活性α氧化鋁微粉在不定型耐火澆注料的性能

活性α氧化鋁微粉在不定型耐火澆注料的性能

    以剛玉質(zhì)澆注料為主題，白剛玉或者是致密剛玉為主要原料，實(shí)驗觀(guān)察了活性α氧化鋁微粉對不定型耐火澆注料的施工性能(振動(dòng)流動(dòng)度)、強度及抗渣性能的影響。實(shí)驗的數據表明：在澆注料中添加適量的活性α氧化鋁微粉能提高不定型耐火澆注料在高、中、低溫下處理后的強度、并且能夠有效地提高澆注料的抗渣性能。但活性α氧化鋁微粉對澆注料的施工性能不利，且施工溫度越高，其影響越顯著(zhù)。

    比如材料在鋼液真空循環(huán)脫氣法(即RH法)的實(shí)施，要求相關(guān)耐火材料必須能夠經(jīng)受高真空環(huán)境條件、高溫以及急冷急熱、鋼水湍流沖刷、各種堿度的渣和合金成分的強烈化學(xué)作用。由于使用條件特殊(長(cháng)時(shí)間浸漬在鋼水及渣液中)，浸漬管對其內襯耐火材料的要求頗為苛刻。

    目前，浸漬管內襯大都采用優(yōu)質(zhì)鎂鉻磚，而鎂鉻磚與外殼及通氣管道的固定則需依賴(lài)于浸漬管外部的澆注料，因此澆注料的壽命直接影響到RH浸漬管的使用壽命。在前期工作的基礎上，針對浸漬管澆注料的施工及對使用過(guò)程中存在的問(wèn)題，研究了活性氧化鋁微粉對RH浸漬管澆注料的施工性能、強度及抗渣性能的影響。

    浸漬管澆注料的粒度分布不僅影響著(zhù)產(chǎn)品的最終性能，如氣孔率、體積密度、強度等，同時(shí)，許多工藝性能也取決于顆粒粒度分布。澆注料顆粒粒度配比的理論模型主要有兩種：一種是經(jīng)典的連續堆積理論，即安德里森方程;另一種是分布和堆積理論，即Dinger-Funk方程。本實(shí)驗采用安德里森公式對澆注料的粒度分布進(jìn)行設計。

    將不同粒級的原料及分散劑按設計的比例放入攪拌鍋內干攪拌30s，再加入適量水攪拌2~3min。將攪拌好的料置于振動(dòng)流動(dòng)度測量?jì)x中測定其流動(dòng)值。然后將試樣制成40mm×40mm×160mm的條形樣，用于測定試樣經(jīng)110℃4h、1000℃3h、1600℃3h熱處理后的強度?？乖囼灢捎渺o態(tài)坩堝法，試樣為70.7mm×70.7mm×70.7mm的立方法，坩堝內孔為32mm×40mm，自然養護24h后脫模，再在烘箱內于110℃干燥24h。

    在干燥后的抗渣試樣中加入70g爐渣，于1600℃3h條件下進(jìn)行抗渣試驗，冷卻后用切割機沿坩堝軸線(xiàn)將其切開(kāi)，分析坩堝試樣侵蝕和滲透的程度，并進(jìn)行巖相分析?？梢钥闯?，在施工環(huán)境溫度較高的環(huán)境下，活性氧化鋁加入量對浸漬管澆注料施工性能的影響比較顯著(zhù)，活性氧化鋁微粉加入量對澆注料施工性能的影響比較顯著(zhù)，活性α氧化鋁微粉加入量越多，澆注料的振動(dòng)流動(dòng)值越小，當活性氧化鋁微粉的加入量超過(guò)一定量后，澆注料的流動(dòng)性能將會(huì )全部喪失，而在較低環(huán)境溫度下施工時(shí)，活性氧化鋁微粉加入量對澆注料振動(dòng)值流動(dòng)值影響較小，并且有波折。

