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铝镁质耐火浇注料在不同容量钢包内衬的使用情况

发布日期: 2020-10-29 10:38:03    阅读量(113)    作者:

铝-镁质耐火浇注料是以氧化铝和氧化镁为主要成分的耐火浇注料的总称。广义上称作氧化铝-氧化镁质耐火烧注料,一般简称作锦-镁质浇注料。铝-镁质浇注料中氧化镁在配料时加入形式(MgO源)不同。当基质料中的镁铝尖晶石(MgO·Al2O3,代号SP)以预反应尖晶石形式加入时,称作氧化铝-尖晶石质浇注料,简称作铝-尖晶石质浇注料,写作Al2O3-SP质浇注料。当基质中引入MgO细粉和Al2O3细粉通过在使用中进行原位反应(MgO+Al2O3→SP)形成SP(称为原位SP)的浇注料,称作并写作Al2O3-MgO质浇注料。表1列出Al2O3-SP质浇注料和Al2O3-MgO质浇注料常规理化性能和使用性能的差异」

表1 Al2O3-SP质浇注料和Al2O3-MgO质浇注料性能比较

由表1看到,Al2O3-SP质浇注料和Al2O3-MgO质浇注料在1500℃(3h)烧后线变化差异之大:Al2O3-SP质浇注料仅为0.02%,几乎不存在残余膨胀,体积稳定性非常好;而Al2O3-MgO质浇注料的永久线变化高达1.79%,残余膨胀非常大。Al2O3-MgO质浇注料从1200℃开始,由于Al2O3+MgO→SP反应发生急剧膨胀,会导致该浇注料体的高气孔率、低强度和产生剥落。

对于SP化反应伴随膨胀的机理,文献作了详细描述。高活性MgO和Al2O3微粒反应生成SP的过程:400℃时已开始有SP形成,900℃时已有效形成SP,1200℃(6h)即可完成SP化反应。MgO和Al2O3反应生成SP时伴随较大的体积膨胀,来源于:

(1)化学反应的摩尔体积增加。从反应物和产物的摩尔体积计算知,反应过程体积增加了2.71cm3/mol,相当于固态反应期间体积膨胀7.36%。这是全致密Al2O3(3.99/cm3)与全致密MgO(3.58g/cm3)反应后产生的理论膨胀。

(2)根据儿何颗粒包裹理论,在MgO和Al2O3反应烧结期间,MgO/Al2O3界面上形成厚度不等(在MgO一侧和Al2O3一侧形成SP层厚度不等)的反应层,反应使颗粒互相推开,增大了膨胀。

(3)根据克肯达尔效应,两金属离子(Mg2+和Al3+)越过晶界的不等速相向扩散,使扩散较快的离子所占据晶界那一边形成气孔,产生了额外的体积膨胀。由于后两种原因,SP化固相反应烧结期间,存在颗粒尺寸效应和克肯达尔效应,产生了额外过量的膨胀。MgO和Al2O3的颗粒尺寸为微米级时,SP化伴有14。7%的体积膨胀,是摩尔体积膨胀的2倍;亚微米级MgO和Al2O3细粉SP化则伴有20。7%的体积膨胀,是摩尔体积膨胀的3倍。

Al2O3-MgO质浇注料的抗侵蚀性和抗渗透性都比Al2O3-SP质浇注料好,而且前者比后者对于大范围熔渣(CaO/SiO2由1〜8)具有更高的抗侵蚀能力。

对于1200℃和1400℃的高温抗折强度而言,Al2O3-SP质浇注料(分别为11。0MPa和9。0MPa)比Al2O3-MgO质浇注料(分别为6。0MPa和3。0MPa)高得多。Al2O3-MgO质浇注料的高温抗折强度低的原因是,为防止MgO水化和减轻热膨胀添加SiO2微粉,在热态下生成液相。

综上所述,可以认为:

