多，由生产方法和使用方法可分为混凝土、浇注料、可塑料、捣打料、喷补料、投射料、涂抹料、干式捣打料、火泥料，各种补炉料(沥清结合大面补炉料、马丁砂等)也属于不定型之列。尽管不定型产品名称繁多，其典型生产方法可归为以下三种主要形式：（首行缩进二个字）1混凝土。混凝土技术出现的较早，它是不定型产品中的定型产品，热上窑炉有些部位如均热炉加热炉炉顶炉墙，回转窑的前后口圈、下料斜坡、卸料室墙壁等处，都町以设计成大形砌体(加热炉顶块重3-4吨)做成混凝土。混凝土的牛产方法，是将浇注料注入模型中，振动成型，脱模后热处理，提供给用户

6、的除块大、体重之外，在使用上和机压砖没有本质区别。这种在生产厂家完成的浇注料用水量比现场浇注少10以上，加工质量好，且质量稳定。由于砖大、重，现场须有起重吊装设备，只要现场可以吊装施工，应尽量采用混凝土，也可以做成稍小些形体，几个人能抬得动就行。混凝土不须用户做特殊的热处理，仪此一点就很有意义。（首行缩进二个字）2浇注料。浇注料是耐火材料厂提供原料和配料方案，现场加工，用振动棒密实，养护后须热处理，由于受现场条件限制质量不稳定，但浇注料的整体性好于混凝土，对浇注料质量至关重要的用水量和热处理两个方面不如混凝土，原料的消耗比混凝土多58。（首行缩进二个字）3可塑料。从生产方法上说可塑料介于混凝土

7、和浇注料中间。它由耐火材料厂先将“浇注料”做成具有可塑性的泥条，配料中有缓凝剂，由塑料袋封装，在现场进行施工和热处理。可塑料施上中的最大问题是打结接茬处易起皮脱落，缓凝剂用量不当或是塑封不良易硬化结块。（首行缩进二个字）1.1.2不定型耐火材料组成包括耐火骨料和粉料、结合剂、外加剂等。其用量应根据不定形耐火材料的不同品种和用途决定。一般情况下骨料用量约占65以上，粉料用量约为1035，结合剂用量为815，外加剂通常少于1，极少超过4，用水(或液体)为812。而在低水泥耐火浇注料中，作为结合剂的水泥用量和用水量都降低，而耐火泥浆中，用水(或液体)量都大为增加。（首行缩进二个字，下同）（1）骨料和

8、粉料骨料分为粗骨料(3mm)、细骨料(30.088mm)、粉料分为细粉料(0.0880.01mm)、超细粉(0.01mm)。骨料在组成中用量最多并起骨架作用。粉料除起着填充空隙、改善施工性能和保证密实作用外，有时还与某些结合剂发生反应，使不定形耐火材料具有强度或改善其他性能。粉料可采用与骨料相同的材质(见耐火粉料)，应用中粉料的材质往往高于骨料的材质。选用隔热骨料时，其颗粒容重应小于1.2gcm3。骨料的颗粒级配有连续级配和间断级配之分，间断级配是抽掉连续级配中某一粒度区间而成。在不定形耐火材料原料配制中，由于所用骨料的最大粒径偏小，一般采用连续级配，合理选择优良的颗粒形状和级配，可以获得最大

9、的密实度和良好的施工性能。不同品种的不定形耐火材料应选择适宜的颗粒级配，在实际应用中根据使用要求通过试验确定其颗粒级配组成。（2）结合剂不定形耐火材料在使用前未经高温烧结，颗粒间依靠结合剂的作用粘结为整体，并使构筑物或制品具有一定的强度。一般认为结合剂将结合物结合为整体是取决于结合物本身的凝结硬化性质和结合剂与结合物之间产生的粘结作用。结合剂必须能与耐火骨料和粉料的表面最大限度地接触，此外还应具有硬化时的体积稳定性。（3）外加剂不定形耐火材料采用的外加剂种类较多，主要有促硬剂、减水剂、膨胀剂等。a促硬剂，也称促凝剂。不同品种的结合剂应选用各自需要的促硬剂。例如以粘土为结合剂时常温强度很低，为提

10、高其强度，必须加入促硬剂，一般采用硅酸盐水泥或氧化钙作为促硬剂。以磷酸盐为结合剂时，常用的促硬剂有氧化镁、氧化钙、氢氧化铝、氟化铵等，其中以氧化镁使用最为普遍，中国则采用硅酸盐水泥或铝酸盐水泥，其中以铝酸盐水泥使用最为普遍。b减水剂。主要用于以水泥为结合剂的耐火浇注料、耐火可塑料及耐火泥浆等不定形耐火材料中，采用的减水剂有萘磺酸甲醛缩合物钠盐、木质素磺酸钙、磺化焦油类、烷基磺酸钠、柠檬酸钠、碳酸氢钠、六偏磷酸钠、酒石酸、尿素、三聚磷酸钠、盐酸羟胺、葡萄糖酸钠等，这些减水剂有的可以单独使用，有的可以复合使用，以增强减水效果。c膨胀剂。为提高不定形耐火材料的体积稳定性，不定形耐火材料作为整体炉衬或

