结合剂对铝镁浇注料烧后膨胀行为的影响

结合剂对铝镁浇注料烧后膨胀行为的影响

□　张文杰　汪厚植　顾华志　马金光

武汉冶金科技大学材料学院　武汉430081

摘　要　研究了硅灰、水泥的加入量对铝镁浇注料高温烧后膨胀行为的影响,结果表明:硅灰、水泥的引入影响浇注料的物相组成及显微结构,严重制约其高温烧后线变化,为了在使用中获得适当的残余膨胀,应合理控制浇注料中硅灰和水泥的加入量。

Ξ关键词　铝镁浇注料,结合剂,膨胀,钢包

1　前言

近年来在钢包整体浇注施工技术发展过程中,由于Al2O3-尖晶石浇注料具有优异的抑制熔渣渗透的能力和良好的耐蚀损性能,因而被广泛采用[1]。同时,对具有相近化学组成的Al2O32MgO 浇注料也进行了大量开发研究,并且显示了更为良好的耐用性[2,3],因而引起人们的瞩目。

由于在高温下Al2O3和MgO形成尖晶石的反应伴有约7%的体积膨胀,因而,Al2O32MgO浇注料在使用过程中将会产生体积变化,过大的膨胀将使浇注料的抗热剥落性能变差,组织变松散,如用于包底,因其周边受钢壳的约束,过大的膨胀将导致包底发生拱起。所以,掌握和控制Al2O32MgO浇注料的膨胀行为就成为了研究开发Al2O32MgO浇注料的重要课题。本文介绍了硅灰和水泥加入量对浇注料高温烧后膨胀行为的影响。

2　试验

2.1　原料

以电熔刚玉(Al2O3>98.71%)和电熔镁砂(MgO96.85%)为主要原料,并加入α2Al2O3超细粉。2.2　结合剂

铝酸钙水泥经X射线衍射分析,其物相组成主要是C A、α2Al2O3和C A2,化学分析结果(%): Al2O375.08,CaO17.64,Fe2O30.35,MgO1.78,SiO2痕量,I.L1.08。

硅灰的化学分析结果(%):SiO289.29,Al2O3 0.97,Fe2O30.14,CaO0.11,MgO0.27,K2O0.26, Na2O0.09。

2.3　试验方法

按粗中颗粒∶细粉=67∶33配料,其中细粉中的镁砂、水泥、硅灰配比为:镁砂配合量为8%,固定水泥配合量为2d%,硅灰添加量分别为0,a%, 2a%,3a%,4a%;固定硅灰添加量为2.4a%,水泥配合量分别为0,d%,2d%,3d%,4d%,6d%。在试验室用小型搅拌锅,首先加入细粉、结合剂和外加剂,预混1min,再加入骨料混合0.5min,然后加水混合3min出料。在小型震动台上,浇注成40 mm×40mm×160mm的条形试样,经24h脱模后,于110℃下烘干24h,再经1500℃焙烧3h。冷却后测定烧后试样的线变化,并对烧后试样基质进行X射线衍射分析。

3　结果和讨论

3.1　高温烧后线变化率

硅灰添加量、水泥配合量与试样经1500℃,3 h烧后线变化的关系示于图1。

可见,在试验范围内,随硅灰添加量的增加,

研究开发

NAIHUO CAI LI AO　1999,33(4)196～198　

Ξ收稿日期:1998-10-08

修回日期:1999-04-04编辑:徐慧娟196

　耐火材料1999/4

图1　硅灰、水泥添加量对线变化的影响

Fig.1I nfluence of SiO 2or cement content on linear ch ange

即随浇注料MgO/SiO 2比的减小,试样高温烧后线变化率呈直线降低;随水泥配合量的增加,试样高温烧后的线变化率呈先降低而后显著上升的趋势,在水泥配合量为2d %时出现最低值。3.2　X 射线衍射分析

对1500℃,3h 烧后的试样基质进行了X 射线衍射分析,各试样的主要矿物组成为尖晶石、α2Al 2O 3、C A 6和

C A 2等,均未发现有MgO ,表明在经1500℃,3h 焙烧后,试样中的Al

2O 3和MgO 形成

尖晶石的反应已经完成。

各试样中尖晶石的衍射强度、晶格常数及α2Al 2O 3、C A 6和C A 2的X 射线衍射强度分别示于图2

～5,图中a 、3a 两点的晶格常数系用1600℃隧道窑中烧后试样测定的值。

从图2、3给出的结果可见,随硅灰添加量的

图2　硅灰添加量与尖晶石晶格常数及衍射强度的关系

Fig.2Lattice constant of spinel

and diffractional strength VS

SiO 2content

图3　硅灰添加量与各物相衍射强度的关系

Fig.3R elationship betw een ph ase diffractional strength and

SiO 2contant

增加,经1500℃,3h 烧后的试样中,尖晶石的X 射线衍射强度呈现降低的趋势,同时尖晶石的晶格常数,除4a 点外亦呈现变小倾向,表明随硅灰添加量的增加,尖晶石的生成量趋于减小,但却促进了Al 2O 3向尖晶石中的固溶。

随硅灰添加量的增加,经1500℃,3h 烧后的试样,C A 6和C A 2矿物相的X 射线衍射强度降低,表明随硅灰添加量的增加,C A 6和C A 2等矿物相的生成量趋于减少。

图4　水泥配合量与尖晶石衍射强度及晶格常数的关系

Fig.4Lattice constant of spinel and diffractional strength VS

cement content

从图4、5给出的结果可见,随水泥配合量的增加,经1500℃,3h 烧后的试样,尖晶石的X 射线衍射强度趋于降低,同时尖晶石的晶格常数呈现增大的趋势,表明随水泥配合量的增加,尖晶石的生成量趋于减少,同时Al 2O 3向尖晶石的固溶也趋于减少。

随水泥配合量的增加,经1500℃,3h 烧后的试样,C A 6、C A 2矿物相的X 射线衍射强度呈增加趋势,表明随水泥配合量的增加,C A 6、C A 2矿物相

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