(1)Al2O3-SP质浇注料的抗侵蚀性和抗渗透性较差,但其热膨胀小和高温抗折强度高,所以其抗热震性好和结构稳定。在实际使用中的损毁形式常表现为轻度剥落和熔损。

(2)Al2O3-MgO质浇注料的抗侵蚀性和抗渗透性好。但使用中伴随SP化反应产生较大的膨胀,含有SiO2导致高温抗折强度和抗热震性下降。在实际使用中的损毁形式常表现为剥落。认识到这些,一方面对于不同的使用条件选择Al2O3-SP质浇注料或Al2O3-MgO质浇注料;另一方面有针对性地采取一些措施,改善各自性能。

铝-镁质浇注料的主原料有铝氧、镁砂和SP砂。按主原料的纯度可分为普通铝-镁质浇注料和纯铝-镁质浇注料。普通铝-镁质浇注料主要以烧结矾土或棕刚玉为骨料,以矾土基SP、镁砂、少量氧化铝和SiO2等为基质(基质料MgO/Al2O3比值高于0.4),也称为矾土基铝-镁质浇注料。纯铝-镁质浇注料以白刚玉、板状氧化铝和亚白刚玉为骨料(有时也引入10%左右3mm以下SP颗粒),以高纯SP、Al2O3和高纯镁砂为基质(基质料MgO/Al2O3比值低于0.4),也称刚玉-镁质浇注料。

按结合体系(即结合剂种类),目前铝-镁质浇注料采用纯铝酸钙水泥、SiO2微粉+MgO和(或)水化氧化铝结合体系。纯铝-镁质浇注料开发初期,都选用纯铝酸钙水泥(通常含Al2O370%,简写Cα-70C)作结合剂。铝酸钙水泥结合的浇注料稳定性好。选用纯铝酸钙水泥作结合剂,主要考虑到这种水泥中CaO与纯铝-镁质浇注料基质内Al2O3细粉在使用过程中反应生成CaO·6Al2O3:CaO+6Al2O3→CaO·6Al2O3D对CaO·6Al2O3(简写CA6),一方面要认识到其优点:它是高耐火相(熔点1830℃),膨胀系数与Al2O3接近,碱性环境中有足够的抗化学侵蚀性,还原气氛中稳定性高,同氧化铁熔渣可形成大范围固熔体,结晶粗大(柱状晶形),可赋予材料高强度。另一方面要认识到CA6的生成反应伴随较大的体积膨胀,而且Cα-70C用量越多体积膨胀越大,过大的体积膨胀会对浇注体的结构产生负作用。

另外,为改善浇注料的抗渣性应减少CA6的生成量。含水泥的铝-镁质浇注料,减少其CA6生成量的措施有二:(1)向配料添加SiO2微粉,而且随着SiO2微粉添加量的增多,抑制使用过程中伴随CA6生成所产生的膨胀效应的作用越大。因为SiO2微粉添加量的增多,高温中生成Al2O3-CaO-SiO2系低熔物而抑制并减少了浇注料中CaO-Al2O3系矿物(CA6和CA2)生成量。试验表明,添加SiO2微粉会使铝-镁质浇注料荷重软化开始温度下降,变形量增加,赋予其高温热塑性,因而具有较高的抗热剥落性能。(2)减少浇注料中水泥用量,开发采用低水泥烧注料、超低水泥烧注料到无水泥浇注料。通常采用Cα-70C(或Cα-80C)与活性Al2O3作结合剂生产低水泥浇注料和超低水泥浇注料。单纯以活性Al2O3(例如水化Al2O3p-Al2O3)作结合剂,生产不引入CaO的无水泥浇注料。

铝-镁质浇注料的另一种结合体系,SiO2微粉和MgO细粉作结合剂,依靠凝聚结合。SiO2微粉和MgO细粉凝聚结合的机理:SiO2微粉和MgO细粉在水中形成熔胶,SiO2胶粒带负电,MgO粒子在水化过程中缓慢释放出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粒子便发生凝聚结合作用。李楠等的研究证实,SiO2微粉-MgO细粉结合浇注料中,发现有镁硅氧化物水化物Mg3Si4O10(OH)2生成,可能是获得高强度的原因。

