铝镁质钢包浇注料性能的研究.doc

铝镁质钢包浇注料性能的研究金广湘白晨祝洪喜(涟源钢铁集团公司)(武汉科技大学)摘 要 以特级矾土熟料 、中档镁砂 、尖晶石细粉等为主要原料 ,研究了不同细粉加入量对铝镁质浇注料性能的影响 ,找出了 SiO2 微粉 、尖晶石细粉和 MgO 细粉的最佳加入量 。关键词 铝镁质钢包浇铸料 基质 性能STUD IES O N PROPERTIES OF MA GNESIA - AL UMINACASTABL E FO R L ADL E L ININGJin GuangxiangBai Chen Zhu Hongxi(Lianyuan Iron & Steel Group Co . ) (Wuhan University of Science & Technology)Synopsis This paper discribes the effect of different addition of refractory fines on the prop2 erties of magnesia - alumina castable for ladle lining. Special grade alumina ,middle grade magnesia and spinel fines were adopted as main materials in the research work. The optimum amount of add2 ing silica ,spinel and magnesia fines for getting high property ladle lining was found in the study.Key words Magnesia - Alumina castable for ladle lining matrix property表 1 原料的化学组成( w )%1前言原料 Al2 O3SiO2Fe2O3TiO2K2ONa2OMgOCaOIL铝镁质钢包浇注料具有优良性能 ,如何保证采用相对廉价的原料来制备性能良好的浇注料 , 还需进一步研究 。浇注料受渣侵蚀和钢水冲刷大 都从浇注料基质的蚀损开始 ,从钢厂实际应用的 情况看 ,铝镁浇注料的基质部分容易出现较多的 裂纹 ,炉渣沿裂纹渗透到浇注料内部 ,加快了侵蚀 速度 ,降低了包衬使用寿命 。因此 ,基质材料的组 成 、结构和性能对浇注料的性能起着重要的作用 。 在矾土基铝镁浇注料中如何控制基质各种成份 , 对浇注料整体性能影响非常重要 。涟钢三炼钢厂 投产后 ,钢包容积增大和炉外精炼钢种增多 ,钢包 衬的使用条件更加苛刻 ,因此 ,研究性能优良的钢 包浇注料具有十分重要的意义 。 3 . 61 0 . 110 . 58 0. 040. 38 1. 92MA 65. 07 24. 29 镁砂 95. 02 矾土 82. 02 0 . 18 微粉 0 . 41 0 . 430. 192. 110. 160. 256. 231. 7512 . 321 . 120 . 831 . 9695 . 60 0 . 54特级矾土骨料为 105 、53 、31 、10 mm四级颗粒 ,中档镁砂颗粒分为 31 、10 mm 二级 颗粒 。2 . 2配方与试样制备实验 采 用 矾 土 颗 粒 和 镁 砂 颗 粒 的 总 量 为70 % ,基质分别为 MA 细粉 、MgO 细粉 、矾土细粉 、SiO2 微粉 。本试验颗粒部分保持不变 ,通过分别对基质 各组份的变化确定各自较合理的组成 ,骨料基质 料 = 7030 ,外加复合减水剂 ,加水适量 。按配方 配料 , 先 将 细 粉 部 分 预 混 1 min , 再 与 骨 料 混 合1 min ,然后加水混合 3 min ,浇注成 40 mm 40 mm160 mm 试样 ,经 24 h 自然养护后脱模 ,放入烘2实验2. 1原料试验所用原料的化学组成见表 1 。箱经 110 24 h 干燥 ,并于 1 500 3 h 烧成 。铝镁浇注料性能的主要测试内容为 : 常温耐压和 抗折强度 、体积密度 、显气孔率 、1 500 3 h 烧后耐压 、抗折 、体积密度 、显气孔率 、线变化率 。3结果与讨论3 . 1硅微粉加入量对浇注料性能的影响硅微粉加入量对浇注料性能的影响见表 2 。表 2不同 SiO2 微粉加入量的影响编号1 号2 号3 号4 号5 号SiO2 微粉 ( w ) % 3减水剂la0 . 