影响低水泥铝镁质耐火浇注料性能的因素
发布日期： 2018-03-22 09:44:52 阅读量（672） 作者：影响低水泥铝镁质耐火浇注料性能的因素主要有电熔镁砂粉、SiO2超微粉、铝酸盐水泥、耐火骨料等原材料的性能。具体如下：
1. 电熔镁砂粉
图1为镁砂粉用量对镁铝质浇注料强度和显气孔率的影响。镁砂粉粒度小于0.5mm。 试样经过1600°C，3h烧后，检验其性能。从图中看出，随着镁砂粉用量的增加，显气孔率增大，耐压强度有个最大值。即当镁砂粉用量大于6%时，强度显著降低，显气孔率急剧增大。因为镁砂粉用量大，高温下与Al2O3反应生成的MA多，伴随的体积膨胀也大，致使浇注料的抗渣渗透能力降低，结构热剥落提高。为获得其良好的性能，镁砂粉用量一般为2%~6%。
图1镁砂粉用量对镁铝质浇注料强度和显气孔率的影响
1 一1600℃烧后耐压强度;2一 1600℃烧后显气孔率
图2为镁砂粉粒度对浇注料强度和烧后线变化的影响。镁砂粉用量为7%， SiO2超微粉用量为0.5%。试样经过1600℃，3h烧后，检测其性能。从图中看出，随着镁砂粒度的增大，耐压强度和烧后线膨胀有降低的趋势。镁砂粉粒度为0~ 0.033mm时，因能较迅速的与Al2O3反应形成MA，并伴有体积膨胀，也强化了基质，故烧后强度和线膨胀均较大。镁砂粉粒度小于0.076mm和小粒镁砂粒混用，因系逐步形成MA，故烧后强度和线膨胀均较小，其高中温强度比也降低，有利于浇注料抗热震性的提高。
图2镁砂粉粒度对镁铝质浇注料强度和烧后线变化的影响
1—1600℃烧后耐压强度；2—1600℃烧后线膨胀
应当指出，钢包耐火浇注料内衬是在高温和降温的周期循环下使用的。用的镁砂粉过细，形成的MA较快且较集中，导致内衬剧烈膨胀和后期过烧结，对浇注料的使用是不利的。当采用超微粉、细粉和小颗粒的混合镁砂粉时，钢包浇注料能逐渐而均衡的形成尖晶石，持续的伴有体积膨胀并保持良好的抗热震性，同时也能抑制高温下的过烧结，提高钢包的使用寿命。
图3为混合镁砂粉浇注料强度和烧后线变化与温度的关系。混合镁砂粉的用量为7%，uf-SiO2用量为0.5%。从图中看出，随着加热温度的升高，烧后耐压强度和线膨胀也增大，1200〜1500℃之间尤为明显，说明形成的尖晶石较多。另外，高中温强度比也较低，即有较好的抗剥落性。
图3 混合镁砂粉浇注料强度和烧后线变化与温度的关系
1—耐压强度;2-—烧后线膨胀
2. SiO2超微粉
图4为uf-SiO2用量对浇注料烧后线变化的影响。硅灰中SiO2为92%，粒度小于2μm的占75%且全部小于5μm。图中曲线1的浇注料含氧化镁8%，曲线2的为6%。 浇注料中，MgO + Al2O3的合量大于97%。试样经过1500°C，3h烧后，检测其线变化。从图中看出，随着uf - SiO2用量的增加，浇注料的烧后线变化率降低;同时，浇注料中MgO含量高，烧后线膨胀大，反之则小。根据钢包耐火浇注料的使用实践，其烧后线变化一般控制在 + 0.3% ~ + 1.5%之间，因此uf-SiO2用量≤1.5%。考虑到其他因素，uf-SiO2用量一般为 0.5% ~ 1.0%。
图4uf-SiO2用量对浇注料烧后线变化的影响
1、2一MgO含量分别为8%和6%
3. 铝酸盐水泥
在钢包耐火浇注料中，一般选用Ca-70水泥或Ca-80水泥作结合剂。在小型钢包 上，也有时选用Ca-50水泥作结合剂，其成本降低约90%。水泥作用主要是提供浇注料的施工强度和低温强度，在高温下因Al2O3与CaO反应形成CA6和CA等高熔点矿物，有利于提高其性能。但是，水泥本身的杂质和过多形成CA6，对其浇注料也是不利的。