A中小容量连铸钢包整体内衬普通Al2O3-MgO质浇注料

普通Al2O3-MgO质浇注料由特级或一级矾土(Al2O3含量不小于85%)骨料、特级或一级矾土细粉和烧结镁砂(MgO含量不小于92%)细粉构成,也称为矾土基Al2O3-MgO质浇注料。早期(20世纪80年代),这种浇注料曾以水玻璃熔液作结合剂,由于有较好的抗熔渣渗透性,曾用于中小容量模铸钢包整体内衬。但由于水玻璃带入一定量的Na2O,这种浇注料的荷重软化温度较低和抗熔渣侵蚀性较差,不适用于连铸钢包。改为SiO2微粉和MgO细粉凝聚结合的普通Al2O3-MgO质浇注料,可用作中小容量钢包的整体内衬。

凝聚结合普通Al2O3-MgO质浇注料配料中,骨料/粉料为(65~70)/(35〜30)。骨料的临界粒度较大,最大可达20〜50mm。配料组成:骨料为20〜10mm,50%;10〜5mm,10%;小于5mm,40%的矾土熟料颗粒。粉料由特级高铝矾土熟料粉(小于0。074mm)、烧结镁砂粉(小于0。074mm)和SiO2微粉(烟尘硅灰,小于1μm)组成。基质粉料中的镁砂粉和氧化硅微粉加入量,应根据使用条件和使用性能要求通过试验确定。

凝聚结合普通Al2O3-MgO质浇注料的一般理化性能:化学成分w(Al2O3)为68%〜76%,w(MgO)为6%〜8%;110℃,24h烘干后体积密度为2。80〜2。95g/cm3,耐压强度为30〜50MPa,抗折强度为5~10MPa;1500℃,3h烧后体积密度为2。70〜2。90g/cm3,耐压强度为40〜80MPa,抗折强度为8~12MPa,线变化率为±0。5%。这类浇注料适用于中小容量连铸钢包整体内衬。

B中小容量连铸钢包整体内衬普通Al2O3-SP质浇注料

普通Al2O3-SP质浇注料也称作普通高铝-尖晶石质浇注料,是由特级(或一级)高铝矾土骨料和粉料、矾土基烧结尖晶石骨料和粉料配制。采用两种结合体系:水化(纯铝酸钙水泥)结合体系和凝聚结合体系。水化结合的这种浇注料,其基质由矾土基烧结尖晶石粉、特级高铝矾土熟料粉(或棕刚玉粉)、纯铝酸钙水泥和微量的分散剂组成。其中纯铝酸钙水泥加入量要严格控制在5%〜8%(避免因加入量过多降低浇注料高温使用性能)。凝聚结合的这种浇注料,其基质由矾土基烧结尖晶石粉(或棕刚玉粉)、烧结镁砂粉、SiO2微粉和微量的分散剂组成。其中烧结镁砂粉的加入量为6%〜8%,SiO2微粉加入量为2%〜3%。

普通Al2O3-SP质浇注料的粒度组成,按Andreassen粒度分布方程调配时,粒度分配系数9值控制在0.26〜0.35之间。SP加入量在10%〜15%,其中部分以3〜1mm颗粒加入和部分以小于0.074mm粉料加入。

凝聚结合普通Al2O3-SP质浇注料的一般理化指标:化学成分w(Al2O3)>72%,w(MgO)>11%和w(SiO2)<9。5%。110℃24h烘干、110℃3h烧后和1550℃3h烧后的体积密度分别为大于2。90g/cm3、大于2。88g/cm3和大于2。80g/cm3;1100℃3h烘干、1100℃烧后和1550℃烧后的显气孔率分别为小于16%、小于19%和小于12%;

110℃24h烘干、1100℃3h烧后和1550℃3h烧后的耐压强度分别为大于60MPa、大于70MPa和大于60MPa;110℃24h烘干、1100℃3h烧后和1550℃3h烧后的抗折强度分别为大于9.0MPa、大于8.0MPa和大于8.0MPa;110℃24h烘干、110O℃3h烧后和1550℃烧后的永久线变化率分别为0〜0.1%、0〜0.2%和0.8%〜1.7%。荷重软化温度(0.2MPa,0.6%)大于1410℃。抗爆裂温度大于450℃,加水量为5%〜6%。这类浇注料由于加入预反应尖晶石,永久线变化率不大,中温(1000℃)与高温(1550℃)强度的差别很小,抗热应力引起结构剥落的能力,比普通Al2O3-MgO质浇注料强些。适用于中小容量连铸钢包整体内衬。

