幾乎在所有的應(yīng)用領(lǐng)域,不定形耐火材料所占的份額都持續(xù)增加。然而,某些應(yīng)用領(lǐng)域仍專屬于定型制品。所謂的功能耐火材料就是典型的例子,在此領(lǐng)域定型耐火材料占統(tǒng)治地位。例如,功能耐火材料在連續(xù)鑄鋼過程中起到控制鋼流的作用。在其它的應(yīng)用領(lǐng)域,尚未開發(fā)出高質(zhì)量的不定形耐火材料,因此定型制品仍是首選。在大多數(shù)使用堿性耐火內(nèi)襯的場合(白云石磚、鎂磚、鎂碳磚、鎂鉻磚),都會優(yōu)先使用定型耐火材料。這些材料屬于轉(zhuǎn)爐的內(nèi)襯,鋼包的渣線磚,電爐的爐墻,水泥回轉(zhuǎn)窯的燒成帶和過渡帶,冶煉有色金屬(銅、鉛、鋅等)的爐襯等。通常,傳統(tǒng)習(xí)慣起著決定性的作用,這就是為什么定型制品仍然用于按照傳統(tǒng)設(shè)計的爐子內(nèi)襯。
近來,不定形耐火材料不僅用來制造新的不定形耐火內(nèi)襯,而且被大量地用作修補和維護服役中的耐火內(nèi)襯。不定形耐火材料有多種施工方法,包括有振動和無振動(自流料)的澆注、噴補、搗打和壓入。一些施工方式已經(jīng)成為并且將持續(xù)成為不定形耐火材料的主要施工方式。按照傳統(tǒng)方法,不定形耐火材料被用作傳統(tǒng)電弧爐的爐底(堿性耐火材料)、炮泥、高爐出鐵溝和一些修補和維護的材料。在某些場合,形狀復(fù)雜的制品已經(jīng)被不定形耐火材料所替代,因而產(chǎn)生了復(fù)合內(nèi)襯。垃圾焚燒爐就是一個例子。
不定形耐火材料實際上是形成了無接縫的內(nèi)襯,在使用時已經(jīng)是確定的形狀。有關(guān)澆注料的擴展應(yīng)用的一個典型例子是鋼包上所使用的不定形耐火材料內(nèi)襯的發(fā)展。原則上,鋼包內(nèi)襯可以分為不定形耐火材料或定型制品,材質(zhì)為高鋁質(zhì)(中性)或堿性。用澆注料制得的不定形內(nèi)襯主要局限于高鋁質(zhì)材料,定型制品可以是中性或堿性材料。已經(jīng)進行了大量工作以努力開發(fā)堿性澆注料,但至今為止還沒有在鋼包上成功使用堿性澆注料的報道。主要的問題是鎂砂易于水化,必須選擇新的結(jié)合劑。
在定型制品中,針對鎂磚的某些負面性能如熱膨脹率高、抗渣侵蝕性差等,在組分中加入了碳。鎂質(zhì)澆注料中碳的有效加入量還沒有合理地確定,這是一個制約MgO-C澆注料廣泛和成功運用的因素。然而,隨著高性能的低水泥和超低水泥澆注料的開發(fā),不定形內(nèi)襯已經(jīng)在鋼包上取得了越來越重要的地位。高鋁質(zhì)澆注料以及包襯更換技術(shù)已成為一種廣泛使用的技術(shù)。在新砌筑好的鋼包服役一次后,包襯內(nèi)表面可以使用機械化方法進行清除,在損壞的表面上可以澆注一層新的澆注料。這個程序可以重復(fù)進行好多次。與最初的砌筑全新包襯技術(shù)相比,實行包襯更換技術(shù)的鋼包材料的消耗量為40%~50%,這意味著這項技術(shù)可以節(jié)約50%~60%的爐襯材料。與磚襯相比,不定形耐火材料作為內(nèi)襯的好處可以歸納如下:減少砌筑的人力和時間,提高鋼包的利用率。由于減少服役中的鋼包數(shù)量,因此降低了耐火材料的消耗和費用。
不定形耐火材料在窯爐的維護中起著重要作用,這是因為可以在最短的停工期內(nèi)實現(xiàn)大規(guī)模的修補,在某些情況下甚至可以在操作過程中實現(xiàn)修補。對內(nèi)襯的系統(tǒng)修補可以使窯爐的使用壽命得到延長。對吹氧轉(zhuǎn)爐的堿性內(nèi)襯(MgO-C磚)的修補即是一例。使用堿性混合物料進行有規(guī)律的噴射,同時精確控制渣的生成,濺渣護爐可以使內(nèi)襯的壽命提高到20000爐次以上,而噸鋼耐火材料的消耗可以降低至1kg以下。
當(dāng)選擇使用不定形耐火材料內(nèi)襯還是傳統(tǒng)的磚襯時,不定形耐火材料的快速施工(使用新的結(jié)合劑)以及干燥和加熱時間的縮短所帶來的優(yōu)勢將起到重要作用。在很多情況下,原材料占據(jù)了最終產(chǎn)品價格的最大部分(可達60%),因為原料對產(chǎn)品的性能有著巨大的影響,這就排除了使用廉價原材料的可能性。從這個觀點出發(fā),由于原料在不定形耐火材料中占有主要地位,所以不定形耐火材料的使用會帶來無可非議的經(jīng)濟效益。持續(xù)改進質(zhì)量和施工快速化、簡單化最終都會讓使用更經(jīng)濟化??梢哉J為,不定形耐火材料和定型耐火材料的不同比例將會持續(xù)增長。新型不定形耐火材料的深入研發(fā)和施工砌筑技術(shù)的創(chuàng)新,以及預(yù)制件技術(shù)都會維持這種趨勢。