1-3(宝钢 姚金甫)ρ-Al2O3结合铁沟料的试验研究

ρ-Al2O3结合铁沟料的试验研究

姚金甫1)田守信1)姚长江2)陈玮2)王峰1)

宝山钢铁股份有限公司上海201900

中国铝业股份有限公司郑州研究院郑州450041

摘要本文对ρ-Al2O3结合铁沟料进行了试验研究。通过加入合适的分散剂和具有缓凝性能的ρ-Al2O3，铁沟料具有良好的流动性和足够的可施工时间。ρ-Al2O3结合铁沟料具有较高的常温强度，与水泥结合相比，ρ-Al2O3结合铁沟料具有较好的抗渣性。

关键词ρ-Al2O3铁沟料流动性抗渣性

铁沟料是浇注料中开发应用较早的材质品种，也是浇注料中使用量最大的品种之一。铁沟料的技术水平在不断发展和提高，一次通铁量已从开始时的5-6万吨提高到现在的12万吨以上。铁沟料的结合系统一般采用低水泥或超低水泥结合。水泥结合的浇注料不可避免会引入一定的CaO，对于Al2O3-SiO2系和Al2O3系浇注料，水泥引入的CaO在高温下与浇注料反应会生成一些钙长石（CAS2）、钙黄长石（C2AS）或铝酸钙低熔物，降低了浇注料的高温性能，从而使耐侵蚀性和使用寿命受到影响。近年来有一些对硅溶胶结合浇注料的报道[1]，克服了CaO的不利影响，但是SiO2的引入，对氧化铝质浇注料的耐高温性能也有不利的影响。而铝溶胶结合的浇注料很少报导。文献[2]的研究表明，ρ-Al2O3（也称水硬性氧化铝）是铝硅系、硅质、碳化硅材料和刚玉－尖晶石质材料的很好结合剂。本文以ρ-Al2O3代替水泥作为铁沟料的结合剂，探讨了它对铁沟料性能的影响。

1 试验

1.1试验用原料

主原料采用致密刚玉，优质碳化硅，α-Al2O3微粉，硅微粉，球沥青。ρ-Al2O3来自中国铝业股份有限公司郑州研究院，ρ-Al2O3的D50为6.1μm。

分散剂是A1：聚羧酸盐类；A2：萘磺酸盐甲醛缩合物；A3：六偏磷酸钠；A4：六偏磷酸钠＋萘磺酸盐甲醛缩合物；A5：木质磺酸钙；A6：SPA1（聚丙烯酸钠）；A7：聚丙烯酸钠；A8：三聚氰胺甲醛缩合物。

1.2试验方法

浆体流动性的试验。浇注料具有流动性，是浇注料的颗粒分散悬浮在基质里，由基质带动下产生了流动。因此通过测量基质的流动性，就可以判断浇注料的流动性能。基质浆体流动性的测定方法是：将基质部分的SiC细粉、α-Al2O3微粉、SiO2微粉、ρ-Al2O3、球沥青和分散剂，按一定比例配料150g。加水并搅拌4mins后，将泥料倒在玻璃板上，泥料自流摊开的直径为自流值。根据自流值的大小可以分析不同配方浇注料的流动性情况。

采用坩埚法进行抗渣试验。坩埚尺寸是φ25×25，外形是70×70×70。向坩埚内加入宝钢高炉渣18g，1500℃×3h侵蚀后，切开坩埚，测量侵蚀面积。

其它性能的测定按照有关行业标准进行。

2 试验结果和讨论

2.1 不同分散剂对流动性的影响

浇注料的流动性是衡量浇注料施工可操作性和使用性能好坏的一个重要指标，如果浇注成型时浇注料的加水量低，流动值大，那么，就会获得致密、强度好的施工体，进而有利于抗侵蚀性的提高。采用ρ-Al2O3结合，结合系统发生了改变，浇注料的流动性会相应发生变化，配合需要的超微粉和分散剂也会不同。不同分散剂对浇注料基质浆体流动性的影响见表1和2。

表1 不同分散剂对流动性的影响

分散剂A1 A2 A3 A4

加入量/% 0.1 0.2 0.2 0.18

加水量/ml 21 22 23 22

自流值/mm 157 119 112 136

表2 不同分散剂对流动性的影响

分散剂A5 A6 A7 A8

加入量/% 0.2 0.12 0.15 0.15

加水量/ml 24 22.5 24 23

自流值/mm 无自流性126 135 132

由上表可知：1聚羧酸盐类(A1)的分散效果最好，六偏磷酸钠＋萘磺酸盐甲醛缩合物(A4)次之；2) 聚丙烯酸钠和三聚氰胺甲醛缩合物虽然都有一定的自流值，但加水量较多，流动值较小；3) 萘磺酸盐甲醛缩合物(A2)、六偏磷酸钠(A3)和木质磺酸钙(A5)不适合作为水硬性氧化铝的分散剂。

2.2 缓凝试验

由于ρ-Al 2O 3具有强烈的常温水化特性，如果水化太快会使浇注料在短时间内失去流动性，造成浇注料无法正常施工，这是以前ρ-Al 2O 3结合剂不能全方位推广应用的重要原因之一。因此，应该加入一定的缓凝剂或改进ρ-Al 2O 3的缓凝性能以延长浇注料的可施工时间。

我们通过添加缓凝剂达到了缓凝的效果，同时我们通过控制ρ-Al 2O 3的制造工艺和配料技术，制造出缓凝型的ρ-Al 2O 3，以达到良好的缓凝效果。

关于缓凝方面的试验，是这样进行的：按照表3的S2配方，并以一定的颗粒配比配成ASC 浇注料，加入缓凝剂A 或采用缓凝型ρ-Al 2O 3，加水量均为5%，加水后搅拌4min ，室温13.5℃。采用跳动桌法，测定搅拌好后即刻、30分钟、60分钟和90分钟浇注料的流动值。结果如图1。

图1 缓凝剂对流动值衰变的影响

由图1可知，添加缓凝剂和采用缓凝型的ρ-Al 2O 3都能使浇注料起到良好的缓凝作用，90分钟后，仍然具有较好的流动性，与不加缓凝剂的相比，浇注料流动性的衰减速率大大降低，满足了施工的要求。 2.3 ρ-Al 2O 3结合铁沟料的性能 2.3.1 铁沟料的配比

表3列出了浇注料的配比，微粉包括Al 2O 3微粉和SiO 2微粉，分散剂外加0.12%。S1为超低水泥结合，S2和S3为ρ-Al 2O 3结合，S3在S2的基础上增加了微粉量。

表3 ρ-Al 2O 3结合铁沟料的配比

项目 S1 S2 S3 致密刚玉 52 49 50 碳化硅 34.5 34.5 32 微粉 8.5 8.5 10 球沥青 3 3 3 Secar71水泥 2 ρ-Al 2O 3

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