C大容量钢包整体内衬纯Al2O3-SP质浇注料

纯Al2O3-SP质浇注料的骨料选用电熔刚玉、烧结刚玉或板状氧化铝;细粉(基质)由合成尖晶石(包括烧结尖晶石或电熔尖晶石)粉、α-Al2O3微粉、反应性Al2O3粉、纯铝酸钙水泥和分散剂组成。这种浇注料可配成低水泥、超低水泥或无水泥浇注料。当选用低水泥浇注料时,纯铝酸钙水泥的加入量为3%〜8%。

纯Al2O3-SP质浇注料,在20世纪80年代后期,由日本率先开发并应用到大容量钢包熔池。当时,Al2O3含量80%以上的高铝质浇注料,由于侵蚀率比高铝砖低和罐衬施工机械化(减轻体力劳动),已占据钢包内衬一定比例。但是高铝质浇注料的抗渣渗透性和抗侵蚀性并不能满足钢包内衬的要求。为提高高铝质浇注料的抗渣渗透性和抗侵蚀性,向浇注料配入SP,即研发出纯Al2O3-SP质浇注料。配入SP可限制熔渣渗透的机理:(1)如前已述,CaO与Al2O3反应生成高熔点的CA6;(2)渣中FeO和MnO与SP形成(Fe,Mn,Mg)O·(Fe,Al)2O3固熔体,使熔渣SiO2富化而提高黏度熔渣渗透深度L与熔渣渗透黏度η的关系可由表示,表明配入SP的高铝质浇注料(即Al2O3-SP浇注料),由于渗透熔渣黏度η提高而限制了渗透深度L为改善高铝质浇注料抗渣渗透性配入SP时应注意:(1)SP越细在基质中的分布越均匀,限制熔渣渗透的作用越大,这就是浇注料配料中主要以细粉形式加入SP的原因:(2)在浇注料中配入接近理论组成SP,即SP配入量在10%〜30%(质量分数)范围,限制熔渣渗透的作用最大(20%为最佳配入量)。SP配入量低于10%时,限制了熔渣中FeO和MnO在SP间隙空位的集留,形成固熔体的作用下降。SP配入量超过30%时,不利于SiO2的集留,限制了渗透熔渣黏度的提高,抑制熔渣渗透的作用下降。(3)SP的类型(即MgO/Al2O3比值)也影响抑制熔渣渗透作用。采用90%(质量分数)Al2O3的富铝SP(化学成分(质量分数):Al2O389.6%,MgO10.1%和SiO2<0.1%;矿物相尖晶石;MgO/Al2O3=0.11)有利于阻止熔渣渗透。

关于纯Al2O3-SP质浇注料中SP的MgO含量(即MgO/Al2O3比值)的选择,应考虑:(1)SP中MgO/Al2O3比值越大,纯Al2O3-SP质浇注料的抗侵蚀性越高。(2)SP中MgO/Al2O3比值越小,纯Al2O3-SP质浇注料的线膨胀率越小。采用70%Al2O3组成的SP(化学成分(质量分数):Al2O370.2%,MgO28.6%,SiO2<0.1%;矿物相尖晶石;MgO/Al2O3=0.41)生产的纯Al2O3-SP质浇注料,其热膨胀比采用90%Al2O3SP生产的浇注料高。即选用富铝SP可减少纯Al2O3-SP质浇注料的热膨胀。

纯Al2O3-SP质浇注料的粒度组成,根据施工性能(振动型或自流型)要求不同,选取粒度分布系数振动浇注料q值为0。26〜0。35;自流浇注料值为0。21〜0。26;也可按以下范围配制:>1mm为35%~50%,1〜0。045mm为15%〜30%,<0。045mm为35%〜40%。按此范围可获得自流值大于180mm的自流浇注料。典型的纯Al2O3-SP质自流浇注料的理化性能见表2。

