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铝-镁质浇注料

作者:admin 发布日期: 2020-01-10 二维码分享

以氧化铝和氧化镁为主要成分的可浇注耐火材料,包括有化学结合(水玻璃结合)的、水化结合(纯铝酸钙水泥结合)的和凝聚结合(氧化硅微粉+氧化镁细粉结合)的铝-镁质浇注料。
按所采用的原料品质不同可分为:普通铝-镁质浇注料;普通高铝-尖晶石质浇注料;氧化铝-氧化镁质浇注料;氧化铝-尖晶石质浇注料。
(1)普通铝-镁质浇注料是由特级或一级高铝矾土骨料与粉料(Al2O3≧85%)、烧结镁砂粉(MgO≧92%)组成的。早期(20世纪80年代)的普通铝-镁质浇注料是用水玻璃溶液作结合剂,用于作钢包内衬具有较好的抗熔渣的渗透性,适于作模铸钢包内衬;但由于这类浇注料中含有水玻璃带入的Na2O,其高温荷重软化温度较低、抗熔渣侵蚀性也差,不适于作连铸钢包和炉外精炼钢包内衬使用,因此现在改用氧化硅微粉和氧化镁细粉作结合剂,依靠凝聚作用而产生结合。
1)凝聚结合的作用机理是:SiO2微粉与MgO细粉在水中先形成溶胶。在水溶液中,SiO2胶粒是带负电的,MgO粒子在水化过程中会缓慢释放出Mg2+离子。当Mg2+离子被带负电的胶体SiO2粒子吸附并使SiO2胶体粒子表面达到等电点时,SiO2粒子即发生凝聚作用,从而产生结合作用。这类凝聚结合的浇注料避免了上述用水玻璃结合浇注料带入Na2O的不利影响,从而提高了浇注料的高温使用性能,现已普遍取代水玻璃结合铝-镁质浇注料用作中、小连铸钢包内衬。
2)凝聚结合的普通铝-镁质浇注料配料组成为:骨料为20~10mm,50%;10~5mm,10%;小于5mm,40%的高铝热料颗粒,粉料是由特级高铝熟料粉(小于0.074mm)、烧结镁砂粉(小于0.074mm)和氧化硅微粉(烟尘硅小于1μm)组成的。骨料与粉料之比一般为(65~70):(35~30)。但粉料(基质)的配合比中要严格控制镁砂粉和氧化硅微粉的加入量。其加入量是根据使用性能要求通过试验来确定。
3)凝聚结合铝-镁质浇注料的一般理化性能如下:化学成分:w(Al2O3)68%~76%,w(MgO)6%~8%,烘干(110℃,24h)后体积密度2.80~2.95g/cm3,耐压强度30~50MPa,抗折强度5~10MPa,1500℃,3h烧后体积密度2.70~2.90g/cm3,耐压强度40~80MPa,抗折强度8~12MPa,线变化率±0.5%。此类浇注料用于作连铸钢包整体内衬。使用寿命随使用条件不同而波动,一般在80~120炉次。
(2)普通高铝-尖晶石质浇注料,是用特级(或一级)高铝矾土骨料与粉料、矾土基烧结尖晶石骨料与粉料来配制的,浇注料的结合方式有两种:水化(水泥)结合的浇注料和凝聚结合的浇注料。
1)水化结合的浇注料基质是由烧结尖晶石粉、特级高铝熟料粉(或刚玉粉)、纯铝酸钙水泥和为了的分散剂组成的。其中纯铝酸钙水泥加入量要严格控制,一般为5%~8%,加入量过多会大大降低浇注料的高温使用性能。
2)凝聚结合的浇注料基质是由烧结尖晶石粉、特级高铝熟料粉(或刚玉粉)、烧结镁砂粉、SiO2微粉和微量分散剂组成的。其中烧结镁砂粉的加入量一般为6%~8%、SiO2微粉加入量为2%~3%。
普通高铝-尖晶石质浇注料集料的粒度组成可按Andreassen粒度分布方程来调配。其粒度分布系数q值控制在0.26~0.35之间。尖晶石加入量在10%~15%之间,其中部分以3~1mm颗粒加入,部分以小于0.074mm粉料加入。一般聚凝结合高铝-尖晶石质浇注料理化性能见表17-11.

