炭素焙燒(shao)爐是將炭素材料在隔絕空氣的條件(jian)下，按(an)照(zhao)規(gui)定的(de)焙(bei)燒溫(wen)度進行間接加熱(re)，以提高炭素制品的機(ji)械強度、導電性和高溫性能。目(mu)前(qian)，我國用于焙(bei)燒工序的窯爐(lu)有很多種，窯爐(lu)爐(lu)體(ti)一(yi)般形狀復雜(za)，火道溫度高(gao)達1350 ℃,且大(da)多采用硅磚(zhuan)、粘土(tu)磚(zhuan)、高鋁磚(zhuan)等制品來砌筑。這(zhe)樣砌筑的爐子(zi)有兩個缺點；一是存在(zai)磚縫(feng)，難以(yi)滿(man)足對爐(lu)子整體性好的要求(qiu)；二是設計磚型多為(wei)異型磚，磚體大(最重(zhong)達500 kg)，難以機壓成型。采(cai)用澆注的(de)方法制成預制件來砌筑爐子(zi)可以克服以上缺點。

根據炭素(su)焙(bei)燒爐的具體(ti)使用條件，采用Al2O3 - SiO2系低水(shui)泥澆(jiao)注料(liao)技(ji)術 ,通過(guo)對澆注料的強度、熱震穩定性和1350 ℃ 3 h燒(shao)后永久線變化率等性能(neng)進行詳細研究，研制(zhi)開(kai)發(fa)出體積穩定性好(hao)的炭素焙燒爐(lu)爐(lu)底用大型預制件(jian)。

利用低水泥澆(jiao)注料技術，采用粒徑 ≤0. 074 mm的一級礬土和粒徑< 8 mm的二級礬土為主要(yao)原料，水(shui)泥(ni)和(he)二氧化硅微粉作為結合系統，并(bing)引入(ru)適量外加劑制(zhi)備了Al2O3 - SiO2 系澆注料試樣。通過對(dui)系列(lie)試驗配方進行優選 ,確(que)定滿足設(she)計指(zhi)標要求的生(sheng)產配方 ,依照(zhao)該(gai)配方生產(chan)出炭(tan)素焙燒爐用大型預(yu)制(zhi)件(jian)。檢測結果表明：生產的預(yu)制(zhi)件(jian)的強度、抗熱震性和(he) 1350 ℃ 3 h燒后的永久線變(bian)化率等(deng)性能都(dou)滿足(zu)設(she)計指標要求。顯微結構分析表明 ,預制(zhi)件 1350 ℃ 3 h燒(shao)后的基質中有大量莫來石晶相(xiang) ,另(ling)有(you)少量(liang)石英和玻璃相。

結合系統對澆注料體積密度(du)和強度(du)的影響把(ba)二氧化(hua)硅(gui)微粉、高(gao)鋁水泥、純鋁酸鈣水泥三者共同稱為澆(jiao)注料的結(jie)合系統。利(li)用高鋁水泥作結合劑的A l2O3 - SiO2系澆注料常(chang)溫結(jie)合強度尚(shang)可(ke)，但是，由于高鋁水泥帶入的(de) CaO與AL2O3、SiO2反應生成低熔點長(chang)石類(lei)物質。如果高鋁水泥加入量(liang)過多，會(hui)嚴重降低(di)澆注料的耐火度，從而影響(xiang)澆注料的(de)高溫使(shi)用性能。如果引入了10%的(de)高鋁水泥，使基質中 CaO含量過高 , 1350 ℃燒(shao)后(hou)基質中存在大(da)量玻璃相,導致試(shi)樣變形嚴(yan)重，不能(neng)滿(man)足(zu)使用要求。作為結合體系(xi)的水泥和二氧化硅(gui)微(wei)粉(fen)對澆注料的強度起著決(jue)定作(zuo)用。純(chun)鋁酸鈣水泥作(zuo)為(wei)澆注料的結合劑時，澆注料強(qiang)度明顯高(gao)于加入(ru)高(gao)鋁水泥(ni)的，而且加入量(liang)大(da)大(da)降低(di)。另(ling)外，隨著水泥(ni)加(jia)入量的(de)增加(jia)，澆注料(liao)中隨水泥引入的(de)CaO含量增加(jia)，在高溫(wen)下，澆注料易生(sheng)成(cheng)長石類低熔(rong)物 ,導致材料耐火(huo)度(du)下降。因此，為了降低結合(he)體系對材(cai)料高溫性能的影響，應(ying)降低水泥加入量。選(xuan)擇(ze)純鋁(lv)酸鈣水泥和二氧化硅微(wei)粉作(zuo)為結(jie)合體(ti)系是可行的。

低水泥澆注料強度較高 ,組織結構致密，不利于改(gai)善材料熱震穩定性。1350 ℃燒后試(shi)樣顯(xian)示燒后生成(cheng)的莫(mo)來石相比較多，玻璃相較少。由于莫來石生成過(guo)程中產生體積膨脹，可以彌補燒結過(guo)程中(zhong)澆注料的收縮，因此，配方中加入(ru)適量(liang)的膨脹劑(ji)，可以(yi)與(yu)礬土中的氧化(hua)鋁反應來調整澆注料的燒后線(xian)變(bian)化(hua)率，保證材料使用時(shi)的微膨脹。莫來石的量和材料中顆粒(li)組成決定澆注料抗熱沖擊的能力，莫來石晶相(xiang)還具有良好的熱(re)震穩(wen)定性(xing)。使用二級(ji)礬(fan)土作(zuo)為(wei)顆粒料 ,利用礬土中二氧化(hua)(hua)硅(gui)和氧化(hua)(hua)鋁的反應可以產生兩個效應 :一是莫來石(shi)效應(ying) ,由于生成了(le)莫來石 ,提高了材料抗熱震(zhen)性；二(er)是(shi)體積(ji)效應，基(ji)于(yu)莫來石的生成，產生(sheng)的體積(ji)膨脹彌補(bu)了燒結時的體積(ji)收縮 ,調(diao)節了澆注料(liao)的永久線變化率 ,保證材(cai)料使用時(shi)的微膨脹(zhang)。