表2典型的纯Al2O3-SP质自流浇注料的理化性能

D大容量钢包包底纯Al2O3-ufSP质浇注料

就浇注料的抗熔渣渗透性和抗侵蚀性而言,纯Al2O3-SP质浇注料比高铝质浇注料高很多,但比纯Al2O3-MgO质浇注料低得多,仍然满足不了钢包内衬使用要求。为提高纯Al2O3-SP质浇注料的抗侵蚀性和抗熔渣渗透性,根据SP颗粒越细在基质中分布越均匀和限制熔渣渗透作用越大的道理,将基质中的SP用SP超细粉(ufSP,ultrafinepowderofspi-nel,尖晶石超细粉的平均颗粒尺寸为1.1μm,化学成分(质量分数):Al2O373.47%,MgO25.74%,SiO20.24%,Fe2O30.14%,矿物组成尖晶石)替换,生产一种能有效发挥结构稳定性、抗侵蚀性和抗熔渣渗透性良好的纯Al2O3-ufSP质浇注料。如果ufSP配入量过高或纯铝酸钙水泥的粒径过小时,纯Al2O3-ufSP质浇注料在使用过程中由于过烧结而引起抗热震性能下降,产生剥落损毁。通过控制ufSP配入量和正确选择纯铝酸钙水泥粒径来抑制该浇注料使用中过烧结所引起弹性率上升:(1)浇注料中ufSP配入量(质量分数)为12%〜16%时,在基质中充填均匀和组织致密而提高了抗侵蚀性。(2)纯铝酸钙水泥结合剂的粒径由1.6μm增大到时,便可控制因过烧结所产生的高强度和高弹性率,提高其抗剥落性。(3)再用-1mm颗粒SP4%~6%(质量分数)置换同等Al2O3颗粒,由于Al2O3颗粒能捕捉熔渣中CaO,而SP颗粒能固熔熔渣中FeO和Mn,可提高熔渣黏度和熔点,抑制熔渣渗透。采取以上措施后,就能获得抗侵蚀性和抗渗透性比纯Al2O3-MgO质浇注料更高的纯Al2O3-UfSP质浇注料。在大容量钢包熔池的使用结果表明,纯Al2O3-MgO质浇注料的剥落厚度为20〜30mm,而这种纯Al2O3-ufSP质浇注料的剥落厚度仅为10mm。由于剥落扩展速度减慢了,耐用性提高了。

在铝-镁质浇注料开发应用初期,钢包罐壁内衬先采用纯Al2O3-SP质浇注料,因为:(1)纯Al2O3-SP质浇注料的开发应用先于纯Al2O3-MgO质浇注料。(2)纯Al2O3-SP质浇注料的膨胀性和结构稳定性非常好,没有发现较多的剥落现象。为进一步延长钢包寿命,纯Al2O3-SP质浇注料便被抗侵蚀性和抗熔渣渗透性都优越的纯Al2O3-MgO质浇注料所取代。

罐底的结构与罐壁不同,即便是大容量钢包的罐底,多数采用约束力较小的平直结构。高膨胀的耐火材料可能引起罐底内衬拱起上胀。为防止罐底内衬上胀拱起,体积稳定性高的纯Al2O3-ufSP质浇注料便成为大容量钢包罐底的首选材料。罐底内衬经受周期性操作和熔渣作用,罐底浇注料应具备良好的抗热震性和抗熔渣渗透性。罐底内衬的损毁形式主要是结构剥落。人们对罐底浇注料的抗渣渗透性进行了研究。采用尖晶超细粉的纯Al2O3-ufSP质浇注料的物理性能与采用氧化铝超细粉的纯Al2O3-SP质浇注料的几乎相同(见表13),但改进后的纯Al2O3-ufSP质浇注料的抗熔渣渗透性提高了,有助于罐底寿命的延长。