11、预制构件使用时，必须具备良好的体积稳定性，而某些不定形耐火材料往往因为高温收缩而产生裂缝、龟裂和剥落现象，因此加入各种膨胀剂以期改善其性能，如粘土质和高铝质不定形耐火材料可选用石英、软质粘土、蓝品石等作为膨胀剂。以石英作为膨胀剂时，利用石英在12001470温度范围内，-石英不断转化为半安定性石英产生的体积膨胀。以磷酸盐为结合剂时，加入适量生粘土，利用其加热时所产生的二次莫来石化也可以起到膨胀作用。膨胀剂中以蓝晶石应用最多，蓝晶石在高温煅烧时，于l300开始分解，不可逆地转化为莫来石并析出SiO2，到13601400分解加快，1500后出现石英玻璃和莫来石，伴随这些反应产生约1012体积膨胀。

12、除了上述常用外加剂外，根据配制不同品种不定形耐火材料的需要，比较经常采用的还有增塑剂、保存剂、发泡剂、缓凝剂等。1.1.3不定性耐火材料制备技术过去配制不定形耐火材料所用的原料是以缎烧的天然原料, 生产定形耐火制品的废料和用后回收废料为主, 因而影响不定形耐火材料的使用温度的提高和使用效果。而现在已逐渐使用人工合成原料和人工提纯原料。不定形耐火材料的制备工艺，包括材质的选择、颗粒级配的确定、结合剂和外加剂的选用、以及加工流程的确定，是根据使用条件和使用环境、以及所采用的施工方面。配制不定形耐火材料的粒状原材料总称为耐火集料。耐火集料分为骨料和粉料，集料颗粒粒径大于0.088mm(或0.074m

13、m)的称为骨料，在不定形耐火材料中起骨架作用。集料颗粒小于0.088mm(或0.074mm)称为粉料，由于它起着包埋骨料或充填于骨料颗粒之间空隙的作用，因此又称为基质，其中0.088mm至l0m的称为细粉，小于l0m的称为超细粉(或微粉)。我们可以根据Andreassn或者Dinger-funk粒度分布方程来进行颗粒级配。这个过程中主要是控制粒度分布系数q值，q值是根据物料的作业性能和物理性能要求来确定的。Andreassn 方程： Dinger-funk方程：D：粒度；Dl：最大粒度；Ds：最小粒度；q：常数把由耐火骨料和粉料组成的散状耐火材料集料胶结在一起的物质称谓结合剂(也称胶结剂)。用

14、作不定形耐火材料的结合剂，不但要求具有较好的冷态和热态结合强度，而且还要求具有合适的作业性能(施工性能)和高温使用性能。不定形耐火材料用的结合剂，随被胶结的材料的性质及使用条件不同而异，种类繁多，一般是按结合剂的化学性质和结合剂的硬化条件进行分类。结合剂的选用原则：不定形耐火材料施工成型后和使用中的结构强度主要是由结合剂提供的，因此结合剂是不定形耐火材料的主要成份之一，但选用结合剂必须遵循如下原则：（1） 结合剂性质必须与被结合耐火材料性质相匹配。酸性、中性耐火材料可以用酸性、中性和弱碱性结合剂，而碱性耐火材料则不可以直接使用酸性结合剂，只能使用中性或碱性结合剂，若在还原性条件下使用也可选用半

15、永久性有机类结合剂。含碳和碳化硅不定形耐火材料多半采用有高残碳的有机类结合剂。（2） 选用的结合剂要与材料的作业性(施工性能)相适应。浇注料应选用在常温下能产生凝结与硬化的结合剂，如水化结合的、或化学结合的结合剂；捣打料和可塑料可选用粘着结合的、或化学结合的结合剂。或陶瓷结合的结合剂；而喷射料可选用与浇注料相似的结合剂。（3） 选用的结合剂必须与材料的高温使用性能相适应，不应降低或少降低材料的高温结构强度、抗侵(腐)蚀性和抗渗透性。如高铝质或粘土质浇注料可以采用普通铝酸钙水泥或结合粘土作结合剂，而刚玉质或高纯刚玉-尖品石质浇注料则应采用纯铝酸钙水泥或反应性氧化铝作结合剂。不定形耐火材料用外加剂

