以微孔刚玉-尖晶石骨料替代刚玉骨料制备刚玉-尖晶石浇注料

为提高钢包工作衬用刚玉-尖晶石浇注料的保温性能,以微孔刚玉-尖晶石骨料部分或全部替代同粒级的烧结刚玉骨料,制备了刚玉-尖晶石浇注料,对比研究了不同骨料对浇注料的体积密度、气孔率、力学强度、热导率、抗渣性等的影响。结果表明：采用微孔刚玉-尖晶石骨料部分或全部替代同粒级的烧结刚玉骨料制备的刚玉-尖晶石浇注料,其体积密度和热导率均明显降低,抗渣性能与传统烧结刚玉骨料制备的浇注料相当。将其用于钢包工作衬,有助于钢包减重,提高钢包保温性能。     

骨料对铝镁质浇注料性能的影响

研究了白刚玉、棕刚玉及矾土熟料三种骨料对铝镁质浇注料性能的影响。结果表明棕刚玉骨料浇注料和矾土熟料骨料浇注料具有较好的流动性、高温烧结性和抗渣性,但它们的热震稳定性都较差。     

镁砂颗粒加入量对高纯铝镁浇注料性能的影响

为了降低刚玉-尖晶石浇注料的原料成本,以粒度8~5 mm的烧结镁砂等量取代刚玉浇注料中8~5 mm的板状刚玉,取代量(w)分别为0、10%、15%、20%、30%,经配料、混练、成型、干燥后,分别在1 000和1 500℃保温3 h热处理,检测干燥及热处理后试样的致密度、常温强度,热处理后试样的线变化率,干燥后试样的高温抗折强度和抗渣性能,并按最佳配方生产钢包座砖预制块进行了现场应用试验。结果表明:1)随着镁砂颗粒加入量的增加,烘干后试样的体积密度减小,显气孔率略有增大,强度变化不大且没有明显的规律;1 000和1 500℃保温3 h热处理后线变化率增大,体积密度减小,显气孔率增大,强度下降,高温抗折强度减小;抗渣侵蚀性和抗渣渗透性变差,但在镁砂颗粒加入量为10%(w)时并未明显下降。2)镁砂颗粒加入量为10%(w)的浇注料在工业应用试验中取得较满意的效果,并且每吨浇注料的原料成本下降约300元。     

粒度组成对铝镁浇注料基质性能的影响

以电熔白刚玉细粉(≤0.088mm和≤0.047mm)、活性α-Al2O3微粉(d50=2.4μm)、电熔镁砂细粉(≤0.088mm)、CA-80水泥和SiO2微粉作为铝镁浇注料的基质部分,三聚磷酸钠为外加剂,加水共混后,振动成型为25mm×25mm×125mm的试样。自然养护24h后脱模,分别经110℃24h、1400℃3h和1600℃3h热处理。采用跳桌法研究粒度组成对基质浆体流动性的影响,按国标测量烧后试样的线变化率、显气孔率、体积密度和常温强度,并借助XRD、SEM和压汞仪研究粒度组成对基质常温物理性能和处理温度对基质中微孔孔径的影响。结果表明:(1)粒度组成对基质浆体流动性有较大影响,适当降低≤0.088mm白刚玉细粉含量能提高浆体流动性;α-Al2O3微粉的加入量为7.8%时浆体流动性最好。(2)随较细白刚玉细粉(≤0.047mm)含量的增加,1600℃处理后试样的线收缩增大;随α-Al2O3微粉加入量的增加,试样线收缩增大,试样的强度先增大后减小。(3)处理温度从1400℃升至1600℃时,试样内微孔孔径由2μm增大至3.5μm左右。     

不同种类再生刚玉对刚玉浇注料性能的影响

分别以板状刚玉、钢包再生刚玉、精炼炉再生刚玉为骨料,以板刚玉(≤0.074 mm)α-Al2O3微粉(D50=1.8 μm)、纯铝酸钙水泥及外加剂等原料为基质制作刚玉浇注料,研究了不同种类再生刚玉对刚玉浇注料性能指标的影响.结果表明:钢包再生刚玉及精炼炉再生刚玉的加入,导致刚玉浇注料的气孔率增大,体积密度、常温强度减小,抗渣性下降等.     