表3罐底浇注料的性能

E大容量钢包熔池纯Al2O3-MgO质浇注料

纯Al2O3-MgO质浇注料的开发应用,是在纯Al2O3-SP质浇注料之后,比纯Al2O3-SP质浇注料具有更高的抗侵蚀性和抗熔渣渗透性。对于钢包熔池整体内衬而言,当熔渣渗透进入整体内衬并与之反应时形成渗透层,在热循环过程和温度梯度作用下,渗透层会从未渗透层(原浇注体未变层)剥落下来,即发生结构剥落。众所周知,减轻或限制结构剥落的主要措施,就是限制熔渣渗透深度,“极小的渗透深度等于极小的结构剥落”[%。改善铝-镁质浇注料的抗渣渗透性能,主要从基质组成着手,即将基质中SP细粉由MgO细粉代替,获得纯Al2O3-MgO质浇注料,纯Al2O3-MgO质浇注料的骨料与纯Al2O3-SP质浇注料相同,主要有电熔白刚玉或板状氧化铝等。结合体系可采用纯铝酸钙水泥结合、凝聚结合或无水泥结合。

天津快乐十分开奖结果 以MgO细粉形式加入基质的纯Al2O3-MgO质浇注料,在钢包使用过程中,MgO细粉与Al2O3细粉就地反应生成所谓的“原位SP”。这种原位SP非常细小,并具有较高活性,在基质中分布极为均匀,能有效阻止渣中FeO和MnO的渗透。生成原位SP产生的膨胀,只要采取控制措施,有利于减小气孔孔径,有利于阻止熔渣的渗透。

纯Al2O3-MgO质浇注料抗渣试验表明:(1)随MgO细粉含量的增加,纯Al2O3-MgO质浇注料抗侵蚀性能提高,但如果浇注料中存在大量的MgO细粉,会使热面在使用中形成过多的SP,引起剧烈的膨胀而加剧损毁。(2)MgO细粉含量处于5%〜10%时,熔渣渗透量最小。MgO细粉含量超过10%时,虽然抗侵蚀性能有所提高,但过量的MgO细粉含量使浇注料失去控制熔渣渗透的作用。(3)向配料加入粗颗粒MgO可降低该浇注料的热应力,但MgO粗颗粒加入量不能过多(通常限制在2%左右),因为过多的MgO粗颗粒会引起裂纹增大,加速熔渣向受热面的渗透,降低使用性能。

纯Al2O3-MgO质浇注料一个突出的弱点,是在高温使用中由于SP化所带来的残余线膨胀(PLC)过大而导致施工体气孔率高、强度低和抗热震性低,产生断裂和剥落。而且这种残余线膨胀量几乎与MgO成正比。减轻或控制纯Al2O3-MgO质浇注料使用中过大残余线膨胀的主要技术措施是,向浇注料添加适量的SiO2微粉,在高温下形成低熔的Al2O3-CaO-MgO-SiO2系液相。根据自动应力张弛原理,这些液相填充一些孔隙,并补偿SP生成时的膨胀。

所谓适量的SiO2微粉,首先注意纯Al2O3-MgO质浇注料细粉中MgO/SiO2质量比与永久线变化(PLC)的关系。1500℃3h烧后试验表明,当MgO/SiO2比大于12时,PLC高达2%以上,很容易引起剥落;而当MgO/SiO2比小于3时,会产生收缩,加速裂纹形成。可见,纯Al2O3-MgO质浇注料细粉中MgO/SiO2比值在4〜8范围比较适宜。

在纯Al2O3-MgO质浇注料基质中添加SiO2微粉的另一个好处是,增加原位SP的生成量。当MgO含量一定时,较多的原位SP生成量表明SP结构中MgO/Al2O3比值较低,形成了Al2O3含量高的富铝SP。研究表明,加入适量的SiO2微粉(例如1%〜2%),所生成液相有利于加快SP形成反应。同时,提高处理温度和延长保温时间,都能有效地促使原位SP含量的稳定增加。

