耐火材料的一個致命弱點是它的脆性斷裂，由于脆性使它所有熱振動和機械震動或沖擊的條件下使用時，極易破壞。目前，國際上為了緩解耐火材料的脆性斷裂損壞時將金屬纖維或非金屬纖維加入耐火材料內(nèi)形成機械混合物的復(fù)合材料。耐火澆注料用鋼纖維增強能提高澆注材料的相對韌性、抗應(yīng)力一應(yīng)變能力、耐機械沖擊能力、耐熱震性、抗開裂與剝落性、從而延長鋼纖維增強澆注料的使用壽命。
鋼纖維增強澆注料的制備工藝
用來增強耐火澆注料的鋼纖維一般直徑為0.4~0.5mm，長度25mm，鋼纖維的外形與斷面呈月牙形。鋼纖維的物理性能見表1。
表1 不銹鋼纖維的物理性能
鋼纖維在澆注料中加入量為1~5%(重量)，鋼纖維的長度和加入量要適宜。
一般都先把混合料加水再加入鋼纖維進行充分?jǐn)嚢瑁粌H使混合料能攪拌均勻，而且與鋼纖維所在干料中攪拌相比，要節(jié)省1/3的攪拌時間。成型可在外部振動，也可用振動棒在混合料內(nèi)部振動，同樣能獲得致密制品。鋼纖維增強澆注料的養(yǎng)護、干燥與普通澆注料相同。
鋼纖維增強澆注料的特點
鋼纖維強化了耐火澆注料的抗拉，抗彎強度。
同材質(zhì)澆注料，加有鋼纖維增強的澆注料在水冷≒1100℃循環(huán)19次后才發(fā)生掉角，而不加鋼纖維增強的澆注料循環(huán)14次后就掉角。由此，證明用鋼纖維增強能提高澆注料的抗熱震性能。
鋼纖維增強耐火澆注料即使開裂后仍可承載，從而提高了澆注料的斷裂功，增加了耐火澆注料的可塑性，圖1示出了不加鋼纖維澆注料和加1%，3%，5%鋼纖維增強澆注料的荷重-撓曲曲線。
鋼纖維增強澆注料能提高熱處理后的力學(xué)強度。澆注料性能比較見表2。
表2 澆注料性能比較
從表2可看出，用鋼纖維增強澆注料能提高澆注料力學(xué)強度，尤以提高中溫強度最明顯，1100℃×3h燒后耐壓強度能增長+41%，這是因為低溫時澆注料靠水硬性產(chǎn)物獲得強度，在高溫下水硬性結(jié)合強度被陶瓷結(jié)合所取代，因此，在低、高溫下澆注料都具有較高的強度，而在中溫時水硬性結(jié)合強度由于水化產(chǎn)物已脫出而失去，而陶瓷結(jié)合尚未充分形成，因此，在中溫時鋼纖維增強起重要作用。
在耐火澆注料中加入短的，具有一定形狀的鋼纖維能改善其某些物理性能，從而使用澆注料的使用壽命延長。
鋼纖維增強澆注料在攀鋼脫硫，吹氬，TN噴粉三種噴槍以及窯車上獲得更好的使用效果，降低了耐火材料能耗，取得了良好的經(jīng)濟效益和社會效益。
目前，國內(nèi)外應(yīng)用鋼纖維增強澆注料的部門越來越多，在某些用普通澆注料難以承受的熱工部位，特別是在熱震頻繁;沖擊嚴(yán)重的熱工部位，使用鋼纖維增強澆注料是非常有效的。
