摘要：以粒度8-5、5-3、3-1、1-0mm的钛铝酸钙、铝矾土为骨料，粒度≤0.074mm碳化硅、白刚玉、铝矾土细粉为基质，活性氧化铝、纯铝酸钙水泥为结合剂，制备了窑口浇注料，研究了钛铝酸钙不同粒度不同加入量对窑口浇注料常温性能、线变化、热震稳定性的影响。结果表明：随着钛铝酸钙加入量不断增大浇注料体积密度不断增大，1300℃×3h,1500℃×3h,体积不断膨胀，当钛铝酸钙加入量为40%时，热震稳定性最好。

窑口浇注料在干法水泥回转窑上属于关键部位之一，窑口浇注料工作环境苛刻，首先要抵抗水泥熟料不断的磨损，其二要承受环境温度不断变化压力。近年来，窑口浇注料以AL2O3---SiC系浇注料为主，随着铝矾土资源不断的枯竭，价格不断攀升，造成AL2O3---SiC系浇注料的性价比不断下降，因此选择新原材料代替铝矾土的研究迫在眉睫。但在选择原材料上不仅要考虑材料对窑口浇注料性能影响，同时也要考虑材料的性价比、经济效益。综上所述，窑口浇注料要求耐火材料具有较高的机械强度和耐磨性，良好的热震稳定性，较好的抗水泥熟料的碱侵蚀性，钛铝酸钙原料颗粒密度3.26g/cm3,吸水率为3.5%。具有良好的常温耐磨性能，较低的热膨胀系数及耐火度高等优良性能，性价比高，可考虑将水泥窑窑口浇注料中应用。

本文章主要以钛铝酸钙原料以不同粒度和不同加入量，进行对窑口浇注料常温物理性能、热震稳定性能的研究。

一、试验

1、原料

以粒度8-5、5-3、3-1、1-0mm的钛铝酸钙、铝矾土为骨料，粒度(碳化硅（≤0.074mm)、白刚玉(≤0.074mm)、铝矾土活性、氧化铝细粉、硅微粉为细粉，纯铝酸钙水泥为结合剂，耐热钢纤维。原料的化学组成见表1。

表1 主要原料化学组成

2、试验过程

将原料按表2配比承重，干混均匀后，加入减水剂和适量的水，用型搅拌机充分搅拌均匀后，振动成型为160mm×40mm×40mm的试样，自然养护24h脱模。脱模后自然干燥24h,再在烘箱中110℃干燥24h,然后在高温炉内分别于1100℃×3h，1300℃×3h, 1500℃×3h。

表2 试样配比

3、性能测试

按照GB/T2997-2015检测试样的显气孔率和体积密度，按照GB/T3001-2004检测试样的常温常折强度，按照GB/T5988-2007检测试样的线变化率。

将110℃×24h的试样经1100℃反复水冷5次后，测量其残余抗折强度并计算其抗折强度保持率，以此来评价试样的热震稳定性。

二、结果与讨论

1、钛铝酸钙加入量20%时粒度对试样性能的影响

图1 钛铝酸钙的粒度对试样密度影响

图1为110℃×24h后试样的体积密度的测试结果。从图1中可以看出，钛铝酸钙粒度增大，对试样的体积密度影响不大，钛铝酸钙加入粒度为8-5mm时体积密度较大在2.90g/cm3。

图2 钛铝酸钙粒度对试样线变化率

图2为1100℃×3h，1300℃×3h，1500℃×3h烧后试样的线变化的测试结果。从图2中可以看出，在同温度下钛铝酸钙粒度对试样的线变化变化不大。但随着温度增高试样膨胀在增大，1100℃×3h为0.17%，1300℃×3h为0.3%, 1500℃×3h为0.5%。

图3.1 钛酸铝钙粒度对试样常温

图3.2 钛酸铝钙粒度对试样常温耐压强

图3.1，3.2为110℃×24h，1100℃×3h，1300℃×3h，试样的常温抗折和耐压强度的测试结果。从图3.1，3.2中可以看出，钛铝酸钙加入粒度对试样常温强度影响不大。

2、钛铝酸钙加入量对试样性能的影响

图4 钛酸铝钙加入量对试样体积密

图4为110℃×24h后试样的体积密度的测试结果。从图中可以看出，随着钛铝酸钙加入量的增加，试样的体积密度也随之增大，加入量60%体积密度较大为3.0g/cm。其原因是钛铝酸钙的密度为3.26g/cm，高于使用的高铝矾土的3.10g/cm。

图5 钛酸铝钙加入量对试样线变化率的影响

图5.1，5.2为1100℃×3h，1300℃×3h，1500℃×3h烧后试样的线变化的测试结果。从图5中可以看出，随着钛铝酸钙加入量增大，线变化膨胀量也随之增大。其原因是钛铝酸钙与高铝矾土热膨胀系数不同，在加热过程中膨胀系数失配导致试样内部产生一些裂纹，使试样收缩减小，同时钛铝酸钙中CA2与基质中AL2O3反应生成CA6，产生体积膨胀，随着温度升高线变化膨胀量也在上升，说明在1500℃下这种反应越完全。

图6.1，6.2为110℃×24h，1100℃×3h，1300℃×3h，试样的常温抗折和耐压强度的测试结果。从图6.1，6.2中可以看出，常温和中高温处理后试样常温强度变化不是很明显，1300℃热处理3h后试样常温强度呈现较大值，常温抗折强度达到18MPa左右，常温耐压强度达到150MPa。

图7 钛酸铝钙加入量对试样热震稳定性影

图7为110℃×24h干燥后试样1100℃反复水冷5次后残余常温常折强度保持率测试结果。从图7可以看出，随着钛铝酸钙加入量的增加，试样的残余强度保持率呈上上升趋势，加入量60%是强度保持率为较大值，为38.1%。

三、结论

（1）钛铝酸钙加入不同粒度，对试样的常温性能影响不大。

（2）随着钛铝酸钙的加入量，试样的体积密度随之增大，加入量60%体积密度较大，为3.0g/cm3。对试样的常温强度影响不大。

（3）随着钛铝酸钙加入量增大，线变化膨胀量也随之增大，且伴随着温度升高先辩护膨胀量逐渐增大，1500℃时膨胀量较大。

（4）随着钛铝酸钙加入量的增加，试样的残余强度保持率呈上上升趋势，加入量60%是强度保持率为较大值，为38.1%。

作者：郑中阳 郑建立 曹伟 赵屹 王旭圆

单位：郑州瑞泰耐火科技有限公司