图5为水泥用量对浇注料抗渣性和烧后线变化的影响。混合镁砂粉，浇注料中MgO为7%，SiO2超微粉为0.5%，Ca-70水泥、α- Al2O3和刚玉粉作耐火粉料，其骨料为刚玉。抗渣试验为坩埚法，装25g转炉终渣m(CaO/m(SiO2)为3.15,试验温度为1600℃, 保温3h试样经1500℃，3h烧后，检测其烧后线变化。从图中看出，随着水泥用量的增加，对浇注料抗渣侵蚀性影响较小，而对其烧后线变化和抗渣渗透性影响较大。当水泥用量为 2%〜4%时，其烧后线膨胀较平缓，一般为1.65%〜1.80%之间，抗渣渗透性较好，渣渗透面积损失率一般为8.8% ~ 10.8%。
图5 水泥用量对浇注料抗渣性和烧后线变化的影响
1—烧后线膨胀;2—抗渣渗透性;3—抗渣侵蚀性
根据资料报道，从岩相分析可知，随着水泥用量的增加，形成的尖晶石衍射强度不断降低，其晶格常数呈现增大的趋势，即MA的生成量趋于减少，同时Al2O3向尖晶石的固溶也随之减少;CA6等高熔点矿物，随着水泥用量的增加而大量形成，表现为衍射强度急速增大。 基于上述两个原因，使钢包耐火浇注料的高温体积膨胀增大，烧后线膨胀也随之增大。但是，水泥用量少，形成的CA6少。水泥用量大，CA6的形成又抑制了 MA的生成。所以，在该浇注料中，水泥用量有个最佳值，一般为2%~ 4%。
4. 耐火骨料
耐火骨料是耐火浇注料组织结构中的主体材料，用量约为70%，起骨架作用，也影响其物理力学和高温使用性能，对钢包耐火浇注料尤为明显。因此，应根据实际情况和技术配方要求，合理选择耐火骨料的品种、临界粒径及颗粒级配，以获得高技术钢包耐火浇注料。
在基质组成相同的情况下，采用不同品种的耐火骨料制成耐火烧注料，其骨料与基质料的质量比为7:3。表1为浇注料用耐火骨料的理化性能。从表中看出，棕刚玉的体积密度较大、吸水率低，颗粒边角圆滑且致密，故拌料在相同流动度时需水量较少;特级矾土熟料的体积密度较小，吸水率居中，颗粒有棱角、鲕状且气孔较多，故拌料时需水量较大;白刚玉体积密度居中，吸水率大，颗粒多棱角且有缩孔，故拌料需水量最大。
表1 浇注料用耐火骨料的理化性能
表2为耐火骨料品种对浇注料性能的影响。从表中看出，棕刚玉、白刚玉和特矾配制的耐火浇注料，其体积密度依次递减;随着加热温度的升高，浇注料的体积密度递减，只有特矾和棕刚玉配制的浇注料，在1600℃烧后的体积密度大于烘干的体积密度;浇注料的抗折强度则随之不断增大，白刚玉的增大较少，特矾的增大较多，棕刚玉的居中;随着烧结温度(即1100℃)的升高，白刚玉骨料配制的浇注料，其烧后线膨胀增大，在1100 ~1400℃之间，因形成较多的尖晶石等矿物，烧后线膨胀急剧增大。在1400 ~ 1600℃之间，该 料含杂质较少，故烧后线膨胀持续而平稳的增加，到1600℃仍约有2%的线膨胀;棕刚玉和特矾骨料配制的浇注料，其变化规律基本相似，1400℃烧后线膨胀最大。到1600℃烧后，因特矾中SiO2含量及R2O含量最高，产生较多的液相量，抵消了生成MA和CA6伴随的体积膨胀，故该种料呈现为烧后线收缩，对钢包耐火浇注料的使用是不利的。这也是采用特矾或 I矾作钢包耐火浇注料时，需添加较多的镁质材料的缘故;棕刚玉骨料浇注料的1600℃烧后线变化，在两者之间，其烧后线膨胀为0.62%。
表2耐火骨料品种对浇注料性能的影响
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