这类浇注料的特点是:中温(1000℃)与高温(1550℃)强度差别小。有助于克服因热应力而引起的结构剥落,其抗结构剥落的能力要比普通铝-镁质浇注料略胜一筹。适合于作中、小型连铸钢包整体内衬,中间包..衬和电炉出钢槽内衬等。
(3)纯氧化铝-氧化镁质浇注料,此类浇注料的骨料用电熔白刚玉、或板状氧化铝、或电熔高铝刚玉。粉料是由刚玉细粉和微粉、反应性氧化铝粉、烧结镁砂粉、氧化硅微粉和分散剂组成的,属凝聚结合浇注料。试验结果表明:浇注料中的MgO含量应控制在6%~8%为宜,高于此范围,抗渣的侵蚀性变差。而低于此范围,抗渣的渗透性变差,要求在使用中借助于原位反应在基质中生成以尖晶石为主的结合相,而SiO2微粉的目的在于提高浇注料的强度和调节(控制)线变化率,因为SiO2微粉有促进烧结和降低因原位反应生成尖晶石的线膨胀率的作用。但SiO2微粉加入量不宜过高,过高时不但抗侵蚀性明显下降,而且抗热震性能也变差。
纯氧化铝-氧化镁质浇注料的粒度组成也可按Andreassen粒度分布方程控制其粒度分布系数q值。配制振动成型浇注料时,可取q值为0.26~0.35,而配制自流型浇注料时取q值为0.21~0.26,同时刚玉微粉(α-Al2O3微粉).好采用双峰粒度分布的微粉,并应采用高效分散剂。
这类氧化铝-氧化镁质浇注料的一般理化性能如下:
1)化学成分:w(Al2O3)89%~91%,w(MgO)6%~8%.
2)110℃,24h烘干后:体积密度2.95~3.00g/cm3,抗折强度7.5~8.5MPa,显气孔率18%~20%。
3)1500℃,24h烧成后:体积密度2.9~2.95g/cm3,抗折强度12~16MPa,显气孔率20%~23%,线变化率+(1.0%~1.5%).
纯氧化铝-氧化镁质浇注料,一般用于作大型钢包(大于100t)渣线以下整体内衬,使用寿命比普通铝-镁质浇注料高1倍以上,也可作其他高温炉、容器和流槽的内衬。
(4)纯氧化铝-尖晶石质浇注料,是用电熔或烧结刚玉、或板状氧化铝作骨料,粉料(基质)是由纯合成尖晶石粉、α-氧化铝微粉、反应性氧化铝粉、纯铝酸钙水泥和分散剂组成的。此类浇注料中铝酸钙水泥加入量为3%~8%(质量),属低水泥结合浇注料。
(5)这类浇注料的特点是不加入镁砂,MgO是以尖晶石形式加入,因而不存在使用中MgO与Al2O3原位反应生成尖晶石而产生明显的体积膨胀效应。使用中残余线变化率小、体积较稳定。但尖晶石与Al2O3反应生成有阳离子空位的富铝尖晶石和铝酸钙水泥与Al2O3反应生成六铝酸钙(CaO·6Al2O3),会出现微量的体积膨胀效应。
浇注料的粒度组成与纯氧化铝-氧化镁质浇注料相似,根据施工性能(振动型或自流型)的要求来确定粒度配比,振动型的取粒度分布系数q值为0.26~0.35,而自流型的取q=0.21~0.26,也可按如下范围来配制:大于1mm为35%~50%,1~0.045mm为15%~30%,小于0.045mm为35%~40%。在此范围内可获得自流值大于180mm的自流型浇注料。典型的自流型氧化铝-尖晶石质浇注料的理化性能见表17-12.

纯氧化铝-尖晶石质浇注料,主要用于作大型(大于100t)钢包整体内衬,使用寿命可达200~260炉次,也可用于制作高功率、超高功率电炉炉盖衬体,以及用于制作钢包透气砖、吹氩或喷粉整体喷枪衬体等。

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