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煉高品質(zhì)鋼需要使用高性能耐火材料。Al₂O₃-MgO澆注料具有優(yōu)良的抗熱震和抗侵蝕等性能，已經(jīng)有大量關(guān)于這方面的研究報(bào)道，被廣泛應(yīng)用在鋼包中。澆注料需要現(xiàn)場施工，因此其施工性能是一項(xiàng)非常重要的性能。澆注料的施工性能主要受分散劑、顆粒級配及細(xì)粉等的影響。為了提高Al₂O₃-MgO澆注料的施工性能，在本工作中，主要研究了分散劑種類、氧化鋁微粉種類以及氧化鋁微粉復(fù)配等對鋼包用Al₂O₃-MgO澆注料的流動性及烘干后澆注料的顯氣孔率、體積密度、常溫抗折強(qiáng)度和常溫耐壓強(qiáng)度等的影響。
試 驗(yàn)
1.1原料
試驗(yàn)原料有:粒度5～3、3～1、≤1和≤0.074mm(200目)的板狀剛玉，粒度≤1mm的電熔鎂砂，阿泰歐法鋁業(yè)(上海)有限公司的活性氧化鋁微粉PFR40、PBR和煅燒氧化鋁微粉AC34B5，某公司的活性氧化鋁微粉CL和煅燒氧化鋁微粉CT，鋁酸鈣水泥(Secar71)，聚羧酸類減水劑WS、FS和AD。上述5種氧化鋁微粉的理化性能指標(biāo)見表1。
▲表1 不同種類氧化鋁微粉的理化性能
1.2試樣制備
試樣的基礎(chǔ)配方(w)為:板狀剛玉顆粒(5～3、3～1、≤1mm)69%，板狀剛玉細(xì)粉(≤0.074mm)16%，電熔鎂砂(≤1mm)3%，鋁酸鈣水泥(Secar71)3%，氧化鋁微粉9%，水4%(外加)。
在此基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了以下兩大類試驗(yàn)配方:1)氧化鋁微粉選定為PFR40或PBR，再分別外加0.4%(w)的WS、0.2%(w)的FS和1%(w)的AD，對應(yīng)的試樣也分別標(biāo)記為WS、FS和AD。2)氧化鋁微粉分別選定為PFR40-AC34B5復(fù)合粉和CL-CT復(fù)合粉，復(fù)合比(質(zhì)量比)均為從9/0逐漸減小至3/6;外加劑均為WS，加入量為0.4%(w)。按照設(shè)計(jì)配方配料，在攪拌機(jī)中干混1min后，加入水和分散劑繼續(xù)攪拌4min。攪拌好的料，一部分用于測試流動值，另一部分澆注到160mm×40mm×40mm模具中，在室溫下放置24h后脫模，然后在110℃干燥24h。
1.3性能測試
按GB/T2419—2005檢測各配方澆注料的流動值，按GB/T2997—2000檢測各配方干燥后試樣的顯氣孔率和體積密度，按GB/T3001—2007檢測各配方干燥后試樣的常溫抗折強(qiáng)度，按GB/T5072.2—2004檢測各配方干燥后試樣的常溫耐壓強(qiáng)度。
結(jié)果與討論
2.1單一氧化鋁微粉和分散劑的影響
加入氧化鋁微粉PBR或PFR40的澆注料的流動值隨分散劑種類和加入量的變化見圖1。由圖1可以看出:對于加入PBR的澆注料，添加分散劑WS的流動性能明顯好于添加FS或AD的;對于加入PFR40的澆注料，添加分散劑WS的流動性能與添加FS的差別不大，均好于添加AD的;對于添加同一分散劑的澆注料，加入PFR40的流動性優(yōu)于加入PBR的澆注料的。
▲圖1 加入氧化鋁微粉PBR或PFR40的澆注料的流動值隨分散劑種類和加入量的變化
加入氧化鋁微粉PBR或PFR40的澆注料的顯氣孔率和體積密度隨分散劑種類和加入量的變化見圖2。由圖2可以看出:對于加入PBR或PFR40的澆注料，添加分散劑FS的澆注料均具有最高的顯氣孔率，添加分散劑WS的次之，添加分散劑AD的最小;而體積密度則以添加分散劑WS的為最大，添加分散劑FS的次之，添加分散劑AD的最小。對于添加同一分散劑的澆注料，加入PFR40的澆注料的顯氣孔率比加入PBR的試樣的低，體積密度則比加入PBR的試樣的大�？赡苁且�?yàn)镻FR40的粒度比PBR的小，比表面積比PBR的更大，能更好地優(yōu)化澆注體的堆積密度。
