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    3. 活性α氧化鋁微粉在不定型耐火澆注料的性能

      Author: Admin View: Post Time: 2018 / 08 / 20

      活性α氧化鋁微粉在不定型耐火澆注料的性能

       

          以剛玉質澆注料為主題,白剛玉或者是致密剛玉為主要原料,實驗觀察了活性α氧化鋁微粉對不定型耐火澆注料的施工性能(振動流動度)、強度及抗渣性能的影響。實驗的數據表明:在澆注料中添加適量的活性α氧化鋁微粉能提高不定型耐火澆注料在高、中、低溫下處理后的強度、并且能夠有效地提高澆注料的抗渣性能。但活性α氧化鋁微粉對澆注料的施工性能不利,且施工溫度越高,其影響越顯著。

          比如材料在鋼液真空循環脫氣法(即RH法)的實施,要求相關耐火材料必須能夠經受高真空環境條件、高溫以及急冷急熱、鋼水湍流沖刷、各種堿度的渣和合金成分的強烈化學作用。由于使用條件特殊(長時間浸漬在鋼水及渣液中),浸漬管對其內襯耐火材料的要求頗為苛刻。

          目前,浸漬管內襯大都采用優質鎂鉻磚,而鎂鉻磚與外殼及通氣管道的固定則需依賴于浸漬管外部的澆注料,因此澆注料的壽命直接影響到RH浸漬管的使用壽命。在前期工作的基礎上,針對浸漬管澆注料的施工及對使用過程中存在的問題,研究了活性氧化鋁微粉對RH浸漬管澆注料的施工性能、強度及抗渣性能的影響。

          浸漬管澆注料的粒度分布不僅影響著產品的最終性能,如氣孔率、體積密度、強度等,同時,許多工藝性能也取決于顆粒粒度分布。澆注料顆粒粒度配比的理論模型主要有兩種:一種是經典的連續堆積理論,即安德里森方程;另一種是分布和堆積理論,即Dinger-Funk方程。本實驗采用安德里森公式對澆注料的粒度分布進行設計。

          將不同粒級的原料及分散劑按設計的比例放入攪拌鍋內干攪拌30s,再加入適量水攪拌2~3min。將攪拌好的料置于振動流動度測量儀中測定其流動值。然后將試樣制成40mm×40mm×160mm的條形樣,用于測定試樣經110℃4h、1000℃3h、1600℃3h熱處理后的強度??乖囼灢捎渺o態坩堝法,試樣為70.7mm×70.7mm×70.7mm的立方法,坩堝內孔為32mm×40mm,自然養護24h后脫模,再在烘箱內于110℃干燥24h。

          在干燥后的抗渣試樣中加入70g爐渣,于1600℃3h條件下進行抗渣試驗,冷卻后用切割機沿坩堝軸線將其切開,分析坩堝試樣侵蝕和滲透的程度,并進行巖相分析??梢钥闯?,在施工環境溫度較高的環境下,活性氧化鋁加入量對浸漬管澆注料施工性能的影響比較顯著,活性氧化鋁微粉加入量對澆注料施工性能的影響比較顯著,活性α氧化鋁微粉加入量越多,澆注料的振動流動值越小,當活性氧化鋁微粉的加入量超過一定量后,澆注料的流動性能將會全部喪失,而在較低環境溫度下施工時,活性氧化鋁微粉加入量對澆注料振動值流動值影響較小,并且有波折。

          這是因為α氧化鋁微粉活性大,比表面積高,與水接觸是生生如下反應。此反應的速度隨著溫度的提高而加快,當在澆注料中加入含Na+的減水劑后,Na+被泥漿蠱的Al3+交換,使泥漿中的電位下降,粘度提高,從而使澆注料的流動性能相應下降。

          所以得出一定的結論是,加入適量活性α氧化鋁粉可有效提高經高、中、低溫處理后澆注料試樣的強度。這是由于活性α氧化鋁微粉的粒徑很小,在澆注料中除了可以填充顆粒與顆粒間的空隙(微粉的填充效應),減少浸漬管澆注料中的缺陷外,在高溫下還可以起到促進燒結的作用。但當活性α氧化鋁粉添加量超過一定值后,經不同溫度處理后的澆注料試樣均出現強度下降的趨勢。這是因為在加入量的活性活性α氧化鋁微粉后,除一部分起填充空隙和減少澆注料施工用水量的作用外,剩余的部分優先于澆注料中的水泥反應生成CA2或CA6等,其反應式是:CaO·Al2O3+nAl2O3→CaO·(n+1)Al2O3

          上述反應不但消耗基質中大量的Al2O3,同時還伴有體積膨脹,使澆注體經中、高溫處理后存在結構缺陷,強度也相應下降。從這個角度來說,高性能RH浸漬管澆注料中的水泥用量應盡量少,并應開發無水泥澆注料。

       活性氧化鋁粉對澆注料抗渣性能的影響

           耐火澆注料的抗渣性能與活性α氧化鋁粉添加量的關系??梢钥闯?,隨著配料中活性α氧化鋁微粉添加量的增加,澆注料的侵蝕深度與滲透深度在開始階段不斷下降,但當活性α氧化鋁微粉加入量超過一定量后,澆注料的抗渣性與上面分析的強度相一致,與組織結構密切相關。澆注料的機構越致密,結構缺陷減少,則其抗渣性能也越好。

       抗渣性能隨活性α氧化鋁微粉添加量的變化

          在澆注料中加入適量的活性α氧化鋁微粉,一方面能起到微粉的填充作用,減少澆注料的氣孔率,使浸漬管澆注料中的結構缺陷減少,提高其康渣侵蝕能力;另一方面,加入的活性α氧化鋁粉與配料中的水泥反應,形成CA6并伴隨有一定的體積密度膨脹,使澆注料的結構更加致密。但活性α氧化鋁粉加入量過多,體積膨脹也會相應增大,將導致澆注料中的缺陷增多,抗渣性能相應下降。

           抗渣試樣原質層與顆粒的分布比較均勻,但存在一定數量的氣孔,爐渣正是通過這些氣孔不斷向澆注料的內部滲透的,由于爐渣中存在大量CaO、Fe2O3等低熔物,這些低熔物滲透進入試樣后與基質中的α氧化鋁微粉反應形成鐵鋁酸四鈣及鋁酸鈣等低熔點相,隨著反應的進行,這種低熔點相不斷向爐渣中熔出,導致試樣的蝕變層主要以針狀的鋁酸鹽為主,若能提高澆注料的致密度,減少其結構缺陷,則能有效地提高澆注料的抗渣性能。 

      活性α氧化鋁粉對澆注料結論

       1、在Al2O3-MgO澆注料中加入適量的活性α氧化鋁,能有效地提高澆注料的高、中、低溫強度,但過多的加入量對澆注料的施工性能不利,且隨施工溫度的提高而其不利影響加重。

       2、在Al2O3—MgO澆注料中加入適量的活性α氧化鋁微粉,能促進澆注料在高溫下的致密化,從而提高浸漬管澆注料的抗渣性能。

       

       


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