由于水泥回转窑(特别大型干法回转窑)窑口段的耐火内衬不仅要承受水泥熟料的强烈冲刷和磨损，且随回转窑每转一周就要经受一次(加热——冷却)温度变化。所以要求窑口段耐火内衬具有良好的耐磨性及热震稳定性。目前，采用的电熔白刚玉基耐火烧注料，价格昂贵，且中温强度偏低，直接影响使用效果。本试验采用耐磨性较好、价格低廉的特级高铝矾土熟料为基本原料，制成低成本耐火浇注料，并改善浇注料的中温强度性能。另外，为了增加耐磨性和热震稳定性，在基料中还加入不同比例的Sic粉制成高铝质耐磨浇注料。
1.1 试验原料及其性能
试验用原料主要为山西阳泉特级高铝矾土熟料和连云港SiC粉，并添加6%的开封纯铝酸钙水泥结合剂，3%a-Al203微粉，1.5%的硅微粉和3%的软质粘土。其中主要原料的理化指标见表1。
表1 主要原料的理化指标
1.2 试样制备
试样级配控制见表2。试验中，外加少量的减水剂和金属铝粉，加7%的水搅拌混合后在160mm×40mm×40mm的模具中振动成型，养护24h后脱模，置于110℃×24h烘干。然后一部分试品分别于110℃×2h和1500℃×2h热处理。热震试验采用的试样是将浇注料振动成型成230mm×114mm×65mm的直形砖，烘干后经过1500℃×2h热处理。
表2 试样级配控制
1.3 性能测试方法
(1)显气孔率、耐压强度、抗折强度的测试。分别按照国标GB/T 2997-1982、GB/T 5072-1985、GB/T 3001-1982进行。
(2)耐磨性测试。使用喷沙法，其原理是利用高压气流携带1mm~1.5mm的SiC颗粒冲击试样表面，测量试样冲击前后的质量M前，M后，然后计算磨损率θ=100x(M前-M后)/M前和耐磨性=l/θ。磨损率θ大，说明试样耐磨性差。
(3)热震稳定性的测试。根据YB/T376.1-1995采用直形砖水急冷法，测定试样受热端面至破损一半的循环次数，由此判别其抗震性。
2 结果与讨论
2.1 铝酸钙水泥对浇注料耐磨性的影响
高铝质耐磨浇注料中所用结合剂——铝酸钙水泥质量的优劣直接影响其耐磨性。同一牌号的新旧水泥(新水泥指出厂不超过3个月，旧水泥指出厂超过1年以上)的初凝时间分别为65min和46rnin。用同一牌号的新旧水泥作为结合剂配制的浇注料，干燥后强度、耐磨性等指标相差较大，其中，用新水泥作结合剂的浇注料流动性好、强度高、耐磨性也好。而用旧水泥作结合剂的浇注料，耐压强度、抗折强度、耐磨性分别比前者下降52.6%、38.9%、45.7%，而且流动性差，凝结快。
2.2 减水剂对浇注料耐磨性的影响
在保证浇注料和易性的条件下，应尽量减少用水量，以防止加水量过大而导致其结构疏松、强度下降、耐磨性变差。同时，加水量过多时，铝酸钙水泥水化反应虽能生成CAH10，但会发生以下晶型转变过程：
CAH10→C2AH8 →C3AH6
A·aq—AH3
CAH10和C2AH8是介稳相，属六方晶系，其晶体呈片状或针状，互相交错重叠结合，可形成较强的结晶合生体。但转变为稳定的C3AH6和AH3，将使水泥石内游离水分及空隙体积大为增加，使晶体的结合变弱，因而导致水泥石结构疏松、强度降低、耐磨性变差。但水分过少会使水泥浆的流动性降低，也不易获得结构密实的水泥石。
因此为了降低用水量，提高浇注料的强度，在浇注料中加入占水泥用量1.0%~1.5%的减水剂，这样在获得同样和易性条件下，可减水14.5%〜17.5%，从而使其耐磨性提高35%左右。
2.3 SiC对浇注料耐磨性和热震性能的影响
SiC属于共价键化合物，强度大，耐磨性好，导热率高。在高铝质浇注料中引入SiC，得到的结果见图1。
图1 SiC对浇注料耐磨性能的影响
由图1可见，随着SiC加入量增加，经110℃x24h和1500℃x2h处理后的浇注料，其强度和耐磨性都有提高。其中前者是因加入的细度为0.044um的SiC粉能填补基质部分气孔，从而使结构更致密、强度提高，且SiC本身耐磨性较高，从而使浇注料的耐磨性提高;而后者主要是试样经过1500℃x2h热处理后，浇注料内部得以烧结，所以耐磨性得以提高。但对经1100℃x2h烧后的试样，SiC加入量为5%时其耐压强度和耐磨性存在一拐点，即掺量在5%之前强度和耐磨性随SiC掺量的增加而提高，但当掺量大于5%后则均随SiC掺量的增加而下降。这是因为SiC在高温氧化气氛中会发生氧化作用，即SiC+C02 — Si02 + C02而产物Si02能与α-Al203反应生成莫来石，产生体积膨胀，导致结构蔬松、显气孔率上升、强度下降，耐磨性也下降。
SiC在800℃〜1100℃之间的抗氧化能力比1300℃-1500℃时的低。因为在800℃~1100℃时，SiC氧化生成的Si02结构蔬松，起不到充分保护底材的作用，而在1100℃以上，尤其在1300℃~1500℃之间，其氧化作用显著，此时生成的Si02氧化层薄膜覆盖在SiC表面，阻碍了氧对SiC的进一步接触，所以抗氧化能力反而加强。当SiC加入量低于5%时，试样经过1100℃热处理后，其内层的1100℃本身的难烧结性未充分显现，尚不能影响浇注料的整体烧结，所以浇注料的耐压强度呈上升趋势;而当1100℃加入量超过5%时，SiC本身的难烧结性达到一定程度，导致浇注料整体烧结性变差。
浇注料的热震次数随SiC加入量的增加而提高(见图2)。根据热震因子R=P·γ/E·α(式中：P为材料强度，γ为材料的热导率，E为材料的弹性模量，α为材料的热膨胀系数)分析，SiC热导率γ高，而线膨胀系数α小。因此，当SiC加入到浇注料中，能够提高浇注料的抗热震性。特别当SiC加入量超过5%，由于SiC细度较细，在基质中形成连续相，能显著提高浇注料的热传导能力，使热震次数显著增多，从而使浇注料具有更好的热震稳定性。
图2 SiC加入量对热震性能的影响
2.4性能比较
将试验料和某厂使用的高铝质耐磨浇注料进行性能测试，其结果见表3。
表3 试验料和某厂性能指标
表中3的使用料为某厂日产4000t熟料干法回转窑窑窑口段使用的浇注料，经分析其主骨料是白刚玉，但料中CaO量较高，属普通水泥浇注料。与试验料相比，显然其线变化率较大，并且中温和高温耐压强度都较低，磨损率高，耐磨性差。
3结论
(1) 高铝质浇注料耐磨性与结合剂铝酸钙水泥的性能相关，新出厂的水泥拌制的浇注料耐磨性较好。
(2) 通过加入1.5%的减水剂可减少拌合水量，增加制品的密度，将耐磨性提高35%。
(3) 加入SiC细粉使高铝质浇注料经110℃×24和1500℃×2h处理后的耐磨性提高，但在1100℃×2h处理后其耐磨性随SiC加入量的增加是先增加后下降。
(4) 高铝质耐磨浇注料热震稳定性随SiC加入量的增加而增加，当加入量超过5%时热震次数增加明显。