第7期
含有金属铝粉的Al2O3-MgO浇注料的热性能
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期号 : 2010 年, 第7期
内容简介

    金属铝粉已经作为抗爆裂和剥落促进剂在高铝浇注料中使用。金属铝粉和水及其他可水化的成分反应产生H2,在浇注料中形成相互连通的微气孔通道。相互连通的微气孔通道有助于水蒸气的逸出。韩国的研究人员研究了含有金属铝粉的Al2O3-MgO浇注料的爆裂和剥落性能。
    首先,测量添加不同含量的金属铝粉在浇注料中产生的H2量,然后制备出具有产生最佳H2量的试样。观察试样快速冷却后产生的裂纹,测量多次热处理后试样的弹性模量,并和添加塑料纤维(乙烯基纤维)的试样进行比较。最后,将添加乙烯纤维和金属铝粉的两种Al2O3-MgO浇注料浇筑在韩国P钢厂的300 t钢包衬上进行比较。
    试验是用高纯电熔刚玉骨料(w(Al2O3)≥99.2%),为了在升温期间形成原位尖晶石,加入海水镁砂粉(w(MgO)≥95%),另外还添加有金属铝粉(w(Al)≥99.5%)、煅烧氧化铝(w(Al2O3)≥99.5%)、硅微粉(w(SiO2)≥95%)、铝酸钙水泥(w(Al2O3)≥77%)。其中金属铝粉的添加量为:0.1%、0.2%、0.3%。浇注料的组成见表1。所有浇注料试样加水量为6.2%,混合均匀后,制成浇注料浆备用。
表1 浇注料的组成
 含量(w)/%
电熔
刚玉 8~5 mm 8
 5~3 mm 15
 3~1 mm 25
 <1 mm 20
 ≤0.074 mm 12
海水镁砂 ≤0.074 mm 8
铝酸钙水泥 6
煅烧氧化铝 6
硅微粉 0.6
金属铝粉 0.1%、0.2%、0.3%
H2产生试验:为了测量产生的H2量,取200 g搅拌后的浇注料浆,在15、 25、35 ℃养护24 h,然后测量产生的H2。弹性模量测试:试样尺寸为40 mm× 40 mm× 160 mm,首先测量干燥试样的弹性模量作为参考样,将干燥后的试样分别在1 500和1 650 ℃烧成3 h,烧成工艺重复3次,测量每次烧成后试样的弹性模量,测量方法采用超声波法。热震试验:试样尺寸为60 mm × 60 mm × 60 mm,试样在室温养护24 h后,经110 ℃ 24 h干燥。将干燥后的试样在1 400  ℃加热30 min后,分别水冷和空冷15 min,这样反复10次,观察试样产生的裂纹并相互比较。
试验结果:(1)养护温度越高,H2产生的时间越短。而且随着金属铝粉的增加(0.1%~0.3%),H2产生的量增加。H2的产生量和产生速率受铝酸钙水泥和MgO水化反应控制。(2)随着金属铝粉的增加,产生的H2量增多,产生的H2气使得试样成为多孔体,其具有相互连通的微气孔通道,造成弹性模量降低(像陶瓷膜一样)。比较加入塑料纤维和金属铝粉发现,加入塑料纤维的烧结体,第一次烧结后,弹性模量就迅速降低,这由于试样中形成的大裂纹造成的。而加入金属铝粉的试样,烧结体的弹性模量比使用塑料纤维试样稳定的多,这也改善了浇注料的抗热震性。(3)随着金属铝粉的添加,烧结试样的裂纹明显减少,而且加入塑料纤维的试样比加入金属铝粉试样的裂纹多。(4)将含塑料纤维和不同含量的金属铝粉的Al2O3-MgO浇注料浇注在300 t钢包金属线上,监控其使用寿命。结果发现,含金属铝粉试样的寿命比含塑料纤维试样的更长。
(赵瑞编译《52nd International Colloquium on Refractories 2009论文集》)

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