活性α氧化铝微粉在不定型耐火浇注料的性能

活性α氧化铝微粉在不定型耐火浇注料的性能

    以刚玉质浇注料为主题，白刚玉或者是致密刚玉为主要原料，实验观察了活性α氧化铝微粉对不定型耐火浇注料的施工性能(振动流动度)、强度及抗渣性能的影响。实验的数据表明：在浇注料中添加适量的活性α氧化铝微粉能提高不定型耐火浇注料在高、中、低温下处理后的强度、并且能够有效地提高浇注料的抗渣性能。但活性α氧化铝微粉对浇注料的施工性能不利，且施工温度越高，其影响越显著。

    比如材料在钢液真空循环脱气法(即RH法)的实施，要求相关耐火材料必须能够经受高真空环境条件、高温以及急冷急热、钢水湍流冲刷、各种碱度的渣和合金成分的强烈化学作用。由于使用条件特殊(长时间浸渍在钢水及渣液中)，浸渍管对其内衬耐火材料的要求颇为苛刻。

    目前，浸渍管内衬大都采用优质镁铬砖，而镁铬砖与外壳及通气管道的固定则需依赖于浸渍管外部的浇注料，因此浇注料的寿命直接影响到RH浸渍管的使用寿命。在前期工作的基础上，针对浸渍管浇注料的施工及对使用过程中存在的问题，研究了活性氧化铝微粉对RH浸渍管浇注料的施工性能、强度及抗渣性能的影响。

    浸渍管浇注料的粒度分布不仅影响着产品的最终性能，如气孔率、体积密度、强度等，同时，许多工艺性能也取决于颗粒粒度分布。浇注料颗粒粒度配比的理论模型主要有两种：一种是经典的连续堆积理论，即安德里森方程;另一种是分布和堆积理论，即Dinger-Funk方程。本实验采用安德里森公式对浇注料的粒度分布进行设计。

    将不同粒级的原料及分散剂按设计的比例放入搅拌锅内干搅拌30s，再加入适量水搅拌2~3min。将搅拌好的料置于振动流动度测量仪中测定其流动值。然后将试样制成40mm×40mm×160mm的条形样，用于测定试样经110℃4h、1000℃3h、1600℃3h热处理后的强度。抗渣试验采用静态坩埚法，试样为70.7mm×70.7mm×70.7mm的立方法，坩埚内孔为32mm×40mm，自然养护24h后脱模，再在烘箱内于110℃干燥24h。

    在干燥后的抗渣试样中加入70g炉渣，于1600℃3h条件下进行抗渣试验，冷却后用切割机沿坩埚轴线将其切开，分析坩埚试样侵蚀和渗透的程度，并进行岩相分析。可以看出，在施工环境温度较高的环境下，活性氧化铝加入量对浸渍管浇注料施工性能的影响比较显著，活性氧化铝微粉加入量对浇注料施工性能的影响比较显著，活性α氧化铝微粉加入量越多，浇注料的振动流动值越小，当活性氧化铝微粉的加入量超过一定量后，浇注料的流动性能将会全部丧失，而在较低环境温度下施工时，活性氧化铝微粉加入量对浇注料振动值流动值影响较小，并且有波折。

    这是因为α氧化铝微粉活性大，比表面积高，与水接触是生生如下反应。此反应的速度随着温度的提高而加快，当在浇注料中加入含Na+的减水剂后，Na+被泥浆蛊的Al3+交换，使泥浆中的电位下降，粘度提高，从而使浇注料的流动性能相应下降。

    所以得出一定的结论是，加入适量活性α氧化铝粉可有效提高经高、中、低温处理后浇注料试样的强度。这是由于活性α氧化铝微粉的粒径很小，在浇注料中除了可以填充颗粒与颗粒间的空隙(微粉的填充效应)，减少浸渍管浇注料中的缺陷外，在高温下还可以起到促进烧结的作用。但当活性α氧化铝粉添加量超过一定值后，经不同温度处理后的浇注料试样均出现强度下降的趋势。这是因为在加入量的活性活性α氧化铝微粉后，除一部分起填充空隙和减少浇注料施工用水量的作用外，剩余的部分优先于浇注料中的水泥反应生成CA2或CA6等，其反应式是：CaO·Al2O3+nAl2O3→CaO·(n+1)Al2O3

    上述反应不但消耗基质中大量的Al2O3，同时还伴有体积膨胀，使浇注体经中、高温处理后存在结构缺陷，强度也相应下降。从这个角度来说，高性能RH浸渍管浇注料中的水泥用量应尽量少，并应开发无水泥浇注料。

 活性氧化铝粉对浇注料抗渣性能的影响

     耐火浇注料的抗渣性能与活性α氧化铝粉添加量的关系。可以看出，随着配料中活性α氧化铝微粉添加量的增加，浇注料的侵蚀深度与渗透深度在开始阶段不断下降，但当活性α氧化铝微粉加入量超过一定量后，浇注料的抗渣性与上面分析的强度相一致，与组织结构密切相关。浇注料的机构越致密，结构缺陷减少，则其抗渣性能也越好。

 抗渣性能随活性α氧化铝微粉添加量的变化

    在浇注料中加入适量的活性α氧化铝微粉，一方面能起到微粉的填充作用，减少浇注料的气孔率，使浸渍管浇注料中的结构缺陷减少，提高其康渣侵蚀能力；另一方面，加入的活性α氧化铝粉与配料中的水泥反应，形成CA6并伴随有一定的体积密度膨胀，使浇注料的结构更加致密。但活性α氧化铝粉加入量过多，体积膨胀也会相应增大，将导致浇注料中的缺陷增多，抗渣性能相应下降。

     抗渣试样原质层与颗粒的分布比较均匀，但存在一定数量的气孔，炉渣正是通过这些气孔不断向浇注料的内部渗透的，由于炉渣中存在大量CaO、Fe2O3等低熔物，这些低熔物渗透进入试样后与基质中的α氧化铝微粉反应形成铁铝酸四钙及铝酸钙等低熔点相，随着反应的进行，这种低熔点相不断向炉渣中熔出，导致试样的蚀变层主要以针状的铝酸盐为主，若能提高浇注料的致密度，减少其结构缺陷，则能有效地提高浇注料的抗渣性能。 

活性α氧化铝粉对浇注料结论

 1、在Al2O3-MgO浇注料中加入适量的活性α氧化铝，能有效地提高浇注料的高、中、低温强度，但过多的加入量对浇注料的施工性能不利，且随施工温度的提高而其不利影响加重。

 2、在Al2O3—MgO浇注料中加入适量的活性α氧化铝微粉，能促进浇注料在高温下的致密化，从而提高浸渍管浇注料的抗渣性能。