熔铝炉用耐火材料添加剂的研究现状
发布日期： 2020-03-04 13:59:58 阅读量（592） 作者：张红SaiedAfshar等研究了气相二氧化硅(气相白炭黑，fumedsilica)和BaSO4、CaF2、AlF3对浇注料抗铝合金侵蚀性能的影响。结果表明，气相二氧化硅的存在会降低材料的抗铝合金侵蚀性能。随着AlF3加入量由1%增加到7%，耐材的抗侵蚀性能逐渐提高，AlF3的存在促进了材料高温下莫来石的形成，但会有SiF4气体生成，属于有毒气体。BaSO4加入量为3.5%-7%时材料的抗侵蚀性能提高，这是由于高温下BaSO4与Al2O3和SiO2生成钡长石。但是当材料的处理温度高于1100℃时，钡长石不稳定发生分解，材料的抗侵蚀性能下降。CaF2加入量为3.5%时材料的抗侵蚀性能降低，试样被严重侵蚀，但当加入量增加到7%后，材料的抗侵蚀性能明显增加，而且抗侵蚀性能随着处理温度的提高而提高，这可能是因为高温下生成了钙长石，材料中莫来石含量随CaF2加入量增加而降低。CaF2和BaSO4混合添加后的抗侵蚀效果不及单一添加的效果。
陈勇等研究了不同添加剂对熔铝炉用防渗浇注料性能的影响，结果表明：加入1~3%的BaSO4时，浇注料的常温物理性能最好，抗铝液渗透也较好;在1000℃×3h或1300℃×3h处理后，由于BaSO4粒度小、活性大，部分发生了分解，浇注料抗铝液渗透性能变差;浇注料中加入铬刚玉和氮化硼时，抗铝液渗透效果较好，但成本较高;由于SiC高温下会氧化，抗渗透效果不好。
张艳丽在其文章中通过向Al2O3-SiO2质浇注料中添加BaCO3，生成了不易被铝液润湿的钡长石相及富含Ba的玻璃相，降低了材料的气孔率，减少了易与铝液反应的游离SiO2和莫来石的含量，从而显著改善了耐火材料的抗铝液侵蚀性能。
周矿民在其文章中提到一种抗铝渗透浇注料，采取的主要措施为：在浇注料中加入不与铝液润湿的组分，如SiC、Si3N4、BaSO4等;引入超微粉技术，使浇注料气孔微细化，透气度降低;提高原料的纯度，降低SiO2、K2O、Na2O含量。
张三华等发明了不被铝液润湿的高铝浇注料、熔融石英耐火浇注料、高铝可塑料。这些材料的主要特点为：采用BaSO4：Na3AlF6=4：1复合作为抗铝液润湿剂。在这种抗铝液润湿剂的存在下，制备出Al2O3含量从40%-90%的浇注料，均完全不被铝液润湿(850×72h),抗铝液渗透和侵蚀性能非常优异。Na3AlF6熔点为1025℃，通常用作电解铝的助熔剂，在高铝浇注料中可和BaSO4、SiO2和CaO等形成低熔点液相，促进浇注料中游离SiO2的捕获和浇注料在低温下的烧结，降低材料的显气孔率，显著提高浇注料的不被铝液润湿性。
（BaSO4）
总之，BaSO4作为抗铝液润湿剂应用最多，其作用原理的研究也较多，目前得到认可的作用原理是：BaSO4可以捕获浇注料中的游离SiO2，并和Al2O3生成钡长石和富含钡的液相，提高浇注料的抗侵蚀性能。但高温下(>1000℃)钡长石易分解，抗侵蚀性能变差。
Michaec等研究了加入稀土氧化物对硅酸铝耐火材料抗铝合金侵蚀性能的影响，结果表明：加入15%稀土氧化物的试样，铝合金渗透不到0.2mm，而不加稀土氧化物的试样渗透达5mm。表明稀土氧化物具可以显著提高耐火材料的抗侵蚀性能。我国稀土资源丰富，储量占世界总量的80%以上，混合轻稀土也比较廉价，因此，在我国采用混合稀土氧化物作为添加剂，提高耐火材料抗铝合金液侵蚀性能是可行的。
关于铝合金对耐火材料基质的侵蚀研究的较多，也找出了很多有效的添加剂，但是这些添加剂只能保护耐材的基质不被铝液侵蚀。通常浇注料成型之后经烘炉后直接使用，骨料并不会发生明显的相变，因而抗铝液润湿剂并不会影响骨料的抗侵蚀性能。为此，SaiedAfshar[51]等研究了铝合金对耐火骨料的侵蚀。结果表明，加入抗铝液润湿剂后，材料的侵蚀从骨料开始，骨料被侵蚀后的产物改变侵蚀区域合金的化学成分，使合金更易侵蚀耐材的基质，进一步导致周围的基质被侵蚀。基质的侵蚀程度取决于旁边骨料粒径的大小，骨料越大，基质的侵蚀越多。而且碱金属的存在会加剧铝合金液对耐火材料的侵蚀，材料侵蚀部分变为黑色，但显微结构并没有明显变化。骨料的致密化可以改善其抵抗铝合金的侵蚀性能。
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