刚玉-尖晶石透气砖的研究发展及原料对其性能的影响
发布日期： 2019-12-05 11:14:42 阅读量（582） 作者：张红
刚玉尖晶石材料体系是近几年发展起来的新品种，由于其良好的高温性能而得到了广泛应用。先后在日本等国得到普及和重视。我国对于这一新型的钢包用材料体系也越来越重视。随着耐火枓料的技术进步及炼钢工艺对耐火材料要求的提高，刚玉-尖晶石体系已被用于钢包中使用条件苛刻的部位，如包底冲击区、RH管、透气砖系统等，而且具有良好的性能和高的使用寿命。由于钢包透气砖的损毁主要有熔损、剥落所引起的物理蚀损以及渣和钢水的渗入所造成的化学侵蚀，而刚玉-尖晶石材料体系具有良好的抗渣侵蚀性和优良的耐剥落性能，可以很好地抵制上述蚀损，为此，国内外很多研究人员对刚玉-尖晶石材料体系这一新型的钢包用材质做了大量的研究实验，以期利用这一新型的钢包用材质研制出一种性能优良的钢包透气砖，从而适应现代炼钢工艺对钢包透气砖日益提高的要求。
1)刚玉-尖晶石体系抗侵蚀机理的研究
刚玉质耐火材料因为其具有较好的稳定性以及其与钢水有较大的润湿角，而备受专家们的青睐，所以，很早以前就作为原料在耐火材料工业上应用。刚玉质浇注料的抗渣性和抗热震性均不理想，而尖晶石材料具有良好的抗渣侵蚀性，BinNagai等研究了铝-尖晶石质浇注料抗渣渗透的机理，张殿军，王会先用不同碱度的精炼渣对刚玉-尖晶石浇注料的侵蚀行为进行了研究，刚玉-尖晶石浇注料抗侵蚀机理可作如下简要概括：渣中的FeO和镁铝尖晶石反应形成(Fe、Mg)O·Al2O3固溶体，CaO和AI2O3反应形成高熔点的CaO·6Al2O3熔点1700℃)，由于这些反应，改变了渣的组成，使得渣的粘度提高，从而抑制渣进一步向浇注料渗透。
2)尖晶石对刚玉-尖晶石体系性能影响的研究
二十世纪九十年代中期日本开始研究了尖晶石种类及工艺因素对高纯尖晶石浇注料性能的影响，并在实际应用中取得了很好的效果。日本的山村隆通过向铝制浇注料中添加尖晶石，很好地解决了铝-尖晶石浇注料的抗剥落问题，尖晶石的加入量对刚玉-尖晶石浇注料的性能的影响，在确定尖晶石的最佳添加量时，还需考虑基质中尖晶石与氧化铝的比例，其考虑的基点是既要有与CaO反应形成高熔点的CaO·6Al2O3的足够的氧化铝，又要有足以固熔FeO的尖晶石，从这一点出发，基质中尖晶石与氧化铝之比以1:2~2:1为宜.
大量中外研究表明，刚玉-尖晶石浇注料中添加10%~30%的尖晶石，可以使透气砖抗渣的侵蚀和渗透性都得到很大改善，熔渣的侵蚀深度可达到非常小的程度。
3)刚玉骨料对刚玉-尖晶石体系性能的影响
以刚玉-尖晶石体系为基础制成的钢包透气砖，不同的刚玉骨料对其热震稳定性具有明显的影响，当体系中基成组成相同时，不同的刚玉骨料对热震稳定性的影响顺序为：烧结板状刚玉与适量电熔致密刚玉配合<烧结板状刚玉<白刚玉<电熔致密刚玉。电熔致密刚玉以工业氧化铝为原料，配以辅料在电炉中经高温熔融而成。外观呈灰黑色，显微结构致密、无气孔、有极少量的玻璃相和单质硅，具有高颗粒强度及抗侵蚀性能。主要用于冶金工业作耐火捣打料、浇注料的骨料。也是制作长水口、滑板和各种刚玉制品的优质原料;白刚玉是以优质氧化铝粉为原料，经电熔提炼结晶而成，Al2O3的含量高于98.5%以上，它的硬度略高于棕刚玉，韧性稍低、纯度高、耐酸碱腐蚀、耐高温1750℃以上，热稳定性好。存在粗大的气孔，孔径尺寸在0.1-0.4mm晶体内有少量β-Al2O3存在;板状刚玉是一种纯净的、不添加如MgO、B2O3等任何添加剂而烧成收缩彻底的烧结刚玉，具有结晶粗大、发育良好的α-Al2O3晶体结构。板片状晶体结构内有许多孔径在几微米甚至十几微米的气孔，晶体内有少量β-Al2O3存在，气孔率与电熔刚玉大体相当，纯度高，体积稳定性好，极小的重烧收缩，用以生产的耐材或浇注料高温处理后具有良好的热震稳定性和抗弯强度。而烧结板状刚玉与电熔致密刚玉配合的热震稳定性最好的原因，可能是二者的热膨胀特性有所不同所致。复合加入时，高温下产生的微裂纹增韧机制，缓冲了热应力，使热震稳定性得到改善。
4)水泥和微粉对刚玉尖晶石体系性能的影响
铝酸钙水泥的胶凝作用是浇注料常温强度的主要来源，铝酸钙水泥对刚玉基浇注料性能的影响且受到人们的关注。氧化铝的最佳加入量为4%~8%，不仅改善了浇注料流动性能外，还有利于提高堆积密度，改善浇注料的组织结构;纯铝酸钙水泥能使材料在使用过程中高温区域和中温区域强度提高，耐压强度比达到最小，渣的侵润程度也达到最小，从而提高浇注料的耐结构剥落性。刚玉-尖晶石浇注料中加入适量的微粉，由其本身分散度和比表面积增大，可以有效地参与反应，添加硅微粉会产生高温体积收缩，使试样的高温强度升高，但硅微粉的引入会明显降低浇注料的抗侵蚀性能。而添加少量的尖晶石微粉并同时添加充分的氧化铝微粉可进一步促进富铝尖晶石的生成，从而强化了尖晶石对FeO侵润的抑制作用。活性氧化铝微粉能促进烧结，通过与水泥、尖晶石及渣的反应，改善基质结构，使浇注料强度和抗渣渗透能力提高。
相关阅读
免责声明：
本站部分文章来源于互联网，编辑转载目的在于传递更多信息，并不代表本网赞同其观点核对其真实性负责。
如涉及作品内容、版权和其他问题请书面发函至本公司，我们将在第一时间处理。