不同轻质骨料对高铝浇注料性能的影响

为了提高轻质高铝浇注料的中高温强度,降低加热永久线变化,研究了体积密度分别为1.54、1.42g·cm-3的2种轻质高强微孔矾土骨料以及体积密度为1.53 g·cml的普通轻质高铝骨料对轻质浇注料110℃24 h烘干、1000℃3h和1400℃3h烧后性能的影响.结果表明:110℃ 24h烘干后,利用体积密度为1.54 g·cm-3的微孔轻质骨料和1.53 g·cm-3的普通轻质高铝骨料所制备的浇注料的体积密度均为1.80g·cm-3左右,轻质骨料体积密度越低,利用其所制备的浇注料体积密度越低,显气孔率越高;轻质骨料内部孔径微小化,可明显提高轻质浇注料各温度处理后的常温耐压强度和常温抗折强度,降低轻质浇注料的加热永久线变化;由于微孔骨料内显气孔率较高,利用其制备的轻质浇注料500℃低温下热导率比普通轻质高铝骨料的高,但在1000 ℃下相差不大,均在0.42 W·m-1·K-1左右.由此可见,轻质高铝骨料内部孔径微小化和Al2O3含量的提高使轻质浇注料的性能更优.     

硅微粉对铝镁浇注料的性能影响

铝镁浇注料具有优良的高温强度、抗蠕变性、抗热震性和较高的使用温度,其抗碱性渣的能力较强,广泛应用于钢包包壁.硅微粉对铝镁浇注料性能影响较大,本文通过在铝镁浇注料中变化硅微粉含量,分析了硅微粉对铝镁浇注料性能的影响.研究结果表明:铝镁浇注料在1773 K及1373 K热处理条件下,随着硅微粉含量的增加,试样体积密度及耐压抗折强度呈现先增大后减小趋势,显气孔率呈现先减小后增大趋势;加入5％硅微粉的试样线膨胀系数比4％试样的大,1773 K热处理的线膨胀系数比1373 K热处理试样的大,在低于873 K情况下铝镁浇注料导热系数随硅微粉含量增加而增加.综合考虑铝镁浇注料在钢包使用过程中各方面的性能要求,在现有颗粒级配工艺下,硅微粉含量较为合适的配比值为3％～4％.     

氧化镁对铝镁浇注料的性能影响

铝镁浇注料具有优良的高温强度、抗蠕变性、抗热震性和较高的使用温度,其抗碱性渣的能力较强,不易与碱性渣发生反应,广泛应用于钢包包壁.作为起主要结合作用的氧化镁对铝镁浇注料性能影响较大,本文通过在铝镁浇注料中引入电熔镁砂细粉,分析了电熔镁砂细粉对铝镁浇注料性能的影响及影响机制.研究结果表明,在研究范围内,铝镁浇注料体密及强度随着电熔镁砂细粉含量基本呈现先增加后降低的变化规律,1773 K热处理试样弹性模量随着电熔镁砂细粉含量增大而增大,1373 K热处理加入11.5％电熔镁砂细粉试样线膨胀系数比9.5％电熔镁砂细粉的试样线膨胀系数大,1773 K热处理试样的线膨胀系数比1373 K热处理试样的大.综合铝镁浇注料在钢包的使用过程中各方面的性能,在现有颗粒级配工艺下,电熔镁砂细粉含量较为合适的配比值为9.5％ ～ 10.5％.     

