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鎂質(zhì)澆注料不污染鋼水，抗堿性爐渣侵蝕，在鋼鐵冶金工業(yè)中有著廣闊的應(yīng)用前景。但鎂質(zhì)澆注料強(qiáng)度低，熱膨脹系數(shù)大，抗熱震性和抗渣滲透性差，這限制其應(yīng)用。研究表明，通過引入AL2O3、Cr2o3、ZrO2、TiO2、氮化硅鐵等，可改善鎂質(zhì)澆注料的抗熱震性和抗渣滲透性等性能。鎂橄欖石是一種貯量大，成本低的耐火原料。在鎂質(zhì)澆注料中加入鎂橄欖石，既能降低澆注料的原料成本，又有望改善澆注料的抗渣滲透等性能。為此，研究了鎂橄欖石加入量對鎂質(zhì)澆注料性能的影響。
1、實(shí)驗(yàn)
1.1 原料
主要原料有：粒度8~ 5、5 ~3、3 ~1和≤1 mm的燒結(jié)鎂砂顆粒和鎂橄欖石顆粒，粒度≤0.074 mm的高純鎂砂細(xì)粉，SiO2微粉，減水劑磷酸鹽。主要原料的化學(xué)組成見表1。
表1主要原料的化學(xué)組成
1.2試樣制備
按表2所示的配比配料，干混均勻后，加人占干料質(zhì)量4%的自來水?dāng)嚢杈鶆?，然后振?dòng)澆注成尺寸為40 mmx40mmx 160 mm的條狀試樣以及外部尺寸70mmx70mmx 70 mm、內(nèi)孔尺寸為φ30mm X35mm的坩堝試樣。自然養(yǎng)護(hù)24h后脫模，在110℃烘干24h。部分干燥后條狀試樣分別在1000和1500℃保溫3h熱處理。
表2 試樣配比
1.3性能檢測
按YB/T 5200- -1993檢測試樣的顯氣孔率和體積密度，按YB/T 5203- -1993檢測試樣的線變化率，按YB/T 5201-1993檢測烘干及熱處理后條狀試樣的常溫耐壓強(qiáng)度和常溫抗折強(qiáng)度，按GB/T 3002- -1982 檢測110℃干燥24 h后試樣的高溫(1450℃ 0.5 h)抗折強(qiáng)度。
在烘干后坩堝中加入40g中間包渣(渣中 CaO、MgO、Fe2O3、AL2O3、SiO2、CaF 和灼減的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為24.18%、25.02%、7.41%、19.02%、20.18%、3.64%和0.55%)，在 1550℃熱處理3h，沿坩堝孔軸線切開，觀察坩堝被侵蝕和滲透的情況，測量其侵蝕面積和滲透面積，并計(jì)算其侵蝕指數(shù)和滲透指數(shù)(試樣M1、M2、M3的侵蝕面積或滲透面積占試樣M0侵蝕面積或滲透面積的百分比)。
2 結(jié)果與分析
2.1 常規(guī)性能
烘干及不同溫度熱處理后試樣的常規(guī)性能見表3。由表3可以看出
表3 試樣性能
紋石排出結(jié)晶水，使試樣的顯氣孔率增大，體積密度減小。1000℃熱處理后試樣均表現(xiàn)為膨脹，膨脹率逐漸減小;1500℃熱處理后試樣均表現(xiàn)為收縮，收縮率逐漸減小。這可能是由于鎂砂的膨脹系數(shù)大于鎂橄欖石的，1 000℃熱處理后隨著鎂橄欖石量增加，線膨脹率減小;另外，鎂橄欖石中蛇紋石分解后產(chǎn)生的MS和MgO在1450℃能生成M2S,體積膨脹，抵消了部分收縮，使得1500℃熱處理后收縮率減小。
2.2 顯微結(jié)構(gòu)
高溫抗折試驗(yàn)后試樣M0和M3斷面的SEM照片分別見圖1和圖2。由圖1(a)可以看出，試樣發(fā)生的是沿晶斷裂，顆粒間結(jié)合不夠致密;由圖1(b)可以看出，試樣顆粒之間結(jié)合程度都不高，有明顯的裂隙存在。
圖 1 高溫抗折試驗(yàn)后試樣M0斷面的SEM照
圖 2 試樣M3高溫抗折后顯微結(jié)構(gòu)照片
由圖2(a)可以看出，試樣以穿晶斷裂為主，顆粒間結(jié)合緊密;由圖2(b)可以看出，鎂橄欖石之間直接結(jié)合程度大。
比較圖1和圖2可知，試樣M3中鎂橄欖石的晶粒尺寸明顯大于MO的。這主要是由于鎂橄欖石中含有較多的氧化鐵，起到了促進(jìn)燒結(jié)的作用。
2.3 抗渣性能
抗渣試驗(yàn)后坩堝剖面照片見圖3,試樣的侵蝕指數(shù)和滲透指數(shù)見圖4?？梢钥闯觯弘S著鎂橄欖石
加入量的增加，澆注料的抗渣滲透性呈先變好后變差的變化趨勢，以鎂橄欖石加入量為16% (w)時(shí)為最好;抗渣侵蝕性則逐漸變差。隨著鎂橄欖石加入量的增多，試樣中SiO2的量增大，SiO2容易與渣反應(yīng)，因此試樣的抗渣侵蝕性變差。SiO2與渣反應(yīng)后提高了渣的黏度，使試樣的抗渣滲透性能變好;但試樣的顯氣孔率也隨著鎂橄欖石加入量的增多而增大，當(dāng)鎂橄欖石加人量超過16% (w)后，顯氣孔率增大對抗渣滲透性的負(fù)面影響超過了渣黏度升高對抗渣滲透性的正面影響，最終導(dǎo)致試樣的抗渣滲透性逐漸變差。
圖3抗渣試驗(yàn)后試樣剖面照片
圖 4鎂橄欖石加入量對抗渣性能的影響
3、結(jié)論
隨著鎂橄欖石加入量的增大，澆注料烘干后體積密度減小，顯氣孔率變小，強(qiáng)度增大;1 000和1500℃熱處理后，澆注料體密減小，顯氣孔率增大，強(qiáng)度增大，抗渣侵蝕性降低，抗渣滲透性以鎂橄欖石加入量為16%(1)時(shí)最好。
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