16、：用于改善不定形耐火材料作业性能(施工性能)、物理性能、组织结构和使用性能的物质称为外加剂(或称添加剂)。外加剂的加入量是随外加剂的性能和功能差异而不同，为不定形耐火材料组成物总量的万分之几到百分之几。一般是在不定形耐火材料的组成份拌和时或拌和前加入。不定形耐火材料的作业性能：评估不定形耐火材料施工操作难易程度的性能称为作业性能，也称施工性能。作业性能的好坏直接影响施工效率和施工体质量。不定形耐火材料的作业性能有和易性、稠度、触变性、流动值、铺展性、可塑性、附着率、马夏值、凝结性和硬化性等。1.2钢纤维浇注料1.2.1浇注料的简述一种由耐火物料加入一定量结合剂制成的粒状和粉状材料。具有较高流动

17、性，适用于以浇注方式成型的不定形耐火材料。 同其他不定形耐火材料相比，结合剂和水分含量较高，故流动性较好。它们的应用范围较广，可根据使用条件对所用材质和结合剂加以选择。既可直接浇注成衬体使用，又可用浇注或震实方法制成预制块使用。1.2.2钢纤维浇注料简述在高铝熟料刚玉为骨料和粉料的基础上，加入适当得耐热不锈钢纤维及微量添加剂而成的水硬性耐火浇注料，有极好的抗急冷，急热，高强度耐高温抗冲击抗热震耐磨性等特点。主要用于冶金建材及循环流化床锅炉的高温易损部位。钢纤维增强耐火浇注料具有强度高、韧性好、热震稳定性好，抗剥落和耐磨性强的特点。广泛使用于水泥回转窑窑口、冷却机、喷煤管、分解炉、预热器等部位。

18、钢纤维耐磨耐火浇注料是采用特级铝矾土熟料作骨料，以优质矾土熟料及刚玉细粉作基质，以超微粉等多种复合材料为结合剂和添加剂，外加不锈钢耐热纤维配制而成。该产品除具有常规的高温耐磨损性能外，因在其配料中加入了一定数量的耐热不锈钢纤维，防止了材料中骨料与基质在高温状态下产生的涨差，以及在启停炉时产生的温度梯度变化所产生的应力而导致炉墙破坏，同时，由于钢纤维的加入，使材料浇注后炉墙整体强度大大增强。在CFB锅炉中，常用于炉膛出口及侧墙、顶部、旋风分离器直段、旋风分离器顶、返料器等部位。该系列产品使用性能稳定可靠，被广泛用于钢铁、冶金、化工、建材等行业。钢纤维耐磨耐火浇注料具有强度高、韧性好、热震稳定性好

19、，抗剥落和耐磨性强的特点。广泛使用于水泥回转窑窑口、冷却机、喷煤管、分解炉、预热器等部位。1.2.3钢纤维的增强的原理钢纤维加入到耐火浇注料中概括讲有增强、增韧和抗裂 3 方面的效果,从纤维增强材料的复合定则考虑钢纤维的弹性模量比耐火料要高,因此,钢纤维上所承受的应力比基体的大。与素耐火料相比,在同一外力作用下,实际上钢纤维耐火料 中,由于钢纤维承受了较大应力部分,使得基体耐火料所承受的应力减小,所以前者要达到素耐火料那样相同的初裂变形所需的外载,当然要比素耐火料时的值大,亦即提高了初裂强度。此外,从纤维间距离理论考虑,面强度可由水硬结合保证,热面强度则 由高温陶瓷结合获得。而耐火料在7 6

20、0 9 8 0 间,水硬结合被破坏,高温陶瓷结合又末形成,故在这一中温区,实际是一强度薄弱区,最易脆断。但耐火料加入钢纤维后,则使这一薄弱区的强度提高,抗裂性能增加,从而使耐火料的寿命延长。在外力载实验研究表明，在浇注料中加入合适的钢纤维可以延长其使用寿命，其基本原因是，钢纤维能阻止耐火内衬因剧烈机械冲击和热冲击而造成裂纹扩展和剥落的产生。虽然在耐火浇注材料中添加钢纤维会增加耐火材料成本，但选择合适的耐火材料比成本更重要，添加钢纤维有助于提高内衬材料的抗折强度，使其从突然损坏到缓慢损坏，因为钢纤维有助于长时间把耐火材料中的裂纹两面拉在一起。钢纤维浇注料根据材质可分为刚玉质、高铝质、粘土质、刚玉

