耐火噴射料是供以壓縮空氣為動力的噴射機進行噴射施工用的不定形耐火材料。廣泛用于冶金爐爐襯的修補工作,因此也常稱噴補料

自20世紀40年代初期以來,隨著噴射機具和技術的改進,噴射料有了很大的發展與提高,現在已經成為許多工業窯爐爐襯所使用的一種最重要的不定形耐火材料。它既可在冷態下用于構筑和修補爐襯以及涂覆成保護層,更易于用在熱態下修補爐襯。冷態施工時,與澆注方式相比優點是:工期短,在高空施工無需模型與支架,可獲得結構致密的構筑物。熱態修補用之,由于損壞處及時修補,可延長爐襯使用壽命,使生產率得到提高,有時還可使耐火材料的單耗降低。
 

耐火噴射料的組成

耐火噴射料主要是由各種耐火的粒狀料和粉狀料組成,結合劑含量一般較低,還往往含有適量助熔劑以促進燒結,多數還加有少量水分。

  (1)粒狀料和粉狀料。應根據爐內可能達到的最高使用溫度、溫度波動范圍、爐渣性質和對爐襯性質的要求來選定材質。當用于涂覆在其他爐襯上時,其材質應與原爐襯相當,兩者的化學性質、耐火度、高溫強度和線變形、線膨脹系數等應相近。通常,根據粒狀和粉狀料的材質將噴射料分類,如常用的有高硅質、黏土質、高鋁質、鉻鎂質、鎂鉻質、鎂質、白云石質、碳化硅質和鋯英石質等。

  對粒狀材料的極限粒度應根據噴射機的結構和噴補層的厚度以及噴射方法(如濕法或干法)不同,適當選擇。極限粒度選擇不當,對噴射料與基底間的附著性和回彈損失有很大影響。回彈損失指噴射于基底之上時被彈回而未能附著于其上的那一部分的數量。顆粒級配不僅對噴射層的結構密實性有影響,與附著性和回彈損失的高低也有很大關系。一般而論,濕式噴射料的顆粒過粗和粗粒過多或過少,對噴射層的密度都不利;而且顆粒粗和粗粒多往往導致回彈損失較大。可以認為,在一定范圍內,附著率隨細粉含量的增高而提高。干式噴射料則相反,一般認為以粗粒較多而細粉較少為宜。通常濕法用粒狀料的顆粒多為0.5mm;干法用的可達6~7mm甚至更大。

  (2)結合劑。除冷態噴射有時可使用水泥外,熱態噴射不宜采用水泥,因其高溫附著性較差。快速凝結的化學結合劑,不僅可使噴射層迅速地獲得必要的強度,而且會與底襯迅速地結合成牢固的整體,避免從爐襯衤之上滑落,因而應用較多。最常使用的如硅酸鈉、磷酸鹽和聚磷酸鹽等。有的也用氯化鹽或硫酸鹽。其中,硅酸鈉的附著率較高,但磷酸鹽的中溫強度很高且耐侵蝕性較強,因而應用最多。另外,也常用有機質結合劑。結合劑的用量應控制適當,特別是含低熔物較多者更應少用。否則,燒縮過大。

  (3)助熔劑。熱態噴射除可加結合劑外,有的還另加或只加少量助熔劑,以利于其快速燒結。

  (4)水分。水分在噴射料中的作用有利也有弊。加水較多,噴射料的黏性較小,有利于噴射操作,但對噴射層的體積穩定性、結構密實性、強度和抗熱震性以及對爐子的熱效率等卻有不利影響。另外,對噴射層的形成過程也有不利作用,如熱態噴射時,水分的汽化,使噴射層的燒結延緩;冷態噴吹時,使噴射層的干燥速度降低。當加水不足時,噴射料缺乏黏結性回彈損失大而附著率低。因此,噴射料的水分應根據對噴射層的質量和厚度的要求以及噴射射機具的性能和操作技術等權衡確定。高的可達25%以上,低的為16%左右,直至完全采用干混合料,而僅在噴嘴端部混以少量水分進行噴射。干法與濕法相比,干法用料不需預先混練,但噴射操作較復雜;噴射身回彈損失多達20%左右;噴射層的厚度大,可達50~60mm,噴射層的結構較致密和耐侵蝕性好。濕法用料必須預先混練,但噴射操作較簡便,噴射回彈損失少僅5%左右;噴射層厚度也較薄,一般僅20~25mm;噴射層的結構致密性較低和耐侵蝕性較差。

 

耐火噴射料的性質和應用

(1)耐火噴射料的性質。噴射料的附著性是其重要性質之一。單就材料方面而言,影響與基底間附著性的最主要因素是混合料本身的黏結性。因此,凡可使物料的黏結性得到提高的措施都可使其與基底間的附著性提高。特別是結合劑的作用最為重要。在熱態下不用結合劑進行噴補時,添加有助于燒結的助熔劑也對附著性有影響。與澆注料相比,以噴射方式施工可獲得高密實度和高強度的噴射層。兩種施工方法對強度的影響尤以在常溫和中溫下最為顯著。噴射施工強度較高的原因是混合料的各種顆粒具有很高的動量,可連續的地噴射入底層材料之內,顆粒之間堆集緊密,嵌合牢固,從而形成強的結合。噴射料的耐侵蝕性與材質有關,與澆注法相比,由于噴射施工可使構筑物的密度得到提高,因而耐侵蝕性也較高。若噴射料中不同施工方法對耐火材料冷態強度的影響含水較少和結合劑用量較低,其收縮也較低。
不同施工方法對耐火材料冷態強度的影響：

1-噴射；2-澆注

(2)應用。噴射料是修補冶金爐的主要材料。在金屬冶煉過程中,由于廣泛采用此種材料對冶金爐及時進行合理的噴補,使爐襯壽命得到明顯提高。一般而論,爐襯侵蝕面大,熱態噴補以濕法較好;填補局部嚴重侵蝕的部位,用干法較適當。另外,在各種工業窯爐中,用此種材料噴射于被保護的基底材料上,作為保護層,也有很好的技術經濟效果。

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