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耐火骨料对浇注料的作用

时间:2015-06-18 点击次数:429次

  耐火骨料是耐火浇注料组织结构中的主体材料,用量约为70~,其骨架作用,也影响其物理力学和高温使用性能,对钢包耐火浇注料尤为明显。因此,应根据实际情况和技术配方要求,合理选择耐火骨料的品种、临界粒径及颗粒级配,以获得高技术钢包耐火浇注料。

  在基质组成相同的情况下,采用不同品种的耐火骨料制成耐火浇注料,其骨料与基质料的质量比为7:3.表1为浇注料用耐火骨料的理化性能。棕刚玉体积密度较大、吸水率低,颗粒变焦圆滑且致密,故拌料在相同流动度时需水量较少;特级矾土熟料的体积密度较小,吸水率居中,颗粒有棱角、气孔较多,故拌料时需水量较大;白刚玉体积密度居中,吸水率大,颗粒多棱角且有缩孔,故拌料需水量***大。

  表1 浇注料用耐火骨料的理化性能

骨料品种化学成分/%颗粒体积密 度/g·cm-3吸水 率/%颗粒外观
Al2O3SiO2TiO2R2O
特级矾土熟料 白刚玉 棕刚玉87.3 99.5 93.04.0 0.1 1.05.0 ? 3.20.38 0.42 0.103.36 3.48 3.891.29 3.28 0.37棱角、气孔较多 多棱角、高缩孔 边角较圆、致密

  表2 耐火不同品种对浇注料性能的影响

  项目品种温度/℃
110110014001600
体积密度/g·cm-3白刚玉  棕刚玉 特矾3.15 3.33 3.023.10 3.27 2.972.94 3.12 2.942.93 3.25 3.12
抗折强度/Mpa白刚玉  棕刚玉 特矾3.1 5.0 6.28.2 14.3 11.515.1 20.0 24.418.6 30.0 37.1
烧后线变化/%白刚玉 棕刚玉 特矾?0.07 0.25 0.141.65J 1.92 0.872.00 0.62 -0.68

  上表为耐火骨料品种对浇注料性能的影响。从表中看出,棕刚玉、白刚玉和特矾配制的耐火浇注料,其体积密度一次递减;随着加热温度的升高,浇注料的体积密度递减,只有特矾和棕刚玉配制的浇注料,在1600℃烧后的体积密度大于烘干的体积密度;浇注料的抗折强度则随之不断增大,白刚玉的增大较少,特矾的增大较多,棕刚玉的居中;随着烧结温度的升高,白刚玉骨料配制的浇注料,其烧后线膨胀增大,在1100~1400℃之间,因形成较多的尖晶石等矿物,烧后线膨胀急剧增大。在1400~1600℃之间,该料含杂质较少,故烧后线膨胀持续而平稳的增加,到1600℃仍约有2%的线膨胀;棕刚玉和特矾骨料配制的浇注料,其变化规律基本相似,1400℃烧后线膨胀***大。到1600℃烧后,因特矾中SiO2含量及R2O含量***高,产生较多的液相量,抵消了生成MA和CA6伴随的体积膨胀,故该种料呈现为烧后线收缩,对钢包耐火浇注料的使用是不利的。这也是采用的特矾或一矾作钢包耐火浇注料时,需添加较多的镁质材料的缘故;棕刚玉骨料浇注料的1600℃烧后线变化,在两者之间,其烧后线膨胀为0.62%。

  高技术钢包耐火浇注料的一个特点是,将耐火骨料临界粒径从约为10mm扩大到25mm左右,以提高其抗热震性。表3为粗大骨料浇注料的抗剥落性能试验结果。用刚玉镁砂尖晶石质耐火浇注料做成标砖试样,放进1450℃的电炉中加热一定时间后,取出试样在空气中强冷***室温,再反复循环,测定其表面开裂情况。表中△表示试样完好,×表示试样开裂。×越多,表示试样开裂也多。

  表3 粗大骨料浇注料的抗剥落性能试验结果

试样冷热循环次数/次345678
浇注料未加粗大骨料×××××××××××××××××
添加粗大骨料×××××

  添加粗大骨料的耐火浇注料,抗剥落性能比未加粗骨料的好,即提高了抗热震性。通过岩相分析认为,添加粗大骨料后,裂纹形态发生了偏移和分岔,抑制了长裂纹并改变方向,也阻止了基质内裂纹的扩散,故提高了浇注料的抗剥落性能。某厂在钢包耐火浇注料中添加20~25mm的粗大骨料7%,就减少了钢包衬的裂纹,提高了包龄。当粗大骨料在耐火浇注料中用量过多时,将沿着粗大骨料或与之相连的裂纹增多,则降低耐火浇注料的抗热剥落性,影响其使用。粗大耐火骨料的用量,应兼顾钢包耐火浇注料的全面性能,经试验确定。