耐磨耐火澆注料被廣泛地應(yīng)用在CFB鍋爐的各部位，要使它長(zhǎng)期有效地發(fā)揮耐磨耐火的作用，我們有必要從分析耐磨材料蝕損機(jī)理上改善其材料本身的綜合性能，而鋼纖維耐磨耐火澆注料，正是作為改善的產(chǎn)品一直在使用。
首先綜合循環(huán)流化床鍋爐運(yùn)行的經(jīng)驗(yàn)，耐磨耐火材料的蝕損形式主要是磨蝕和剝落。
磨蝕
磨蝕是指耐火材料表面的機(jī)械蝕損，它是由輥壓、摩擦、沖擊、含顆粒或不含顆粒的高速熱氣流、爐料或爐氣中的塵粒沖刷引起的。在循環(huán)流化床鍋爐運(yùn)行期間，爐內(nèi)煙氣側(cè)的耐磨耐火材料處于高速的爐料或飛灰之中。因?yàn)槟ノg是一種機(jī)械現(xiàn)象，因此保持耐磨耐火材料的機(jī)械強(qiáng)度是十分重要的。耐磨耐火材料的耐壓強(qiáng)度和抗折強(qiáng)度是影響材料耐磨系數(shù)的重要因素。
剝落
剝落是指因外力而非內(nèi)因?qū)е碌哪突鸩牧蠐p壞。下列原因可導(dǎo)致剝落：（1）啟停爐時(shí)溫度變化而引起的熱應(yīng)力：（2）鍋爐運(yùn)行過(guò)程中，變質(zhì)層和原始層之間所引起的結(jié)構(gòu)應(yīng)力：（3）機(jī)械應(yīng)力：（4）內(nèi)部氣壓誘導(dǎo)力。
熱剝落
當(dāng)耐火材料表面被加熱時(shí)，其內(nèi)部和表面之間就會(huì)產(chǎn)生大的溫度梯度，從而導(dǎo)致很大的應(yīng)力。材料內(nèi)部的溫度分布和溫度差的存在，導(dǎo)致應(yīng)力的變化，溫度梯度隨時(shí)間的變化也導(dǎo)致材料內(nèi)部應(yīng)力的變化。
比較加熱和冷卻時(shí)的應(yīng)力可知，當(dāng)材料被加熱時(shí)，材料表面產(chǎn)生壓應(yīng)力，而中心產(chǎn)生拉應(yīng)力。由于耐壓強(qiáng)度通常比抗折強(qiáng)度高好多倍。實(shí)際上，與加熱相比，材料冷卻時(shí)其表面更易產(chǎn)生裂紋。然而當(dāng)材料加熱時(shí)，由于材料表面背后產(chǎn)生拉應(yīng)力、壓應(yīng)力超過(guò)耐火材料的耐壓強(qiáng)度，將導(dǎo)致材料開(kāi)裂，所產(chǎn)生的開(kāi)裂將引起表面剝落。因此，突然加熱或冷卻會(huì)造成耐火材料意想不到的損壞，所承受的熱應(yīng)力不能超出其性能和形狀所允許的極限。
結(jié)構(gòu)剝落
使用期間，由于材料組成和礦相結(jié)構(gòu)改變而引起的性能變化，以及小的溫度差而引起的內(nèi)部應(yīng)力，會(huì)使耐火材料表面附近的變質(zhì)層發(fā)生結(jié)構(gòu)剝落。變質(zhì)成通常以薄的或厚的剝層或剝片狀剝落。耐火材料表面過(guò)熱產(chǎn)生的液相形成玻璃質(zhì)層或致密層。由原始層和變質(zhì)層交界處附近的收縮和溫度變化而引起的應(yīng)力增加會(huì)導(dǎo)致材料開(kāi)裂和損毀。
機(jī)械剝落
機(jī)械剝落時(shí)一中作用于爐襯局部的非均勻機(jī)械力而導(dǎo)致的應(yīng)力集中所造成的破壞現(xiàn)象。這種剝落是由于不同耐火材料間以及不同金屬結(jié)構(gòu)間的熱膨脹差異造成的損壞。機(jī)械剝落通常與不合理的爐襯設(shè)計(jì)和不合理的膨脹縫有關(guān)，一般與耐火材料性質(zhì)無(wú)關(guān)。
鋼纖維耐磨耐火澆注料的性能
根據(jù)以上分析，要提高循環(huán)流化床鍋爐用耐磨耐火澆注料的綜合性能以延長(zhǎng)其使用壽命，應(yīng)主要考慮提高其機(jī)械強(qiáng)度、抗磨損性以及抗剝落性能。
鋼纖維增強(qiáng)的原理
試驗(yàn)研究表明，在澆注料中添加合適的鋼纖維可以延長(zhǎng)其使用壽命，基本原因是，鋼纖維能阻止耐火內(nèi)襯因劇烈機(jī)械沖擊和熱沖擊而造成的裂紋擴(kuò)展和剝落的產(chǎn)生。雖然在耐火澆注料中添加鋼纖維會(huì)增加耐火材料的成本，但選擇合適的耐火材料比成本更重要。添加鋼纖維有助于提高內(nèi)襯材料的抗折強(qiáng)度，使其從突然損壞到緩慢損壞，因?yàn)殇摾w維有助于長(zhǎng)時(shí)間地把耐火材料中的裂紋兩面拉在一起。
鋼纖維的特性
選擇適當(dāng)?shù)膭傁聻閮?nèi)主要考慮鋼纖維內(nèi)特殊元素的抗氧化能力以及鋼纖維所能承受的長(zhǎng)期使用溫度。
此外，鋼纖維的尺寸也是影響澆注料性能的重要因素。實(shí)踐證明，縱橫比較大可以有較好的增強(qiáng)作用，但耐火材料中使用的耐火纖維的長(zhǎng)度設(shè)計(jì)上有一定的界限。
根據(jù)循環(huán)流化床鍋爐燃燒特點(diǎn)及爐內(nèi)溫度分布特點(diǎn)，爐內(nèi)耐磨耐火澆注料中可添加330、310、304、309、446或406等類型合金鋼纖維中的任何一種，用于爐膛、旋風(fēng)分離器區(qū)域、旋風(fēng)分離器出口煙道、回料器、冷渣器等部位。
循環(huán)流化床鍋爐用的耐磨耐火澆注料，適量地加入合適的鋼纖維可以提高其綜合性能，特別是抗磨蝕和抗剝落的能力。