22a0 . 23a0 . 24a0 . 25a0. 2耐压抗折MPa显气孔率%32. 83 . 619. 12. 7749. 67 . 616. 32. 900. 6558. 65 . 8518 . 92 . 8255 . 68 . 715 . 52 . 920 . 5779. 81018 . 82 . 8556. 81014 . 82 . 940 . 4888 . 610 . 318. 62. 87537 . 4414. 03. 000. 4098. 61318 . 32 . 91525 . 6413 . 63 . 010 . 30110 24 h性能 检 测- 3体密gcm耐压抗折MPa显气孔率%体密gcm - 3线变化率%1 500 3 h注 : SiO2 微粉加入量见下表 :硅微粉加入量 ( w ) %1a2a3a4a5a基质组成点%Al2O3MgO SiO257. 236. 66 . 254. 136. 69 . 350 . 936 . 612 . 547 . 436 . 61644. 336. 619. 1由结果可知 , 随 SiO2 微粉的增加 , 常温物理性能提高 ,一般认为 ,SiO2 有很好的流动性和较好 的减水效果 ,减少了气孔率和高温烧后的收缩率 , SiO2 微粉加水后产生了较多的羟基和硅溶胶 ,在40 时羟基链合即很明显 ,而在 80 后因脱水形 成 Si - O - Si 键 ,使得烘干强度随 SiO2 加入量的 增加而增大 。常温线变化基本无变化 。经 1 500 3 h 烧后 ,显示在 3a 含量处强度 为最大值 ; 随 SiO2 微粉含量的加大 , 基质中高温液相量不断增加 , 使烧后强度呈上升趋势 ; 但当SiO2 微粉超过一定量时 , 基质组成点落到 MA -M2 S - M2 A2 S5 三角形区域 ,尖晶石和 M2 S 等矿相生成量过大 ,体积膨胀 ,结构变疏松 ,导致强度下降 。故在铝镁浇注料中 , SiO2 微粉的加入量应有一定的比例 ,我们认为 3a 较合适 。3 . 2尖晶石加入量对铝镁浇注料性能的影响不同尖晶石加入量的影响见图 1 、图 2 。图 1 尖晶石加入量对 110 24 h 烘后试样性能的影响影响 。加入的尖晶石细粉替代了部分矾土细粉 ,尖晶石细粉比重比矾土细粉大 ,使堆积密度发生 改变 。尖晶石加入量越多 ,影响越大 ,导致强度下降 。同时 ,随 MA 细粉量的增加 ,矾土细粉量相应减少 , 基质部分所含饱和水逐渐减少 , 水化物降低 ,浇注料常温结合相减小 ,强度下降 ,高温烧后 致密 ,强度提高 。图 2 尖晶石加入量对 1 500 3 h 烧后试样性能的影响3. 3MgO 细粉加入量对浇注料性能的影响MgO 细粉加入量对浇注料性能的影响见表 3 。 可见 ,常温时 ,随 MgO 细粉的增加 ,气孔率变 化不大 ,但随 MgO 细粉的增加 ,MgO - SiO2 - H2 O系结合相增多 ,试样强度增加 。在高温下 ,基质中 的 Al2 O3 与 MgO 发生反应生成 MA , 随 MgO 含量增加 ,生成尖晶石量增加 ,所产生的体积膨胀效应增大 ,但在 MgOAl2 O3 比为 0 . 56 左右处有一最大值 ( 此 时 显 气 孔 率 最 大 ) 。同 时 表 明 , 随 MgO Al2 O3 值增大 ,强度呈下降趋势 。产生的体积膨胀 也不断增加 ,部分抵消了高温烧结引起的收缩 ,烧 后线变化变小 。表 3MgO 细粉加入量对浇注料性能的影响编号1 号2 号3 号4 号5 号MgO 细粉%2c3c4c5c6c耐压抗折MPa显气孔率%60. 37 . 916. 62. 8762 . 611 . 2142. 940 . 562 . 68 . 516 . 92 . 88406 . 920 . 32 . 810 . 4265 . 48 . 9316 . 82 . 9059 . 28 . 019 . 22 . 850 . 3568 . 59 . 0516. 92. 9258 . 810 . 315. 22. 910. 3076. 610 . 316 . 72 . 9348 . 46 . 618 . 62 . 870 . 13110 24 h性能 检 测- 3体密gcm耐压抗折MPa显气孔率%体密gcm - 3线变化率%1 500 3 h(3) 常温时 , 随 MgO 的增加 , 常温强度增加 ;高温时 ,随 MgOAl2 O3 比