噴注施工作為當(dāng)前高爐爐身部位快速修復(fù)的主要手段，得到了廣大鐵廠的認(rèn)可。其特點(diǎn)就是準(zhǔn)備時(shí)間短，施工時(shí)間短，烘爐時(shí)間短，能夠快速恢復(fù)生產(chǎn)。由于烘爐時(shí)間較短，對(duì)修復(fù)材料的防爆性能要求非常高。
為提高高爐噴注料防爆性能，聯(lián)合榮大專(zhuān)家做了下列有益探索。據(jù)分析，材料發(fā)生爆裂是由于在材料烘烤過(guò)程中材料內(nèi)部的自由水和結(jié)合水氣化后難以及時(shí)從材料內(nèi)部排除，形成極大的壓力，導(dǎo)致材料發(fā)生爆裂。影響材料的爆裂的因素有材料的強(qiáng)度，致密度和材料的顯氣孔率等。
噴注料爆裂機(jī)理如下：在烘烤開(kāi)始階段，材料外表面受熱，內(nèi)部的自由水和結(jié)合水受熱開(kāi)始?xì)饣虿牧蟽蓚?cè)擴(kuò)散；隨著烘烤的持續(xù)進(jìn)行，氣化的水蒸氣逐步向材料內(nèi)部聚集，氣壓逐漸增大，當(dāng)蒸氣壓強(qiáng)超過(guò)材料的本身強(qiáng)度時(shí)，就會(huì)發(fā)生噴注料的崩裂和脫落的現(xiàn)象。噴注料爆裂機(jī)理如下圖所示。
圖1為噴注料爆裂機(jī)理示意圖
由以上爆裂機(jī)理可以看出，影響材料防爆性能的因素主要有材料的透氣性和材料本身的強(qiáng)度。對(duì)于高爐爐身中上部而言，一般采用水泥作為材料的結(jié)合劑，在水泥水化的過(guò)程中，其養(yǎng)生溫度對(duì)水化產(chǎn)物及材料的氣孔率都有較大的影響，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下圖所示。
圖2為養(yǎng)生溫度對(duì)水泥水化產(chǎn)物及氣孔率的影響
同時(shí)也對(duì)材料熱態(tài)力學(xué)性能做了相關(guān)檢測(cè)，其實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下：
圖3為兩種方案熱態(tài)力學(xué)性能檢測(cè)結(jié)果
從上圖可以看出材料強(qiáng)度在250℃和350℃降低，由于烘爐過(guò)程中存在溫度梯度的影響，故實(shí)際烘爐溫度在250℃-350℃以上時(shí)，材料的強(qiáng)度有兩次突然的降低，容易造成材料的爆裂，這與鋁酸鈣水泥水化和微粉間相互反應(yīng)有關(guān)。
綜上所述，為了避免噴注料發(fā)生爆裂的情況，建議采取以下措施：
1、提高施工時(shí)的環(huán)境溫度和材料的養(yǎng)生溫度，提升材料本身的物理強(qiáng)度；
2、優(yōu)化施工方案，避免在噴注過(guò)程中材料分層，影響內(nèi)襯的整體強(qiáng)度；
3、優(yōu)化材料方案，提升材料的透氣性，降低材料內(nèi)部的蒸氣壓力；
4、優(yōu)化噴注材料的烘烤曲線，尤其時(shí)250℃-500℃范圍內(nèi)的烘烤曲線。