21、莫来石等，钢纤维的加入主要是为了增强浇注料本身的强度。钢纤维在其中起到相互牵拉的作用，试浇筑部位有效成为一体，从而增强其各项性能。1.2.4钢纤维耐磨浇注料的性能钢纤维耐磨浇注料采用特级铝矾土熟料作骨料，以优质矾土熟料及刚玉细粉作基质，以超微粉等多种复合材料为结合剂和添加剂，外加不锈钢耐热纤维配制而成。该产品除具有常规的高温耐磨损性能外，因在其配料中加入了一定数量的耐热不锈钢纤维，防止了材料中骨料与基质在高温状态下产生的涨差，以及在启停炉时产生的温度梯度变化所产生的应力而导致炉墙破坏，同时，由于钢纤维的加入，使材 具有强度高、韧性好、热震稳定性好，抗剥落和耐磨性强的特点。广泛使用于水泥回转窑窑

22、口、冷却机、喷煤管、分解炉、预热器等部位。他以耐火骨料、粉料、结合剂、外加剂和钢纤维(可用耐热不锈钢纤维，含量一般为0.6%2.5%)配制成的耐火浇注料。具有强度大、耐磨性和抗热震性强等特点。浇注料的试验研究表明 ,加有钢纤维的浇注料与素耐火浇注料相比,抗冲击能提高4 6 倍。抗热震性能提高一倍左右。1.2.5影响耐磨钢纤维浇注料性能的主要因素(1).状和外观(钢纤维从浇注料 中脱粘拔出是钢纤维增强耐火浇注料破坏的一种 主要形式 ,如 钢纤维是圆形截面 ,则浇注料受力时钢纤维很 易从耐火基体中拔 出,增强效果就不好。为提高钢纤维与耐火材料基体之 间的接触摩擦 力,纤维表面应粗糙使接触表面变大

23、,因此 .纤维的截面应选 用锯齿形 、波浪形 ,端头成弯钩状 ,这样能起到较好的增强效果。(2). 长径比(钢纤维的长度与直径之 比,直接影 响增强效果。长径 比大于1 0 0,则钢纤维细长,在搅拌时易积聚成团 ,不但影 响施工 ,而且纤维分布严重不均 ,反而对浇注料起到弱化作用,若 长径 比小于 5 0则起 不到 明显 的增强效果 。从实验表 明 ,较合适的钢纤维长度 为 2 0 3 5 m m直径为 04 06 m m即长径 比在5 0 7 5 之 l 司。(3 ) 纤维体积占有率 钢纤维增强耐火浇注料的强度与韧性 ,都随钢纤维的体积含量增 加而增加 ,但含量太高,不利于施工 ,亦不经济

24、,一般 钢纤维重量含量为 2 % 5 % 。( 4 )钢纤维的合金成份 钢纤维的合金成份对增强浇注料增强效果产生直接影 响,因此 ,必须 根据 与使 用温度、热循环工作条件以 及腐蚀气氛等 因素选用相适应的钢纤维成份。（5）温度 焙烧温度主要通过对催化剂性能的影响从而对耐磨钢纤维浇注料性能产生影响。在浇注料配方一定的情况下, 氧化铝水泥质量波动对凝固时间的影响远小于施工温度的变化对凝固时间的影响, 但随着季节的变化, 环境施工温度是难以人为控制的。 因此, 在不同季节添加不同外加剂, 即在夏季温度较高时掺加适量缓凝剂, 以延缓凝固, 满足施工要求, 而在冬季时掺加适量促凝剂, 加速固化缩短生产

25、周期, 提高早期强度,满足现场生产需要究了施工温度对浇注料性能的影响, 当浇注料配方一定的条件下, 影响浇注料凝固时间的诸因素中, 温度是主要因素, 应根据施工的环境温度, 采用适宜的外加剂(缓凝剂或促凝剂) , 能有效地控制浇注料的凝固时间。1.3实验原料1.3.1特级矾土铝矾土（aluminous soil；bauxite）又称矾土或铝土矿，主要成分是氧化铝，系含有杂质的水合氧化铝，是一种土状矿物。白色或灰白色，因含铁而呈褐黄或浅红色。密度3.94g/cm3，硬度13，不透明，质脆。极难熔化。不溶于水，能溶于硫酸、氢氧化钠溶液。主要用于炼铝，制耐火材料。（1）主要成分矾土矿学名铝土矿、铝矾

26、土。其组成成分异常复杂，是多种地质来源极不相同的含水氧化铝矿石的总称。如一水软铝石、一水硬铝石和三水铝石(Al2O33H2O）；有的是水铝石和高岭石（2SiO2Al2O32H2O）相伴构成；有的以高岭石为主，且随着高岭石含量的增高，构成为一般的铝土岩或高岭石质粘土。铝土矿一般是化学风化或外生作用形成的，很少有纯矿物，总是含有一些杂质矿物，或多或少含有粘土矿物、铁矿物、钛矿物及碎屑重矿物等等。铝土矿的定义名称还不够统一，这与各个国家的资源情况及工业需求有关。各个时期名称也不一致，但基本上大同小异。在中国一般认为：“铝土矿系指矿石之含铝量较高（40%以上），铝硅比值大于2.5者(A/S2.5），其