镁砂细粉含量对铝镁质浇注料性能的影响

研究了镁砂细粉含量对MgO -SiO2 -H2 O系结合的矾土基铝镁浇注料的流动性、常温物理性能及抗渣性的影响。结果表明 :随镁砂细粉含量的增加 ,浇注料烘后强度增加 ,但过多的镁砂细粉又使强度下降 ;随镁砂细粉含量的增加 ,浇注料的抗渣性逐渐恶化 ,特别是抗渣渗透性下降严重。     

水泥加入量对刚玉浇注料性能的影响

讨论了使用电熔白刚玉做骨、粉料,纯铝酸钙水泥作结合剂时,纯铝酸钙水泥加入量对制品性能的影响。结果表明,刚玉浇注料的重烧膨胀是由于刚玉与水泥发生反应生成了密度较低的CA6。     

尖晶石加入量对铬刚玉浇注料性能的影响

研究了尖晶石加入量对铬刚玉浇注料的烧结性能、抗折强度、抗热震性以及抗渣渗透和侵蚀能力的影响。尖晶石的加入使铬刚玉浇注料线变化率增大 ,显气孔率升高 ,常温强度略有降低。加入 2a %～ 3a %的尖晶石能明显改善铬刚玉浇注料的抗热震性。加入尖晶石后 ,铬刚玉浇注料的抗高钙、高铁渣的渗透、侵蚀能力有所下降     

硅溶胶对刚玉浇注料性能的影响

以5～8、3～5、1～3及≤1 mm的电熔刚玉为骨料,致密刚玉粉(≤0.074 mm)、白刚玉粉(≤0.043mm)及α-Al2O3微粉为细粉,矾土水泥和硅溶胶为结合剂,按骨料、粉料质量比为64∶36配料制成试样,自然养护后于110℃24 h烘干,然后分别于815℃3 h、1 100℃3 h和1 400℃3 h热处理。对处理后试样进行了常温抗折强度、耐压强度、体积密度、线变化率和抗热震性能的检测及显微结构分析。结果表明:硅溶胶结合浇注料于1 100℃3 h处理后的抗折强度和耐压强度分别达到27.1和178 MPa,远高于相同温度下水泥结合浇注料的;硅溶胶结合浇注料在20～1 100℃水冷热震循坏100次后基本没有出现裂纹,其耐压强度损失率仅为24.4%,而水泥结合的浇注料热震循坏49次后就完全开裂。     

镁砂细粉加入量对轻骨料刚玉-尖晶石浇注料性能的影响

以轻质刚玉-尖晶石陶瓷颗粒为骨料,以白刚玉细粉、90尖晶石细粉、镁砂细粉、α-Al2O3微粉、SiO2微粉为基质料,在固定镁砂细粉和白刚玉细粉的总质量分数为17.5%的情况下,改变镁砂细粉的质量分数(分别为0、3.5%、6.5%、9.5%和12.5%),制备成5种轻骨料刚玉-尖晶石浇注料试样,经110、1100和1600℃热处理后,检测试样的常温物理性能,并分析试样的相组成和显微结构。结果表明:1)随着镁砂细粉加入量的增加,不同温度热处理后试样的显气孔率和体积密度的变化均不大;110℃热处理后试样的强度有增大的趋势,而1100和1600℃热处理后试样的强度则有减小的趋势;1100℃烧后试样的线膨胀率有增大的趋势,而1600℃烧后线膨胀率显著增大;试样基质的显微结构变疏松,平均孔径和孔隙率增大。2)当镁砂细粉加入量(w)为3.5%和6.5%时,试样的抗渣渗透性相对较强,而抗渣侵蚀性相对较差;当镁砂细粉加入量(w)增加到9.5%和12.5%时,试样的抗渣侵蚀性显著提高,而抗渣渗透性显著下降。     

