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鋁鎂耐火澆注料是目前鋼包采用較為廣泛的尖端內(nèi)襯產(chǎn)品，國(guó)內(nèi)外耐火材料工作者對(duì)鋁鎂澆注料作了大量工作，主要從骨料、鎂砂、剛玉細(xì)粉及微粉、二氧化硅微粉等幾個(gè)方面介紹鋁鎂澆注料性能的影響因素。
01骨料的選擇
骨料在耐火材料中起骨架作用。鋁鎂耐火澆注料中使用的氧化鋁骨料主要有電熔氧化鋁、燒結(jié)氧化鋁以及天然礬土熟料。]研究了高鋁礬土熟料、高純度電熔剛玉以及電冶礬土剛玉對(duì)鋁尖晶石澆注料性能的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)以電熔高鋁剛玉為骨料的澆注料流動(dòng)性最好，而以礬土尖晶石澆注料的熱震穩(wěn)定性最差。從鋼包用鋁鎂澆注料的骨料選擇出發(fā)，研究了電熔白剛玉、棕剛玉和特級(jí)礬土熟料三種骨料對(duì)鋁鎂質(zhì)澆注料性能的影響，結(jié)果表明：棕剛玉骨料試樣的流動(dòng)性最好。熱震穩(wěn)定性方面以白剛玉骨料試樣好，其次是棕剛玉骨料試樣，礬土熟料骨料試樣最差。研究了用88級(jí)均化料代替88級(jí)高鋁料以及85級(jí)均化高鋁料代替88級(jí)高鋁料后的性能。指出只對(duì)3~1mm、1~0mm和細(xì)粉使用85級(jí)均化料去替代稍高品位的高鋁料具有更大的利潤(rùn)和可行性。
02剛玉細(xì)粉的選擇
剛玉細(xì)粉中的Al2O3的能和熔渣中的CaO反應(yīng)形成高熔點(diǎn)的CA2和CA6，同時(shí)富鋁尖晶石中由于存在著陽(yáng)離子缺陷能夠捕捉渣中的FeO、MnO生成(Mg,Fe,Mn)O·Al2O3，渣中的SiO2含量增加，渣的黏度增大，從而可以提高試樣的抗渣侵蝕和抗渣滲透性能。
研究了氧化鋁細(xì)粉對(duì)鋁鎂澆注料尖晶石生成的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，當(dāng)澆注料含活性氧化鋁，氧化鎂作為尖晶石形成的基底，從活性氧化鋁中可以得到充足的氧化鋁來(lái)通過(guò)擴(kuò)散生成富鎂尖晶石;另一方面，由于燒結(jié)氧化鋁并沒(méi)有很高的活性。當(dāng)氧化鋁和氧化鎂接觸時(shí)，需要互擴(kuò)散的時(shí)間，由于擴(kuò)散的接觸面積，這時(shí)生成富鋁尖晶石，抗渣性更好，同時(shí)燒結(jié)氧化鋁也比活性氧化鋁更便宜，因此使用燒結(jié)氧化鋁更好。而在鋁鎂澆注料中適量增加活性α-Al2O3微粉能夠提高試樣的致密度，從而提高澆注料的抗渣性能。制備了一種ρ-Al2O3結(jié)合的高純鋁鎂澆注料。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，與純鋁酸鈣水泥結(jié)合的澆注料相比，ρ-Al2O3結(jié)合的澆注料基質(zhì)更純凈，延長(zhǎng)了澆注料的使用壽命。
03尖晶石的配比
鎂鋁尖晶石化學(xué)式為MgO·Al2O3，理論含量為MgO28.3%，Al2O371.7%。合成鎂鋁尖晶石的配比即MgO/Al2O3的摩爾比直接影響生成鎂鋁尖晶石的性能。富鎂尖晶石通常MgO/Al2O3比大于1，結(jié)構(gòu)較為致密;而富鋁尖晶石晶內(nèi)氣孔較多。這可能與尖晶石生長(zhǎng)過(guò)程中MgO側(cè)、Al2O3側(cè)不同的生長(zhǎng)機(jī)理有關(guān)。實(shí)際生產(chǎn)中，合成尖晶石的MgO/Al2O3比應(yīng)根據(jù)其用途而定。富鎂尖晶石通常用作大型水泥窯的窯襯。富鋁尖晶石則常與Al2O3質(zhì)原料配合主要制造大、中型鋼包澆注料或預(yù)制件和鋼包透氣磚、座磚等特殊部位。而天然原料合成的礬土基尖晶石澆注料則主要用于小型鋼包澆注料。
04鎂砂含量
氧化鎂作為鋁鎂澆注料中原位生成尖晶石的主要原料，對(duì)試樣的強(qiáng)度、體積穩(wěn)定性、抗渣性以及熱震穩(wěn)定性能有著顯著的影響。另外由于MgO容易水化，鎂砂對(duì)試樣的施工性能也有顯著的影響。
研究了鎂砂細(xì)粉含量對(duì)鋁鎂澆注料抗渣性的影響。結(jié)果表明：隨著鎂砂加入量增加，試樣的抗渣侵蝕性能下降，抗渣滲透性能提高。但是當(dāng)加入鎂砂含量過(guò)多時(shí)，材料結(jié)構(gòu)變得疏松，導(dǎo)致抗渣性能的下降。研究了電熔鎂砂含量對(duì)不燒鋁鎂質(zhì)材料性能的影響，指出生成尖晶石的反應(yīng)起始溫度在1050℃，通過(guò)調(diào)節(jié)鎂砂顆粒的大小和加入量有效防止材料的剝落、鼓脹以及渣的滲透。從使用我國(guó)豐富的高鋁礬土資源以及中小型鋼廠的實(shí)際使用能力出發(fā)，采用山西孝義特級(jí)高鋁礬土熟料和電熔鎂砂為主要原料制備了Al2O3-MgO系耐火澆注料。研究表明基質(zhì)中增大鎂砂含量，可提高基質(zhì)的抗侵蝕能力，但澆注料的抗?jié)B透能力會(huì)下降。
05二氧化硅微粉
二氧化硅微粉對(duì)鋁鎂澆注料的性能有重要的影響，主要體現(xiàn)在：在鋁鎂澆注料中使用二氧化硅微粉可以顯著降低加水量，抑制鎂砂水化，增大流動(dòng)性，改善施工性能;加入硅微粉一方面會(huì)與試樣中的MgO、CaO、Fe2O3形成的低熔相(鈣長(zhǎng)石、鈣鋁黃長(zhǎng)石、鎂橄欖石以及鎂薔薇輝石)對(duì)試樣的高溫性能不利，但另一方面可以借此調(diào)節(jié)尖晶石反應(yīng)伴隨的體積膨脹以及加速尖晶石的形成反應(yīng)。
研究了硅微粉對(duì)高純鋁鎂系澆注料相組成變化及性能的關(guān)系。研究表明，硅微粉的加入量過(guò)多，高溫下液相會(huì)滲透到剛玉、方鎂石和尖晶石的晶?；蝾w粒間，會(huì)使?jié)沧⒘习l(fā)生過(guò)燒而導(dǎo)致龜裂、剝落的發(fā)生。另一方面加入硅微粉可以提高澆注料不同溫度下的冷態(tài)強(qiáng)度，并且能夠降低澆注料的殘余膨脹率。在不提高成本上基礎(chǔ)上，以特級(jí)礬土和電熔鎂砂為主原料，采用MgO-SiO2-H2O結(jié)合制備了礬土基鋼包澆注料，指出盡量減少硅微粉的加入量以不顯著提高澆注料加水量為準(zhǔn)。
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