27、小于此数值者则称为粘土矿或铝土页岩或铝质岩”。在中国已探明的铝土矿储量中，一水铝石型铝土矿占全国总储量的98%左右。（2）产地分布目前，已知赋存铝土矿的国家有49个。中国有丰富的铝矾土资源，约37亿吨，居世界前列，与几内亚、澳大利亚、巴西同属世界铝矾土资源大国。但生产供耐火材料用的高铝矾土的国家只有圭亚那和中国，其他国家的铝矾土含铁量高，多用于炼铝和研磨材料。中国铝土矿资源比较丰富，在全国18个省、自治区、直辖市已查明铝土矿产地205处，其中大型产地72处（不包括台湾）。主要分布在山西、山东、河北、河南、贵州、四川、广西、辽宁、湖南等地。（3）产品用途a炼铝工业。用于国防、航空、汽车、电器、化

28、工、日常生活用品等。b精密铸造。矾土熟料加工成细粉做成铸模后精铸。用于军工、航天、通讯、仪表、机械及医疗器械部门。c用于耐火制品。高铝矾土熟料耐火度高达1780，化学稳定性强、物理性能良好。d硅酸铝耐火纤维。具有重量轻，耐高温，热稳定性好，导热率低，热容小和耐机械震动等优点。用于钢铁、有色冶金、电子、石油、化工、宇航、原子能、国防等多种工业。它是把高铝熟料放进融化温度约为20002200的高温电弧炉中，经高温熔化、高压高速空气或蒸汽喷吹、冷却，就成了洁白的“棉花”硅酸铝耐火纤维。它可压成纤维毯、板或织成布代替冶炼、化工、玻璃等工业高温窑炉内衬的耐火砖。消防人员可用耐火纤维布做成衣服。e以镁砂和

29、矾土熟料为原料，加入适当结合剂，用于浇注盛钢桶整体桶衬效果甚佳。f制造矾土水泥，研磨材料，陶瓷工业以及化学工业可制铝的各种化合物。（4）耐火材料用铝矾土数量的技术条件表1耐火材料用铝矾土数量的技术条件等级化学成分耐火度体积密度Al2O3caoFe2O3特级850.614.01790800.617903.0二级甲70800.817902.8二级乙60700.817702.65三级50600.817702.551.3.2高铝水泥 高铝水泥是以铝酸钙为主要矿物组成的水泥,也称矾土水泥。高铝水泥的水化产物中不含有氢氧化钙，在高温下，水泥仍能保持较高的强度,用它制作的混凝土经900C和1300C热处理后

30、的残余强度，分别为原有强度的70和50左右。它是以石灰石和矾土为原料配制成生料，经高温熔融或烧结成以铝酸钙为主要矿物组成的熟料，再经磨细而成。矾土含铁量较低的，可采用回转窑烧结法生产；矾土含铁量高的，则采用电炉、高炉或反射炉熔融法生产。因此，高铝水泥多用来制作耐火胶泥和耐热混凝土，广泛用于各种工业窑炉。此外，高铝水泥与石膏按一定比例配合,可制成膨胀水泥和自应力水泥(见特种水泥)。由于高铝水泥的水化物有较多的结晶水,也可用来制作防辐射混凝土。高铝水泥早期强度增长很快,1天强度值可达到其标号强度值的80左右。水泥的标号以 3天抗压强度值确定。中国标准规定：高铝水泥分为425、525、625、725

31、四个标号。高铝水泥可用于抢修、早期强度要求较高、冬季施工、抗硫酸盐腐蚀及抗冻等工程。但高铝水泥后期强度下降幅度较大，因此长期承重的高铝水泥混凝土，应按其标准规定的最低稳定强度值设计。高铝水泥由于水化产物的晶型转变，导致水泥石长期强度下降的主要原因是：水泥水化后的主要水化产物CaOAl2O310H2O(简写为CAH10)和2CaOAl2O38H2O（简写为C2AH8）不稳定，在常温下，随着时间的推移，都会转变成稳定的3CaOAl2O36H2O（简写为C3AH6），三者的比重分别为1.72、1.95、2.52。由于水化物比重的变化，使水泥石的孔隙率显著增加，导致强度下降。此外，水化物CAH10和C