    這是因為α氧化鋁微粉活性大，比表面積高，與水接觸是生生如下反應。此反應的速度隨著(zhù)溫度的提高而加快，當在澆注料中加入含Na+的減水劑后，Na+被泥漿蠱的Al3+交換，使泥漿中的電位下降，粘度提高，從而使澆注料的流動(dòng)性能相應下降。

    所以得出一定的結論是，加入適量活性α氧化鋁粉可有效提高經(jīng)高、中、低溫處理后澆注料試樣的強度。這是由于活性α氧化鋁微粉的粒徑很小，在澆注料中除了可以填充顆粒與顆粒間的空隙(微粉的填充效應)，減少浸漬管澆注料中的缺陷外，在高溫下還可以起到促進(jìn)燒結的作用。但當活性α氧化鋁粉添加量超過(guò)一定值后，經(jīng)不同溫度處理后的澆注料試樣均出現強度下降的趨勢。這是因為在加入量的活性活性α氧化鋁微粉后，除一部分起填充空隙和減少澆注料施工用水量的作用外，剩余的部分優(yōu)先于澆注料中的水泥反應生成CA2或CA6等，其反應式是：CaO·Al2O3+nAl2O3→CaO·(n+1)Al2O3

    上述反應不但消耗基質(zhì)中大量的Al2O3，同時(shí)還伴有體積膨脹，使澆注體經(jīng)中、高溫處理后存在結構缺陷，強度也相應下降。從這個(gè)角度來(lái)說(shuō)，高性能RH浸漬管澆注料中的水泥用量應盡量少，并應開(kāi)發(fā)無(wú)水泥澆注料。

 活性氧化鋁粉對澆注料抗渣性能的影響

     耐火澆注料的抗渣性能與活性α氧化鋁粉添加量的關(guān)系?？梢钥闯?，隨著(zhù)配料中活性α氧化鋁微粉添加量的增加，澆注料的侵蝕深度與滲透深度在開(kāi)始階段不斷下降，但當活性α氧化鋁微粉加入量超過(guò)一定量后，澆注料的抗渣性與上面分析的強度相一致，與組織結構密切相關(guān)。澆注料的機構越致密，結構缺陷減少，則其抗渣性能也越好。

 抗渣性能隨活性α氧化鋁微粉添加量的變化

    在澆注料中加入適量的活性α氧化鋁微粉，一方面能起到微粉的填充作用，減少澆注料的氣孔率，使浸漬管澆注料中的結構缺陷減少，提高其康渣侵蝕能力；另一方面，加入的活性α氧化鋁粉與配料中的水泥反應，形成CA6并伴隨有一定的體積密度膨脹，使澆注料的結構更加致密。但活性α氧化鋁粉加入量過(guò)多，體積膨脹也會(huì )相應增大，將導致澆注料中的缺陷增多，抗渣性能相應下降。

     抗渣試樣原質(zhì)層與顆粒的分布比較均勻，但存在一定數量的氣孔，爐渣正是通過(guò)這些氣孔不斷向澆注料的內部滲透的，由于爐渣中存在大量CaO、Fe2O3等低熔物，這些低熔物滲透進(jìn)入試樣后與基質(zhì)中的α氧化鋁微粉反應形成鐵鋁酸四鈣及鋁酸鈣等低熔點(diǎn)相，隨著(zhù)反應的進(jìn)行，這種低熔點(diǎn)相不斷向爐渣中熔出，導致試樣的蝕變層主要以針狀的鋁酸鹽為主，若能提高澆注料的致密度，減少其結構缺陷，則能有效地提高澆注料的抗渣性能。 

活性α氧化鋁粉對澆注料結論

 1、在A(yíng)l2O3-MgO澆注料中加入適量的活性α氧化鋁，能有效地提高澆注料的高、中、低溫強度，但過(guò)多的加入量對澆注料的施工性能不利，且隨施工溫度的提高而其不利影響加重。

 2、在A(yíng)l2O3—MgO澆注料中加入適量的活性α氧化鋁微粉，能促進(jìn)澆注料在高溫下的致密化，從而提高浸漬管澆注料的抗渣性能。