低水泥高純鋁鎂尖晶石質(zhì)耐火澆注料系指高純鋁鎂質(zhì)或鎂鋁質(zhì)和鋁鎂尖晶石質(zhì)等耐火澆注料。該料在連鑄鋼包、精煉設(shè)備、水泥回轉(zhuǎn)窯和電爐頂?shù)葻峁ぴO(shè)備上使用,取得了良好效果。在電爐頂?shù)雀G爐頂上使用,為了提高澆注料的強度和抗熱震性,有時添加3%左右的耐熱鋼纖維。
高純鎂鋁(鋁鎂)質(zhì)耐火澆注料的性能,見表1-1。耐火骨料臨界粒徑為8mm或5mm。編號1~編號4用的耐火骨料為MgO97%的電熔鎂砂,用量為65%,耐火粉料也為電熔鎂砂粉,用量為21.5%;編號1用的電熔剛玉粉小于0.088mm的為10.5%、超微粉為3%;編號2~編號4用的電熔剛玉粉小于0.088mm的8.5%,編號2用其超微粉5%。編號3和編號4則用α-Al2O3超微粉5%。剛玉和α-Al2O3超微粉的比表面積分別為26m2/g和36m2/g;編號5用的骨料為致密白剛玉,白剛玉和α-Al2O3作耐火粉料,同時添加5%的高純燒結(jié)鎂砂(MgO97.6%)粉;編號6用的耐火骨料為Al2O390%的特級礬土熟料34%、高純電熔鎂砂粉30%和鋁鎂尖晶石4%。耐火粉料為剛玉粉和MA粉、α-Al2O3和SiO2超微粉。結(jié)合劑為CA-80水泥,并摻加適量外加劑;編號1~編號5用的結(jié)合劑為CA-70水泥,其用量約為4%。按材料配合比要求,加減水劑0.15%,水用量為5%~6.5%,成型制樣,自然養(yǎng)護。養(yǎng)護3d后檢驗常溫耐壓強度,一般為6~16MPa。
表1-1 高純鋁鎂(鎂鋁)質(zhì)耐火澆注料的性能
表1-1 中編號1和編號2的耐火澆注料,其熱導(dǎo)率分別為1.6W(m·K)和1.26W(m·K),變形4%的荷重軟化溫度分別為1670℃和1680℃。表中的耐火澆注料性能是優(yōu)良的。但鎂鋁質(zhì)耐火澆注料在1600℃燒后,均呈較大的線收縮,是應(yīng)當(dāng)改進的。
α-Al2O3超微粉比表面積對鎂鋁質(zhì)澆注料性能的影響。隨著α-Al2O3超微粉比表面積的增大,耐火澆注料的體積密度增加、烘干和1600℃燒后耐壓強度也提高。但是,超微粉比表面積大于27m2/g時,其強度提高不顯著,制造超微粉的成本較高,因此綜合平衡,α-Al2O3超微粉的比表面積為22~27m2/g為宜。
應(yīng)當(dāng)指出,在耐火澆注料中,α-Al2O3超微粉的比表面積越大,其用量越小。反之亦然?傊砑应-Al2O3超微粉的用量,應(yīng)根據(jù)其表面積的大小和活性而定,以確保耐火澆注料的施工流動性、體積致密性和高溫下反應(yīng)的充分性。
表1-2為鋁鎂尖晶石質(zhì)耐火澆注料的性能。表中耐火骨料均為鎂鋁尖晶石,臨界粒徑為10mm;耐火粉細度小于0.088mm的大于90%。編號2和編號4粉料用鎂鋁尖晶石粉,編號1為電熔和燒結(jié)氧化鋁混合粉,編號3為棕剛玉和燒結(jié)氧化鋁混合粉,編號5和編號6分別為剛玉、鎂砂混合粉和兩種鋁鎂尖晶石混合粉。為了強化料的基質(zhì),還添加了α-Al2O3he Cr2O3等超微粉。選用單一或復(fù)合材料作結(jié)合劑及其外加劑?乖囼灋檑釄宸ǎ瑴囟葹1650℃,保溫2h;轉(zhuǎn)爐終渣m(CaO)/m(SiO2)比為2.75.按配合比的技術(shù)要求,水用量為5%~6.2%。試樣振動成型、自然養(yǎng)護3d后,再檢測各種性能。
表1-2 鋁鎂尖晶石質(zhì)耐火澆注料的性能
從表1-2中看出,耐火澆注料的基質(zhì)料較純,較難燒結(jié),強度較低。用混合料作基質(zhì)時,則強度高些;從抗渣性上看,前者抗渣性好、后者差些。如編號3摻加了棕剛玉粉,雜質(zhì)多,抗渣性差;編號2、編號4和編號6用鋁鎂尖晶石作基質(zhì),抗渣性較好,而且無變質(zhì)層,抗剝落性也較好。
在高技術(shù)鋼包耐火澆注料中,選擇耐火骨料品種,確定臨界粒徑及顆粒級配,都是重要的。其關(guān)鍵技術(shù)是嚴格選擇基質(zhì)組成材料的品種與匹配,合理控制基質(zhì)中的m(MgO)/m(Al2O3),盡量減少SiO2等有害雜質(zhì),適宜增加高溫相的礦物組分。這樣才能使?jié)沧⒘袭a(chǎn)生自反應(yīng)、自燒結(jié)和自膨脹,減少組織結(jié)構(gòu)中的內(nèi)應(yīng)力,降低高、中溫的強度化,提高抗渣性能,達到長壽的目的。
在高新技術(shù)鋼包耐火澆注料中,添加的高溫相外加物,主要有工業(yè)氧化鉻和鎂鋯合成料等。Cr2O3用量對澆注料抗渣性的影響。隨著Cr2O3用量的增加,抗渣性有較大的提高,特別是抗熔渣侵蝕性提高很明顯。因為Cr2O3在高溫下能與基質(zhì)中的多種氧化物形成高熔點化合物后固溶體,同時也能促進方鎂石及其尖晶石對FeO的吸收,形成固溶體,增加了熔渣的黏度,減少了熔渣的滲透通道,澆注料的變質(zhì)層也變薄了,故提高了澆注料抗熔渣侵蝕和滲透的能力,也提高了澆注料的抗剝落性。
應(yīng)當(dāng)指出,在高技術(shù)鋼包耐火澆注料中,添加少量的鎂鋯合成料,能提高其抗渣性和抗熱震性。當(dāng)鎂鋯合成料用量多時,帶進基質(zhì)的SiO2也增加,對鋁鎂尖晶石質(zhì)澆注料的性能不利,特別是直接添加鋯英石粉,其利弊幾乎各半,應(yīng)慎重使用。