32、2AH8都属六方晶系，晶体呈片状、针状,晶体间结合比较牢固，而C3AH6属立方晶系，常有较多的位错等缺陷存在，晶体本身强度较低，晶体之间的结合也比前两种晶体差，这也是导致高铝水泥强度下降的另一原因。在湿热环境下,水泥石长期强度下降更为严重,甚至可能引起水泥石结构破坏。因此，一般在结构工程中，不宜采用高铝水泥。1.4实验目的及意义通过实验学会一定的实验设计知识，掌握实验技术，熟悉实验原理和操作技能，处理实验数据,分析实验结果和编写实验报告。此次实验目的是为了总结出焙烧温度对耐磨钢纤维浇注料性能的影响。 2实验过程2.1实验原料(1)骨料；特级矾土熟料（2）细粉：特级矾土熟料（3）结合剂：高铝水泥

33、（4）外加剂：不锈钢耐热纤维2.2实验设配(1) 电子天平（精度0.01 g）(2) 振动台(3) 电热干燥箱，精度：1100.5(4)游标卡尺（精度0.02 mm）（5）高温实验炉，精度：90011001.0（6）抗折试验机 可采用各种类型的抗折试验机，或附有抗折夹具的压力试验机，并满足下列要求： 具有足够折断试样的负荷。测量的最大荷载不小于量程的10； 能按规定速率对试样均匀加荷,并能记录或指示试样断裂时的荷载； 测力示值误差应小于2； 抗折夹具由相互平行的两个支撑辊和一个中心加荷辊组成, 加荷辊位于两个支撑辊的中央,偏离中心不大于1mm, 支撑辊间的距离、辊的曲率,半径及允许偏差满足YB

34、/T5201要求。（7）压力试验机 可采用如图1所示附有加压装置的机械式或液压式强度试验机，并满足下列要求： 具有足够压碎试样的负荷。施加在试样上的最大荷载不小于量程的10%； 能按规定速率对试样均匀加荷，并能记录或指示试样破坏时的荷载； 测力示值误差应小于2； 加压装置应放在试验机台板的中心。A型和B型试样，加压板的尺寸为(1200.1)mm(650.1)mm，厚度不小于10mm；C型试样加压板的尺寸为(400.1)mm(400.1)mm。压板应经过研磨,其中一块应装有球形座,可调节上下压板间的平行度。图1压力试验机示意图2.3实验方案2.3.1耐火浇注料混料过程l 配料：按照设计实验配方与

35、测试块的个数配料， 耐火原料骨料按粗颗粒（53mm）25%、中颗粒（31mm）25%、细颗粒（10mm）20%、粉体（0.088 mm）15%四级配料，原料共计重量1700g,以高铝水泥为结合剂，高铝水泥加入量为15%（重量比），质量为300g，水加入量为10%12%（重量比，外加）。按此配方进行配料。l 混料：将配方的耐火原料骨料、细粉、结合剂和添加剂加入搅拌机进行混合。再将量好的水缓慢的加入搅拌机，根据混料情况确定合适加水量。最终确定加水量为11%，体积为220ml。l 成型：将混好的浇注料装入三联模（4040160 mm）振动成型，成型时要尽量排出试样内气体，清理出多余原料，使试样表面平

36、整。共成型九块试块，分为三组，每组两块。试样成型24 h后脱模，脱模后的试样需经48 h常温加湿养护2.3.2耐火浇注料的烘干将养护好的试样必须经过充分地干燥，以便测试其常温体积密度、抗折强度和耐压强度，同时可避免烧成过程中试样开裂。养护好的试样自然晾干后，放入烘箱中11024 h烘干。2.3.3耐火浇注料的焙烧将试样放入高温炉内，试样必须单层摆放，试样之间需有5 mm的间隙，然后按升温曲线升温。焙烧温度对耐火浇注料烧后性能及最终使用性能的判定有重要作用，是耐火浇注料主要检验指标。为了对比焙烧温度对耐火浇注料性能的影响，将第二，第三组样品分别在900、1100焙烧，然后自然冷却至室温。当冷却至

37、室温后，将样品取出并放干燥处，以备测试性能。升温制度图2升温曲线2.3.4耐火浇注料性能测试2.3.4.1体积密度的测定（一般不用三级标题）（1）实验依据标准YB/T5200-1993（2）在电子天平上称取干燥后的试样，即干燥试样的质重量m,（g）。用游标卡尺测量试样的长度（L）、宽度（b）、高度（h）,（cm）。按体积密度公式D（g/cm3）= m/ V, V（cm3）=Lbh 式中： m干燥试样质量，g L、b、h试样长度、宽度、高度，cm分别计算每块试样的体积密度，以每组试样的算数平均值作为实验结果。体积密度计算至小数点后二位，所取位数后数字按GB8170进行处理2.3.4.2线变化率测

