硅基添加物对铝镁浇注料的影响及应用

采用A85均化矾土、96烧结镁砂、刚玉粉料、铝镁尖晶石粉、硅微粉、氧化铝微粉、炭素、硅基添加物作为原料,通过实验研究了炭素材料及硅基添加物对浇注料性能指标的影响。硅基添加物起到增强及抑制炭素材料氧化的作用,其引入量分别为0、0.5%、1%、1.5%、2%。结果表明:随着硅基添加物的引入,气孔率先降后增,体积密度先增后降,黑心面积逐渐增大,高温性能先好后差。综合分析,当硅基添加物引入量为1%时,浇注料的性能最优。

微孔刚玉的制备及其对铝镁浇注料性能的影响

在采用多孔介质模型进行微孔骨料孔径数值模拟设计的基础上，分别以α-Al2O3微粉、工业Al2O3细粉、α—Al2O3微粉＋CaCO3细粉为原料，通过湿磨工艺分别制备了三种微孔刚玉骨料A1、A2、A3，并分别以平均孔径约O．6μm的Al和A3两种微孔刚玉为骨料制成轻质铝镁浇注料，与采用板状刚玉骨料制备的普通铝镁浇注料进行了性能对比。结果表明：1）以α-Al2O3微粉、工业Al2O3细粉等为主要原料，在1800℃以上烧结可获得体积密度为3．1～3．5g·cm^-1、显气孔率约5％、闭口气孔率为8％～13％的微孔刚玉骨料，其800℃的热导率比板状刚玉的小；2）与普通铝镁浇注料相比，两种轻质铝镁浇注料的显气孔率较大，体积密度较小，1500℃处理后的强度较高，线变化率较小，在600和800℃时的热导率明显较小；3）与普通铝镁浇注料相比，含A1骨料的铝镁浇注料渗透指数偏大，含A3骨料的铝镁浇注料的侵蚀指数稍大，但渗透指数小。

铝镁浇注料的抗渣侵蚀机理

采用静态坩埚法进行了铝镁浇注料的抗渣侵蚀试验 ,从动力学和热力学角度分析了铝镁浇注料的抗渣侵蚀机理。结果表明 :浇注料的熔渣侵蚀过程受化学反应和扩散的混合控制 ;熔渣侵蚀的表观活化能约为 4 2 4 .8kJ·mol- 1;渣中CaO与Al2 O3反应生成高熔点的CA6 ,抑制了熔渣的进一步侵蚀 ;渣中CaO含量的不断降低 ,使熔渣的粘度增大 ,渗透能力降低。

基质组成对铝镁浇注料抗渣性能的影响

通过静态坩埚侵蚀实验,研究了铝镁浇注料的基质组成对浇注料的渣侵蚀和渗透深度的影响,并对其显微结构进行了分析.研究结果表明,增加镁砂加入量或采用具有较大颗粒的镁砂,可以提高铝镁浇注料的抗渣侵蚀性能;但增大镁砂的临界粒度或镁砂配比过高,浇注料基质部分产生疏松,渣在浇注料中的渗透深度增加.添加硅微粉在一定程度上恶化了浇注料的抗渣侵性能,但可以大幅度改善浇注料抗渣渗透性.水泥加入量对浇注料抗渣性的影响,呈现出与硅微粉相反的趋势.

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%。

MgO/Al_2O_3比对铝镁浇注料性能的影响

以一级高铝矾土熟料、中档轻烧镁砂和Al2 O3超微粉等为主要原料 ,研究了MgO/Al2 O3比对铝镁浇注料性能的影响。结果表明 :当MgO/Al2 O3比接近于镁铝尖晶石的理论组成时 。

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,1773K热处理试样弹性模量随着电熔镁砂细粉含量增大而增大,1373K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,1773K热处理试样的线膨胀系数比1373K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%。

结合剂对铝镁浇注料烧后膨胀行为的影响

研究了硅灰、水泥的加入量对铝镁浇注料高温烧后膨胀行为的影响，结果表明：硅灰、水泥的引入影响浇注料的物相组成及显微结构，严重制约其高温烧后线变化，为了在使用中获得适当的残余膨胀，应合理控制浇注料中硅灰和水泥的加入量。

新型铝镁浇注料的开发与应用

针对钢包用铝镁浇注料使用寿命短的问题,济钢耐火材料厂研制开发出了使用寿命提高1倍的新型铝镁浇注料。该新型浇注料以20～40mm大粒度、含Al2O388%倒焰窑煅烧料为骨料,优质电熔镁砂作小颗粒骨料,普通电熔镁砂作细粉,引入α-Al2O3微粉、硅微粉,具有较好的热震稳定性和抗侵蚀能力。

