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88级矾土均化料替换棕刚玉骨料对含水泥铝镁浇注料性能的影响

时间:2014-11-05 点击次数:284次

  摘  要:为了降低铝镁浇注料的成本,选用88级矾土均化料部分替换原有棕刚玉颗粒。在以棕刚玉(≤8mm)、电熔镁砂颗粒(≤1mm)、活性氧化铝微粉、硅微粉、铝酸钙水泥为原料的铝镁浇注料中,分别用0、15%、25%、35%、45%质量分数的88级矾土均化料颗粒(8-1mm)部分替换棕刚玉颗粒,研究矾土均化料加入量对浇注料施工性能以及110  ℃ 24h、1300 ℃ 3h、1500 ℃ 3h、1600 ℃  3h热处理后常温性能的影响。结果表明:随着88级矾土均化料替换棕刚玉的比例的提高,试样的施工加水量增加,烧后试样强度下降,试样变得更易烧结,烧后收缩增大,体积密度增大,显气孔率减小。综合各种性能来看,对含水泥铝镁浇注料来说,用88级矾土均化料替换棕刚玉时,其含量应控制在25%(w)之内为***好。

  关键词:铝镁浇注料;矾土均化料;棕刚玉;水泥

  近年来,随着钢铁行业的低迷,以及耐火材料生产成本和原料成本的不断提高,使耐火材料的利润空间受到了很大的挤压,降低耐火材料成本迫在眉睫。在本研究中,通过选用88级矾土均化料替换棕刚玉颗粒,对含水泥的铝镁浇注料配方进行了替换试验,旨在降低铝镁浇注料的成本提供思路。

  1 试验

  1.1 主要原料

  试验所用主要原料有:≤8mm的棕刚玉颗粒,8-1mm的88级矾土均化料颗粒,≤1mm的97级电熔镁砂颗粒,活性氧化铝粉,铝酸钙水泥,硅微粉。主要原料的理化性能如表1所示。

  表1 主要原材料的化学组成

原料

W/%

Al2O3

SiO2

CaO

MgO

Fe2O3

TiO2

R2O

吸水率/%

矾土均化料

88.05

5.83

0.29

0.15

1.40

3.53

0.17

3.4

棕刚玉

95.27

0.82

0.35

0.26

0.12

2.74

0.14

0.4

电熔镁砂

1.20


1.04

97.00





氧化铝微粉

99.46




0.02

0.02

0.14


水泥

68.45

0.12

30.82

0.08

0.10


0.32


硅微粉


93.65

1.16

0.73

0.15


2.23


  1.2 试样制备及性能检测

  用88级矾土均化料替换棕刚玉颗粒,具体配比见表2。将按配方配料的各种原料混匀后,加入适量的水搅拌后,按照GB/T  5302.1—2003测定浇注料的流动值;然后振动成型为40mm×40mm×160mm的试样,并按照有关标准进行养护、110 ℃干燥以及在1300 ℃  3h、1500 ℃ 3h、1600℃ 3h不同温度点的热处理。然后按GB/T  2997—2000检测试样烘干后和热处理后的显气孔率、体积密度、和线变化率,按照GB/T 3001—2000检测试样的冷态抗折耐压强度。

  表2 试样配方

原料

W/%

1#

2#

3#

4#

5#

棕刚玉颗粒

63

48

38

28

18

矾土均化料颗粒

0

15

25

35

45

电熔镁砂粉

7

7

7

7

7

水泥

3

3

3

3

3

其他粉料合量

27

27

27

27

27

添加剂(外加)

0.6

0.6

0.6

0.6

0.6

有机纤维(外加)

0.1

0.1

0.1

0.1

0.1

  2 结果与讨论

  试样经不同温度处理后的常温物理性能见表3。

  2.1 对施工性能的影响

  表1中可知,随着88级矾土均化料替换棕刚玉骨料的比例逐渐提高,保证施工所需的加水量也逐步提高,在替换比例达到45%时,加水量***大,这是由于88级矾土均化料的吸水率本身高于棕刚玉所致。但所用矾土均化料替换棕刚玉后,浇注料的加水量增幅并不是很大。

  从表1中可知:1)随着88级矾土均化料替换棕刚玉的比例逐步提高,110  ℃烘后强度逐步降低,这是两种骨料的体积密度差异以及需水量随着替换比例提高而增多共同导致的。2)1300、1500  ℃烧后,试样强度呈现先降低后增加的趋势。分析认为,随着88级矾土均化料替换比例的逐步提高,试样骨架由棕刚玉逐步替换为矾土均化料所主导,在棕刚玉为主导骨架时,由于棕刚玉的体积密度相对矾土均化料的高,棕刚玉颗粒的高温稳定性也较均化料的强,所以试样强度逐步下降;但是随着88级矾土均化料的替换比例越来越大,浇注料的骨架变为由矾土均化料主导,均化料穿插在浇注料基质中,由于相对棕刚玉的容易烧结性,所以强度又逐步提高。3)1600  ℃烧后,试样强度随着矾土均化料替换比例的逐步增大而呈逐步下降趋势。分析认为,随着替换比例逐步增大,矾土均化料颗粒的高温不稳地相逐步增大,导致浇注料的缺陷逐步增大,所以导致强度下降。

  2.3 对浇注料线变化、显气孔率和体积密度的影响

  从表1中可知:随热处理温度的逐步提高,试样内部开始产生反应,烧后线变化率增大,这是由于随着试样内部反应完全并开始烧结,试样出现烧结收缩,这一现象随着替换比例的增大而变大;相应的体积密度也呈现先降低后增加的趋势。显气孔率在1300、1500  ℃热处理后随着替换比例的增大,试样内部的缺陷增多,显气孔率随之变大;但1600 ℃热处理后,由于试样的烧结性能逐步提高,所以显气孔率反而降低。

  3 结论

  (1)随着88级矾土均化料替换棕刚玉颗粒的比例逐步提高,试样的加水量逐步增加,但是增幅不是很明显,能够满足现场施工的需水要求。

  (2)随着88级矾土均化料替换棕刚玉的比例逐步提高,烧后试样内部缺陷增多,强度下降,但是随着试样骨架逐步由88级矾土均化料所主导,试样强度由于烧结性能的提高而增大。

  (3)随着88级矾土均化料替换棕刚玉的比例逐步提高,试样变得更易烧结,烧后收缩变大,体积密度变大,气孔率变小。

  (4)综合各种性能看,对含水泥的铝镁浇注料来说,用88级矾土均化料替换棕刚玉时,其含量应该控制在25%(w)之内为***好。