▲圖2加入氧化鋁微粉PBR或PFR40的澆注料的顯氣孔率和體積密度隨分散劑種類和加入量的變化
加入氧化鋁微粉PBR或PFR40的澆注料的常溫抗折強(qiáng)度和常溫耐壓強(qiáng)度隨分散劑種類和加入量的變化見圖3。由圖可知，對于加入PBR或PFR40的澆注料，試樣的常溫抗折強(qiáng)度和耐壓強(qiáng)度均具有相似的變化趨勢:添加減水劑FS的試樣的最小，添加減水劑WS或AD的試樣的相差不大。對于添加同一分散劑的澆注料，加入PFR40的澆注料的常溫抗折強(qiáng)度和常溫耐壓強(qiáng)度基本上都比加入PBR的試樣的稍大，這可用強(qiáng)度與氣孔率之間的關(guān)系解釋。
▲圖3 加入氧化鋁微粉PBR或PFR40的澆注料的常溫抗折強(qiáng)度和常溫耐壓強(qiáng)度隨分散劑種類和加入量的變化
2.2 復(fù)合氧化鋁微粉的影響
復(fù)合氧化鋁微粉種類及其復(fù)合比對澆注料流動值的影響見圖4。由圖可知:對于加入PFR40-AC34B5復(fù)合粉或CL-CT復(fù)合粉的澆注料，當(dāng)其復(fù)合比例(質(zhì)量比)由9/0減小至5/4時，澆注料的流動值均變化不大;而當(dāng)其復(fù)合比例(質(zhì)量比)由5/4減小至3/6時，澆注料的流動值逐漸減小。當(dāng)復(fù)合比例相同時，加入PFR40-AC34B5復(fù)合粉的澆注料的流動值比加入CL-CT復(fù)合粉的略大。
▲圖4 復(fù)合氧化鋁微粉種類及其復(fù)合比例對澆注料流動值的影響
復(fù)合氧化鋁微粉種類及其復(fù)合比例對烘干后試樣顯氣孔率和體積密度的影響見圖5。由圖可知，對于加入PFR40-AC34B5復(fù)合粉或CL-CT復(fù)合粉的澆注料，隨著其復(fù)合比例(質(zhì)量比)從9/0減小至3/6，試樣的顯氣孔率均逐漸增大，體積密度均逐漸減小。這可能是因?yàn)殪褵趸XAC34B5和CT的粒徑比活性氧化鋁PFR40和CL的大(見表1)，填充效果相對較差。復(fù)合比例相同時，加入不同種類氧化鋁復(fù)合粉的澆注料的顯氣孔率和體積密度均相差不大。
▲圖5 復(fù)合氧化鋁微粉種類及其復(fù)合比例對烘干后試樣顯氣孔率和體積密度的影響
復(fù)合氧化鋁微粉種類及其復(fù)合比例對烘干后試樣常溫抗折強(qiáng)度和常溫耐壓強(qiáng)度的影響見圖6。由圖可知:隨著其復(fù)合比例(質(zhì)量比)從9/0減小至3/6，澆注料的常溫抗折強(qiáng)度和常溫耐壓強(qiáng)度均變化不大，分別為8MPa左右和70MPa左右。
▲圖6 復(fù)合氧化鋁微粉種類及其復(fù)合比例對烘干后試樣常溫抗折強(qiáng)度和常溫耐壓強(qiáng)度的影響
結(jié) 論
(1)在加入單一氧化鋁微粉為PBR或PFR40的Al₂O₃-MgO澆注料中，外加0.4%(w)的WS的澆注料的流動性能及烘干后試樣的綜合性能比外加0.2%(w)的FS或1%(w)的AD的好。
(2)加入PFR40-AC34B5復(fù)合粉的澆注料的流動值比加入CL-CT復(fù)合粉的澆注料的略大。隨著PFR40與AC34B5或CL與CT復(fù)合比例的減小，澆注料的流動值及烘干后試樣的致密度均呈減小趨勢，烘干后試樣的強(qiáng)度變化不大�？紤]到活性氧化鋁微粉的價(jià)格較高，在考慮澆注料性能時也要考慮復(fù)合氧化鋁微粉的成本，選取合適的復(fù)合比例。
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