铝镁浇注料性能的模式识别及工艺参数的优化

利用模式识别 PCA及模式识别结合神经网络 PRANN软件，对影响铝镁浇注料性能的 5个因素进行了处理。综合分析了影响浇注料性能的诸多因素，并对浇注工艺参数进行了优化。

钢包底用铝镁浇注料的研制与应用

通过对钢包底部浇注料的损毁机理分析,结合攀钢160T钢包实际使用情况,合理选材,优化配方设计,探讨了微粉加入量、MgO加入形式等对浇注料抗渣蚀性、热震稳定性的影响,并在攀钢160T钢包底进行实际应用,成功开发出钢包底用铝镁浇注料。

加载速率对楔入劈拉法测定铝镁浇注料断裂能及最大荷载的影响

为了探讨楔入劈拉法测试耐火材料断裂能的可行性以及对测试结果产生影响的相关因素,以镁铝尖晶石浇注料为研究对象,在室温和1 100℃高温下对铝镁浇注料试样分别进行了4组不同加载速率(常温下为0.3、0.5、1、2 mm·min-1,高温下为0.5、1、2、5 mm·min-1)下的劈拉断裂试验,并根据所测的荷载-裂缝张口位移曲线计算出试样的断裂能,探讨了加载速率、断裂能以及最大载荷三者的相互影响。试验结果表明:1)当加载速率增加时,常温条件下测试的最大竖向载荷呈现出逐渐增加的趋势,但是增加幅度逐渐缓慢;而高温下最大竖向荷载呈现先升高后降低的变化。2)材料的断裂能与最大荷载呈现相同的变化趋势。3)采用楔入劈拉法测定耐火材料断裂能时的加载速率应不大于0.5 mm·min-1。

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。

均化矾土基铝镁浇注料的渣蚀行为和机制研究

为了研究均化现土熟料的使用范围,以质量分数为30%的5＋ 3 mm、2 0 %的 3 -1 mm、2 0 %的≤1 mm 的均化矾土为骨料,以12%的≤0.074 mm的棕刚玉粉、1 0 %的≤0.074 mm的鎂砂粉、5 % 的≤2 mm的 a - Al20 3 微粉、3%的≤0.088 mm的 Si0 2微粉为基质粉,外加0.2%的减水剂制备了均化矾土基铝镤浇注料,并采用 FactSage？热化学软件建立了熔渣对该浇注料侵蚀的热化学模型,同时通过动态抗渣侵蚀试验研究了其抗渣侵 蚀机制.结果表明：1）渣蚀后接近热面附近的骨料周围会生成较大的裂纹,对试样的抗渣性能产生不利的影响;2）均化矾土基铝鎂浇注料与熔渣反应,反应产物为CA6、复合尖晶石、 C2AS、 CAS2 等;3 ）热化学模拟结果表 明,均化矾土骨料与熔渣反应时,表面生成约62.5 pm厚的CA6层,使得其向渣中的溶解为间接溶解,而基质与 炫淹反应时,未生成ca 6层,

SiO_2微粉加入量对ρ-Al_2O_3结合铝镁浇注料性能的影响

为了进一步提高ρ-Al2O3结合铝镁浇注料的致密度、强度和抗渣性等性能,在以板状刚玉、电熔镁砂、α-Al2O3微粉、ρ-Al2O3微粉为主要原料的ρ-Al2O3结合铝镁浇注料中分别添加质量分数为0.3%、0.5%、1.0%、1.5%、2.0%的SiO2微粉,研究了SiO2微粉加入量对浇注料致密度、强度、烧后线变化率和抗渣性能的影响。结果表明:随着SiO2微粉加入量的增加,试样的显气孔率和烧后线变化率减小,常温耐压强度、抗渣渗透性和抗渣侵蚀性增大。

不同碱度渣对铝镁浇注料的侵蚀行为

以板状刚玉颗粒(≤5 mm)、电熔镁砂粉(≤0.088 mm)、电熔尖晶石粉(≤0.044 mm)、α-Al2O3微粉(d50≤0.7μm)为主要原料,经配料、混料、成型、烘干后制备了铝镁质坩埚试样,采用2种不同碱度的钢包渣(碱度分别为3.40和1.03),通过静态坩埚法对铝镁浇注料进行抗渣试验(1 600℃3 h),分析了抗渣试验后试样的渣蚀指数和显微结构,以研究不同碱度渣对铝镁浇注料试样的侵蚀行为。结果表明,低碱度渣对铝镁浇注料的侵蚀和渗透比高碱度渣严重,这主要是因为不同碱度渣与浇注料反应生成的产物不同。低碱度渣对铝镁浇注料侵蚀时,材料内部CA6和钙铝硅系化合物多相共存的组织以及CA6生成时的体积膨胀效应加剧了渣对材料的侵蚀和渗透;在高碱度渣条件下,渣与材料界面生成了CA2致密层和大量的原位MA,有效地降低了渣对材料的蚀损。