研究还表明,纯Al2O3-MgO质浇注料的热膨胀不仅受SiO2微粉加入量的影响,还与配料中所加入的Al2O3超细粉有关当纯Al2O3-MgO质浇注料中添加7%Al2O3超细粉和l%SiO2微粉时,就可以将其热膨胀控制在很低的范围之内,将其用于像钢包罐底那样约束力很小的使用条件也可获得很长的使用寿命。如果调节纯Al2O3-MgO质浇注料基质中MgO/SiO2«4时,即可获得PLC为+0.1%~+0.3%的微膨胀纯Al2O3-MgO质浇注料(化学成分(质量分数Al2O383.9%,MgO12.6%,SiO22.5%,CaO0.6%;体积密度:3.05g/m3(110℃,12h),3.07g/cm3(1500℃,3h);耐压强度:23.5MPa(110℃,12h),156.3MPa(1500℃,3h);1500℃3h线变化率为+0.19%,镁砂粗颗粒添加量6%;细粉中MgO/SiO2=4.7),用于罐底可以获得很长的使用寿命。因为这些浇注料在使用中不会产生内部裂纹和剥落损毁。

加入SiO2微粉的纯Al2O3-MgO质浇注料,由于基质中液相量相对较多,具有一定的蠕变性能。适当的蠕变性能对于应力吸收和组织致密化是有效的。但过大的蠕变量会导致浇注体过烧结、膨胀消失甚至烧结收缩,引起龟裂和剥落。1450℃,0.5MPa蠕变试验表明:(1)随SiO2微粉添加量减少,纯Al2O3-MgO质浇注料的蠕变量变小,因为SiO2微粉添加量的减少使液相生成量减少。(2)MgO细粉减少时,纯Al2O3-MgO质浇注料的蠕变量变大,可能是由SP生产量减少所致。(3)当MgO细粉配入量为7%、SiO2微粉添加量约0.4%时,纯Al2O3-MgO质浇注料的蠕变量就可调整到纯Al2O3-SP质浇注料水平,就能大幅度地减少纯Al2O3-MgO质浇注料在实际使用中所产生的龟裂和剥落,获得高耐用性。

如果SiO2微粉添加量适宜,就会获得综合性能都较好的钢包低蚀区用纯Al2O3-MgO质浇注料。不过不同性能所要求的SiO2微粉添加量并不是相等的。在设计钢包用纯Al2O3-MgO质浇注料时,要根据不同部位使用条件选择合适的SiO2微粉添加量:(1)由于罐壁用纯Al2O3-MgO质浇注料在使用中存在剥落损毁,为提高抗剥落性能需将SiO2微粉添加量控制在0.5%左右。(2)罐底用纯Al2O3-MgO质浇注料应控制膨胀以防止拱起,SiO2微粉添加量一般为1%左右。(3)为提高冲击板的抗冲击能力,需要获得较高烧结性能,冲击板用纯Al2O3-MgO质浇汗料的SiO2微粉添加量应提高到1.5%左右。

为防止纯Al2O3-MgO质浇注料在大容量钢包罐壁使用中产生内部裂纹和剥落,可根据浇注料频繁使用的抗断裂系数,来确定纯Al2O3-MgO质浇注料的MgO含量、水泥用量和SiO2微粉添加量,结果表明:最大值时的MgO含量为5%,水泥用量为8%和SiO2微粉添加量为0。5%,并且找出水泥用量8%的纯Al2O3-MgO质浇注料具有抗侵蚀性和抗渣渗透性的最佳平衡。日本曾将水泥用量8%、MgO配入量5%和SiO2微粉添加量0。5%的纯Al2O3-MgO质浇注料作为大容量钢包罐壁整体内衬的标准浇注料推广应用,获得了长寿命。但对于减薄罐壁的使用中,出现裂纹和膨胀。这种情况下,把降低膨胀应力作为纯Al2O3-MgO质浇注料的改进方向:正确选择基质中MgO/SiO2比值(不超过7),设计罐壁用低膨胀纯Al2O3-MgO质浇注料,见表14使用结果表明,这种低膨胀纯Al2O3-MgO质浇注料,经高温(1500℃,3h)处理后的永久线变化率(膨胀率)不高(PLC≈1。0%),因而不剥落、耐侵蚀和使用寿命长(在大容量钢包的使用寿命达160次以上)。

表4大容量钢包罐壁用纯铝-镁质浇注料特性

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