38、定（1） 实验依据标准 YB/T5203-1993（2） （2）试样烧前尺寸测量：试样干燥完毕后，自然冷却至室温，测量试样尺寸，并做好标记，以备焙烧后测量烧结后尺寸。试样尺寸测量时，在试样两端面相互垂直的中心线上，距边棱510处的四个位置，对称地测量试样的长度(A-A、B-B、C-C、D-D)，精确到0.02。（3） 试样烧后尺寸测量：方法同试样烧前尺寸测量，注意各对应点。烧后线变化率(Lc)按下式计算： Lc() 式中：Lc试样烧后线变化率，； L1试样烧后尺寸，； L0试样烧前尺寸，。计算每个试样的烧后线变化率和每组2个试样的算术平均值。烧后收缩以“”号表示，烧后膨胀以“”号表示。烧后线变

39、化结果计算至小数点后一位，所需位数按GB/T8170进行处理。2.3.4.3常温耐压强度的测定 测量试样上、下承压面的宽度, 精确到0.1mm； 将试样按以下规定放在加压装置中： a. 试样按图3所示齐边放在下压板上；b. 试样以成型时的侧面作为承压面放在下压板上。 图2 试样在下压板上的放置图 以10.1N/mm2s的速率对试样均匀加荷，直至破坏。加荷速率：1400-1800 N/s。 记录试样破坏时的最大荷载。常温耐压强度按公式(2)计算: Cs(2) 式中：Cs耐压强度, Mpa(N/mm2); F试样破坏时的最大荷载, N; a加压板宽度, mm; b试样的宽度, mm。数据处理2.3

40、.4.4常温抗折强度的测定 测量试样中部的宽度和高度,精确到0.1mm； 按试样尺寸表的规定,调整抗折夹具； 以试样成型侧面做承压面,将试样置于抗折夹具的支承辊上,调整加压辊置于支承辊中央并垂直于试样长轴(如图2所示)；图3抗折强度试验示意图 以0.150.015N/mm2s的速率对试样均匀加荷,直至断裂。不同尺寸 试样可采用如下加荷速率：60-70 N/s； 记录试样断裂时的最大荷载。抗折强度公式如下： Rr式中：Rr抗折强度, Mpa(N/mm2); F试样断裂时的最大荷载, N; L支撑辊间的距离,mm; b试样中部的宽度, mm;h试样中部的高度, mm。23.5.5数据处理计算一组试

41、样的平均值(),并计算出相应的标准离差(S)和变异系数(V) 。平均值() 、标准离差(S)和变异系数(V)分别按公式(3)、(4)、(5)计算： (X1+X1 + Xi+ + Xn)/n(3) S(4) 式中： X1、X1、Xi、Xn试样的单值;n试样的个数。V(5)以组平均值作为试验结果。当变异系数V15时，需重新进行实验。常温抗折强度和常温耐压强度的结果计算至小数点后一位, 所取位数后数字按GB8170进行处理。2.4实验结果分析2.4.1体积密度数据分析表2体积密度数据分析编号质量(g)长度(mm)宽度(mm)高度(mm)体积（m）密度(g/m）平均密度(g/m）5-1-1637.71

42、62.1841.8540.04271.762.352.355-1-2625.9160.0842.3140.03271.122.315-1-3643.1160.84541.6840.17269.302.395-2-1615.2161.34541.3640.00266.932.302.285-2-2600.1162.2140.6839.83262.832.285-2-3604.7160.2041.3240.29266.702.275-3-1592.2162.1940.7639.88263.642.252.285-3-2605.3160.4941.1439.98263.972.295-3-3609.

43、5161.77540.8439.98264.142.31数据验证表3数据验证 体积密度不用验证 SV5-12.350.041.7%5-22.280.0060.3%5-32,.280.031.3%经计算验证，此组数据合理，可作为试验数据使用数据分析：由表中数据分析可知，体积密度随焙烧温度增加而减小2.4.2线变化率分析表4线变化率分析编号烧前尺寸（mm）烧后尺寸 （mm）Lc（%）平均Lc(%)5-2-1161.425161.345-0.08-0.0885-2-2162.295162.21-0.0855-2-3160.3160.2-0.15-3-1162.39162.19-0.2-0.1325-

44、3-2160.55160.49-0.065-3-3161.91161.775-0.135数据分析表5线变化率数据验证不用验证SV5-2-0.0880.0111.3%5-3-0.1320.0713.4%经计算验证，此组数据合理，可作为试验数据使用数据分析：由表中数据分析可知，温度升高，试块收缩。 2.4.3抗压强度分析表6 抗压强度分析编号a(mm)b(mm)F(kN)Cs(Mpa)平均耐压强度（Mpa）5-1-14041.8557.0375.3734.145.048.65-1-24042.3083.9692.6649.654.85-1-34041.6894.7085.7156.851.45-2

