美国在第二次世界大战时期以耐火浇注料作为锅炉或石油生产设备的异型砖代用品,随后日本、苏联开始使用耐火浇注料。1960年后,耐火浇注料得到迅速发展,其在不定形耐火材料中占比最大。中国在20世纪50年代初期开始使用硅酸盐水泥耐火浇注料,当时称为耐热混凝土,主要用于700℃以下的热工装备上。1965~1975年普遍采用铝酸钙水泥和磷酸盐结合耐火浇注料,当时称为耐火混凝土,使用温度提高到1400~1600℃。1990年后,浇注料品种迅速增加,质量也逐步提高,先后开发出低水泥、超低水泥和无水泥耐火浇注料,技术水平达到国际先进水平。
耐火浇注料由耐火骨料、粉料、结合剂、外加剂等组成。施工时需加一定量的水或含结合剂的溶液,搅拌后浇注成型。其主要原料可以是单一原料,也可以由两种或多种原料组合而成。耐火浇注料浇注成型后需经一定时间的养护,使其发生凝结与硬化,从而具有脱模的结构强度,之后再经一段时间的自然养护即可投入烘烤,然后使用。通常需添加多种外加剂以提升耐火浇注料的性能,添加剂的种类有助烧结剂、减水剂、促凝剂、缓凝剂、防缩剂、防爆剂等。
耐火浇注料有多种分类方法。按施工方式不同可分为振动成型浇注料和自流浇注料(泵送浇注料)。振动成型浇注料在施工时需施加振动力,方可使泥料产生流动充满模具。自流浇注料在施工时无须施加外力,依靠其自身重力和位差即能流动,能自动填充模型和自动摊平。此类浇注料可采用泥浆泵通过软管抽送到模型内进行施工,因此也称为泵送浇注料。
按结合系统可分为铝酸钙水泥结合浇注料、低水泥浇注料、超低水泥浇注料、无水泥浇注料、磷酸盐结合浇注料和水玻璃结合浇注料。常用的是铝酸钙水泥结合浇注料和磷酸盐结合浇注料。铝酸钙水泥结合浇注料广泛用于各种加热炉和其他无渣、无酸碱侵蚀的热工设备,工作温度较高。磷酸盐结合浇注料既可广泛应用于加热炉和加热金属的均热炉,也可用于炼焦炉和水泥窑中直接同物料接触的部位。在同熔渣和熔融金属直接接触的冶金炉中,可使用优质磷酸盐耐火浇注料进行修补。在一些工作温度不太高而需要耐磨性较高的部位,使用磷酸盐耐火浇注料更为适宜。
此外,按化学性质可分为耐酸浇注料和耐碱浇注料;按密度可分为重质浇注料(密度>2.0克/厘米3)、中重质浇注料(密度1.0~2.0克/厘米3)和轻质浇注料(密度<1.0克/厘米3);按结合剂性质与结合机理不同又分为水硬性结合浇注料、化学结合浇注料、凝聚结合浇注料和水化-凝聚结合浇注料。
用于热工装备的内衬和炉体时,浇注料在第一次使用前需进行养护和烘烤,以使材料中的物理水和结晶水逐步排除,达到某种程度的烧结,使其体积和某些性能达到使用时的稳定状态。烘烤制度对浇注料的使用寿命影响很大,在脱水及物相变化和变形的某些温度阶段内,应缓慢升温,必要时需保温一段时间。若烘烤不当或不经烘烤立即快速升温,极易产生裂纹,或剥落、倒塌,甚至可能发生爆炸。在一些特殊场合,通过在浇注料中添加适宜的造孔剂后,可以直接投入使用。由于浇注料具有较高的常温强度,也可以提前制成预制件,在现场安装使用,如钢包衬用预制块。
浇注料广泛用于冶金窑炉,也用于石油、化工、建材、电力和机械工业窑炉领域,常用于构筑各种热工装备内衬等,如炼钢炉出钢槽、钢包和高炉出铁沟;石化工业催化裂化反应器;电厂锅炉可使用氧化铝含量较高的铝酸钙结合耐火浇注料;钢包整体内衬等苛刻使用条件的高温容器,使用无水泥浇注料或凝聚结合的浇注料;加热金属的均热炉、炼焦炉、水泥窑可使用磷酸盐耐火浇注料。