刚玉细粉对镁质浇注料性能的影响

以电熔镁砂为主要原料,通过改变刚玉细粉的加入量,在110℃、24h烘干及1 500℃、3h烧成制度下,研究了刚玉细粉的加入量对镁质浇注料性能的影响。结果表明,当刚玉细粉的加入量大于或小于6%时,镁质浇注料显气孔率大、耐压强度低、抗渣性能差。当刚玉细粉加入量为6%时,镁质浇注料综合性能优良。     

促凝剂对刚玉-尖晶石质喷射浇注料性能的影响

本文研究了促凝剂对添加尖晶石细粉和镁砂细粉的两种刚玉-尖晶石质喷射浇注料性能的影响,结果表明:添加镁砂细粉后,喷射浇注料的流变性能下降;通过四种促凝剂对刚玉-尖晶石质喷射浇注料性能的影响研究,发现加入促凝剂后,含镁砂的喷射浇注料增粘变稠的速度快,施工时附着率高;铝酸钠和氢氧化钠复合的促凝剂与两种有机物复合的促凝剂都能使喷射浇注料快速增粘变稠、凝结硬化,但含Na+促凝剂的引入,提高了材料中Na+的含量,降低了喷射浇注料的高温抗折强度、热震稳定性能、抗渣侵蚀性能和常温物理性能.     

尖晶石微粉对铝镁质钢包浇注料性能的影响

研究了尖晶石微粉（MgO15．98％）的加入量对铝镁质浇注料作积密度、显气孔率、强度、热震稳定性及抗渣侵蚀与渗透能力的影响。当尖晶石微粉的加入量为2％～4％时,铝镁质浇注料的性能较好。微粉粒径、加入量、MgO的含量等诸因素相配合是很重要的。     

二铝酸钙加入量对刚玉浇注料性能的影响

为了改善刚玉浇注料的性能,以白刚玉、二铝酸钙(CA₂)、活性α-Al₂O₃微粉和纯铝酸钙水泥为主要原料,制备了刚玉浇注料,研究了CA₂加入量(加入质量分数分别为0、20%、30%、40%)对刚玉浇注料性能的影响。结果表明：1)随着CA₂的增多,刚玉浇注料的体积密度大幅减小,110℃烘干和800℃热处理后的常温耐压强度明显改善,而1 200℃热处理后的常温耐压强度变化不明显;2)随着CA₂的增多,浇注料的平均热膨胀系数逐渐降低,热导率大幅降低,试样经800℃水冷热震后的抗折强度保持率大幅提升;3)CA₂的引入大幅提升了刚玉浇注料的透气性,且不影响刚玉浇注料的抗氢气还原性能。     

微孔刚玉和板状刚玉耐火材料的抗渣性对比

分别以微孔刚玉和板状刚玉为原料,按粒度为3～1、≤1和≤0.088 mm的原料质量分数分别为35%、30%和35%配料,外加4%的纸浆废液作结合剂,压制成坩埚试样,在1 600℃保温3 h烧成后,加入10 g碱度为3.2的转炉终渣,在1 600℃保温3 h条件下进行抗渣试验,然后测量并计算试样的侵蚀指数和渗透指数,并对侵蚀后试样进行了形貌观察、元素面分布分析和微区成分分析.结果表明:两种刚玉质耐火材料的抗渣侵蚀性基本相同,但是,以微孔刚玉制备的试样的抗渣渗透性却比以板状刚玉制备的差.     

基质组成对铝镁质浇注料性能的影响

研究了电熔刚玉、电熔镁砂、镁铝尖晶石等细粉的配比变化对铝镁质浇注料性能的影响。结果表明 ,基质中同时引入一定量的刚玉、镁砂及合成镁铝尖晶石 ,有利于提高浇注料的综合性能 ;当基质中MgO与Al2 O3之比处于尖晶石理论组成附近时 ,材料的综合性能表现较好 ;由镁砂和刚玉粉反应生成的原位尖晶石 ,比加入的预合成尖晶石对提高浇注料性能更能产生积极的影响 ,但原位尖晶石的生成量过大时会导致材料的综合性能下降。