45、-14041.3674.0265.8044.739.836.15-2-24040.6853.8544.4733.127.35-2-34041.3255.0862.0133.338.05-3-14040.7644.7735.4527.421.727.75-3-24041.1449.3935.9830.021.85-3-34040.8458.6749.7434.7030.5 数据验证表7抗压强度数据验证SV5-148.68.2214.9%5-236.17.1913.9%5-327.75.1213.5%经计算验证，此组数据合理，可作为试验数据使用数据分析：由表中数据分析可知，抗压强度随陪烧温度增加而

46、减小2.4.4抗折强度数据分析表8抗折强度数据分析编号F（N）b(mm)h(mm)Rr(Mpa)平均抗折强度（Mpa）5-1-14.7141.8540.0410.511.65-1-26.1642.3040.0313.65-1-34.7041.6840.1710.55-2-14.4141.3640.0010.09.15-2-23.0940.6839.837.25-2-34.5141.3240.2910.15-3-12.6140.7639.886.08.35-3-24.4741.1439.9810.25-3-33.7140.8439.988.5数据验证表9抗折数据验证SV5-111.61.8014

47、.5%5-29.11.3514.8%5-38.31.5714.6%3.结论本实验主要是对焙烧温度对耐磨钢纤维浇注料的影响，从而得到最佳的焙烧温度，使材料具有更好的性能。此次采用高铝水泥为结合剂，通过常温下材料物理性能进行分析，研究出焙烧温度不同对轻质浇注料性能的影响。得出以下结论：（1）焙烧温度对材料的密度的影响：试块经过110干燥24h后，密度随焙烧温度增大而减小。说明焙烧温度对密度有一定的影响，应适量控制。 （2）焙烧温度对材料耐压强度的影响：试块经过110干燥24h后，材料的耐压强度随焙烧温度增大而减小。这是由于900和1100未达到特级矾土的烧结温度，此时未完成致密化过程，而此温度下高

48、铝水泥已经结构破坏，强度下降，而使浇注料的抗压强度降低。（3）焙烧温度对材料抗折强度的影响：试块经过110干燥24h后，试块的抗折强度随焙烧温度的增大而减小。原因与耐压强度的降低一样，都是因为高铝水泥的结构遭到破坏，而矾土又未达到烧结温度。（4）焙烧温度对线变化率的影响：随着温度的增高，浇注料试块呈现收缩状态。致谢本实验在进行过程中得到刘民生老师和高云琴老师的悉心指导。论文行文过程中，两位老师多次帮助我分析思路，开拓视角，在我遇到困难时老师们给予我最大的支持和鼓励。老师严谨求实的治学态度，踏实坚韧的工作精神，将使我终生受益。再多华丽的言语也显苍白。在此，谨向刘老师和高老师致以诚挚的谢意和崇高的

49、敬意。 此外，本次实验最终得以顺利完成，也是与材料学院其他老师的帮助分不开的，虽然他们没有直接参与我的实验指导，但是教授专业课的老师平时对专业知识的教授，在此向他们表示深深的感谢！ 感谢我们小组成员，我们一起经历了实验的整个过程，互帮互助，团结协作，使这次实验得以顺利圆满进行，使我从这次课程设计中收获颇丰，为大学生活添上多彩的一笔。参考文献【1】 徐维忠 主编.耐火材料.北京：冶金工业出版社，1991【2】 耐火材料标准词汇.北京：中国标准出版社，2003【3】 李红霞 主编.耐火材料手册.北京：冶金工业出版社，2007【4】 高里存，任耘.无机非金属实验技术.北京：冶金工业出版社，2007【

50、5】 王维邦.耐火材料工艺学.北京：冶金工业出版社，1994【6】 耐火材料标准会编组.耐火材料标准词汇编（第二版）. 北京：中国标准出版社，2005【7】 曲远方.无机非金属材料专业实验.天津：天津大学出版社，2003【8】 高里存.耐火制品物理性能的测试误差研究.西安建筑科技大学学报，1995，27（1）：102-105【9】 杨南如.无机非金属材料测试方法.武汉：武汉理工大学出版社，2004【10】 张国栋.材料研究与测试方法. 北京：冶金工业出版社，2002正文：请检查格式、行间距和字体，让页面和表格更整齐美观参考文献：当一行写不下时，第二行和第一行文字齐平，如下4 欧阳德刚，胡铁山，张求稳.锻造加热炉炉门浇注料的研制与应用J.工业炉,2003，25(1):56-58.【1】改为1，其它序号同 第 26 页