活性Al2 O3微粉种类对刚玉-尖晶石透气砖浇注料性能的影响

276 〜279八分史餚斜2018年8月第52卷第4期活性A1203微粉种类对刚玉-尖晶石透气砖浇注料性能的影响张丹洋1江念1李春雪2郜剑英2B r u n o T o u z〇2)员文杰13)1)武汉科技大学省部共建耐火材料与冶金国家重点实验室湖北武汉4300812)益瑞石中国技术中心（原凯诺斯亚洲研发中心）天津304573)武汉科技大学高温材料与炉衬技术国家地方联合工程研究中心湖北武汉430081摘要：为探究活性A1〇3微粉对钢包用刚玉-尖晶石透气砖浇注料性能的影响，以质量分数分别为74%的板 状刚玉、14. 5%的镤铝尖晶石、8%的活性A1203微粉、2.5%的铝酸钙水泥和1%的减水剂制备了刚玉-尖晶石 浇注料，研究了不同杂质含量和粒度分布的三种市售活性Al2〇3微粉（分别为A、B、C)对该浇注料性能的影响。

结果表明：三种活性A1203微粉中，加入粒度最小且Na20杂质较少的活性A1203微粉A的试样，在高温下的收 缩量较小，显气孔率较低，在1 600 °C时的高温抗折强度最大；显微结构分析显示，加入A1203微粉A的试样内 部结构更加致密，孔洞相对较少。

关键词：刚玉-尖晶石浇注料;钢包；透气砖;氧化铝微粉中图分类号:TQ175 文献标识码:A 文章编号:1001 -1935(2018)04 -0276 -04D0I ： 10. 3969/j. issn. 1001 - 1935.2018.04.009近年来，炉外精炼对提高钢铁质量、增加钢铁种 类等都具有重要的意义[1]。

炉外精炼环节常采用底 吹氩技术使得钢水分散均勻，从而促进精炼过程中化 学反应的进行。

透气砖及保护透气砖的座砖是底吹 氩工艺中最重要的功能元件，它对于炉外精炼至关重 要[^5]。

常用的透气砖及座砖材质有铬刚玉质、镁铝 质和铬刚玉-尖晶石质等[]。

由于Cr6+对环境保护 十分不利，目前刚玉-尖晶石质材料吸引了越来越多 的关注[]。

原料特性对浇注料的性能有显著的影响。

浇注 料的高温性能取决于相组成，与原料的纯度和化学组 成密切相关[]。

对于刚玉-尖晶石体系而言，氧化铝 在尖晶石中的固溶和脱溶以及活性氧化铝与铝酸钙 水泥反应生成CA6，因此，尖晶石的种类、铝酸钙水泥 的种类和Ca0含量都对其有很大的影响[8_9]。

活性 A203微粉的加人可提高其强度和抗渣渗透性[0]，对 采用浇注成型的钢包透气砖而言，活性Al203的加入 量对其性能和使用寿命均极为重要[1]。

目前市售的 活性Al203微粉种类很多，但由于其粒度、杂质含量 和比表面积等差异，常常对浇注料性能产生不同的影 响。

本研究中，主要探究不同种类的活性Al203微粉 对钢包透气砖用刚玉-尖晶石浇注料性能的影响。

I 1试验1.1试验用原料有安迈产的0.6〜6.7和<0. 6mm的板状刚玉 (T60)，<0.045 mm的镁铝尖晶石（AR78)，市售的三 种活性Al203微粉(分别标记为A、B和C)，凯诺斯的 Secar71水泥，凯诺斯的减水剂REFPAC288和REF-PAC388。

主要原料的化学组成见表1。

表1主要原料的化学组成原料w/%A1203Mg0Ca0Na20Fe203Si02板状刚玉99.5<0.40<0.90镁铝尖晶石7420.50.240.090.150.10Al203微粉A99.850.0290.0220.095Al203微粉B99.860.0320.040.070Al203微粉C99.840.0720.0310.055S e c ar 71 水泥彡68. 5彡 31.0<0.4<0.8采用激光粒度分析仪和氮吸附仪对三种活性A203微粉的粒度和比表面积进行测试，结果见表2 和图1。

可以看出：微粉B和C的粒度大于微粉A*国家自然科学基金资助项目（51502214)。

张丹洋:女，195年生，硕士研究生。

E-mai1:494824901 @qq. com通讯作者：员文杰，男，1980年生，博士，教授。

E-mai1 ：yuanwenjie@ wust. edu. cn收稿日期:2017-10-23 编辑:张子英276N A旧U O C A旧A0/耐火材料2018/4 Wtp：//www. nhcl. com. cn第4期张丹洋，等:活性A 1203微粉种类对刚玉-尖晶石透气砖浇注料性能的影响2018年8月的，且呈现双峰分布;微粉C 的粒度分布更宽，较小 (<1 pm )和较大（>6 pm )粒度的颗粒含量均高于微粉B 的。

