鋁礬土骨料對(duì)鋁鎂基耐火澆注料的影響有哪些？

骨料對(duì)澆注料的性能有很重要的影響，研究骨料的種類對(duì)澆注料性能的影響，對(duì)提高耐材使用壽命，降低耐材成本有重要的意義。本文從86級(jí)均化礬土骨料替代稍高品位礬土骨料甚至棕剛玉骨料角度出發(fā)，研究了水泥結(jié)合體系下不同礬土骨料對(duì)鋁鎂質(zhì)澆注料性能的影響，并與以棕剛玉為骨料的試樣作對(duì)比，同時(shí)采用感應(yīng)爐抗渣試驗(yàn)并結(jié)合熱化學(xué)軟件FactSage6.2模擬分析了熔渣和耐火材料的反應(yīng)，進(jìn)一步分析均化礬土基鋁鎂澆注料的抗渣侵蝕機(jī)理，這對(duì)了解均化礬土的性能優(yōu)勢(shì)以及使用范圍具有重要的意義。

試驗(yàn)原料

試驗(yàn)以均化礬土(粒度為5~3mm、3~1mm、1~0mm)、回轉(zhuǎn)窯礬土(粒度為5~3mm、3~1mm、1~0mm)、倒焰窯礬土(粒度為5~3mm、3~1mm、1~0mm)、棕剛玉(粒度為5~3mm、3~1mm、1~0mm)為骨料。棕剛玉細(xì)粉、鎂砂細(xì)粉、Secar71水泥、活性α-Al2O3微粉以及ElkemSiO2微粉為基質(zhì)，三聚磷酸鈉和六偏磷酸鈉為減水劑。

試驗(yàn)配方如表2所示。以均化礬土、回轉(zhuǎn)窯礬土、倒焰窯礬土、棕剛玉為骨料的試樣分別命名為試樣HC、試樣GC、試樣DC以及試樣BC。按照試驗(yàn)配方稱好原料，加入適量的水，充分?jǐn)嚢韬螅駝?dòng)成型為40×40×160mm的長(zhǎng)條試樣，成型好的試樣在室溫下養(yǎng)護(hù)24h后脫模，然后放入烘箱內(nèi)經(jīng)110℃烘干24h，最后將烘好的試樣置于CSL高溫?zé)Y(jié)爐內(nèi)于1100℃和1600℃熱處理3h。待爐溫冷卻至室溫后，取出試樣，進(jìn)行性能檢測(cè)。

常溫物理性能

分別按照GB/T2997-2000、GB/T5072-2008、GB/T3001-2000、GB/T5988-2004檢測(cè)干燥后試樣的顯氣孔率和體積密度、常溫耐壓強(qiáng)度、常溫抗折強(qiáng)度和試樣燒后的線變化率。

(2)抗熱震性

將1100℃熱處理3h后的試樣置于預(yù)先加熱至1100℃的電爐中(空氣氣氛下)，保溫30min后取出試樣迅速浸入循環(huán)水中，之后將試樣置于空氣中5min。重復(fù)試驗(yàn)，反復(fù)3次，試驗(yàn)結(jié)束后，根據(jù)1100℃水冷3次后試樣的破損情況或者殘余強(qiáng)度來(lái)評(píng)價(jià)其熱震穩(wěn)定性。

(3)抗渣性

采用感應(yīng)爐法來(lái)評(píng)價(jià)試樣的抗渣性，試驗(yàn)裝置示意圖見圖1。將經(jīng)過110℃干燥24h后的長(zhǎng)條試樣澆注至坩堝里，裝入感應(yīng)熔煉爐。澆注好的坩堝如圖2所示。動(dòng)態(tài)感應(yīng)爐抗渣試驗(yàn)步驟為：先在坩堝內(nèi)先放入6kg左右的普通鋼，通電加熱，待鋼全部熔化后，加入308g的鋼包渣，渣的化學(xué)成分如表3所示，渣的堿度n(CaO)/n(SiO2)=4.56。待鋼塊與熔渣完全熔融時(shí)開始計(jì)時(shí)，溫度控制在1600℃，0.5h后停爐。試驗(yàn)結(jié)束后，從坩堝中取出殘余試樣，除去掛渣后，沿試樣縱向軸方向從中間位置切開，分別用侵蝕面積(或侵蝕速率)和滲透面積來(lái)表征試樣的侵蝕程度和試樣的滲透程度，其中借助AdobeAcrobatPro軟件分析測(cè)量試樣的侵蝕和滲透面積。

結(jié)論

(1)含不同礬土骨料的鋁鎂澆注料試樣由于生成尖晶石含量的不同，試樣的常溫性能差別較大。經(jīng)1600℃熱處理后，水泥結(jié)合的均化礬土基鋁鎂澆注料經(jīng)高溫處理后體積收縮，與含倒焰窯礬土骨料的試樣相比，線變化率較大，試樣耐壓強(qiáng)度較低，抗熱震性能較差。

(2)通過感應(yīng)爐抗渣試驗(yàn)，結(jié)果表明：采用水泥結(jié)合的鋁鎂澆注料，以86級(jí)均化礬土為骨料的試樣抗渣侵蝕性能與采用88級(jí)回轉(zhuǎn)窯礬土和88級(jí)倒焰窯礬土為骨料的試樣相比相差不大，但均化礬土基澆注料試樣的抗渣滲透性能較差。

(3)渣蝕后均化礬土基鋁鎂澆注料在熱面附近會(huì)在骨料周圍生成較大的裂紋，對(duì)試樣的抗渣滲透性能不利。

(4)結(jié)合顯微結(jié)構(gòu)分析以及三種礬土骨料與渣反應(yīng)的熱力學(xué)模擬結(jié)果，可以得出：礬土骨料試樣與熔渣反應(yīng)后產(chǎn)物為剛玉、尖晶石、CA6和低熔點(diǎn)相(C2AS和CAS2)，其中均化礬土骨料與熔渣的反應(yīng)會(huì)生成CA6，而基質(zhì)與熔渣的反應(yīng)為尖晶石向渣中的直接溶解。