表2三种活性Al2〇3微粉的粒度和比表面积项目微粉A微粉B微粉Cpm1.862.60 2.52比表面积/(m 2 • g-1)2.492.854.7825-----------------------------------------------------rn-m^A颗粒尺寸/哗图1三种活性Al2〇3微粉的粒度分布1.2试样制备刚玉-尖晶石浇注料的基础配方（…为:0. 6〜 6.7 mm 的板状刚玉（T 60) 56% '0.6 mm 的板状刚 玉（T 60) 18%，$0. 045以以的镁铝尖晶石（人1178) 14.5%，A 1203 微粉 8%，Secar 71 水泥 2.5%，减水剂 (REFPAC 288 +REFPAC 388) 1%。

固定浇注料所有 原料的配比不变，分别采用三种不同的活性Al2〇3微 粉，配方编号也相应记为A 、B 和C 。

称取原料混勻后 加入4% (^)的蒸馏水搅拌均勻，再振动成型为 40 m m x 40 mm X 160 m m 的条形试样。

先在温度为 20°C 、相对湿度为70%〜75%的环境中养护48 h ，再于110 〇C 下烘干24 h ，然后分别在1 500、1 650 〇C 保温3 h 热处理。

1.3性能检测按GB/T 5988—2007测加热永久线变化，按 GB/T 2997—2000 测显气孔率，采用 GB/T 3001— 207测常温抗折强度，按GB/T 3002—2004测烘干 试样分别在1 450和1 600 C 保温0. 5 h 的高温抗折 强度。

使用扫描电子显微镜（SEM ，JE 0L JSM -6610, 曰本）分析试样的显微结构。

2结果与分析2.1物理性能不同温度烧后试样的加热永久线变化见图2,其 中试样A 在1 500 C 烧后的线变化为0。

从图2可以 看出，1 500 C 烧后试样A 的尺寸基本无变化，其余烧后试样均有不同程度的收缩。

高温下，活性Al2〇3 与铝酸钙水泥反应生成CA6会伴随着一定的体积膨 胀，但是该体系中的铝酸钙水泥用量较少，所以试样 的体积变化由高温烧结产生的收缩占主导。

与试样 A 相比，试样B 和C 经高温煅烧后产生更明显的收 缩，这是因为活性Al2〇3微粉B 和C 中Na20的含量 较高，导致高温下产生更多的液相量，所以烧结收缩 更明显。

热处理后试样的显气孔率见图3。

由图3可以看 出，试样C 在高温下收缩最明显，显气孔率最低。

而 试样B 虽然收缩比试样A 明显，但显气孔率较高，这 可能与闭口气孔和内部烧结等因素相关。

经1 650 C 烧后，试样A 的显气孔率最低，因为Al 2〇3微粉A 的粒度更细小。

试样的抗折强度见图4。

由图4(a )可知，在 1 500和1 600 C 烧后，所有试样的常温强度均有明显 提高，这是由于高温使得各组分间因烧结而紧密结合。

由图4(b )可知，试样A 在1 450和1 600 〇C 下的 高温抗折强度差异不大，而试样C 在1 600 C 时的强 度与1 450 C 时的相差很大，随着温度升高试样的强度降低很明显。

这是因为活性Al 2〇3中Na20的含量 由小到大的顺序为:A <B <C 。

Na20杂质在高温下 易产生液相，在1 450 C 下少量的液相能促进烧结而 强化结合，从而提高试样强度。

但是当温度升至 1 600 C 时，有更多液相产生，对强度不利。

Mtp ：//www. nhcl. com. cn2018/4耐火材料/REFRACTORIES277耐大材料/N A 旧U 〇CAILIA 〇 2018年第52卷图4试样的常温和高温抗折强度2.2显微结构1 650 °C 烧后试样的显微结构如图5所示。

可以看出，试样A 中颗粒结合紧密，孔隙较少。

而试样B 和C 则存在较多的孔洞。

这与A 1203微粉的粒度分图5 1 650 C 烧后试样的显微结构布有很大的关系。

根据图1中三种Al2〇3微粉的粒 度分布曲线可以明显看出，微粉A 的粒度最小，而微 粉B 和C 的粒度较大，因此加入微粉A 的试样内部 更容易实现紧密堆积，烧结致密化。

3结论(1)加入活性Al2〇3微粉C 的试样由于含有较多的Na20杂质，在烧结过程中收缩最明显，高温强度较 差。

由于活性Al2〇3微粉B 的比表面积较小，烧结活 性较低，因此1 650 C 烧后试样B 的收缩量要小于加 入活性Al2〇3微粉C 的试样。

活性Al2〇3微粉A 的 粒度最小和Na20杂质较少，但试样A 在高温下的收 缩量较小，体积稳定性较好，且在1 600 C 下高温抗 折强度最大。

(2)从显微结构方面，加入活性Al2〇3微粉A 的试样由于其粒度较小，堆积更紧密，内部结构更加致 密，孔洞相对较少。

(3)设计耐火材料时，选用活性Al2〇3微粉需要从粒度、比表面积和杂质等多方面综合考虑。

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