耐火骨料对浇注料的作用
作者： 日期：2017-09-16 来源： 关注：476
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，故拌料需水量最大。
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
Al2O3
SiO2
TiO2
R2O
特级矾土熟料
白刚玉
棕刚玉
87.3
99.5
93.0
4.0
0.1
1.0
5.0
?
3.2
0.38
0.42
0.10
3.36
3.48
3.89
1.29
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/℃
110
1100
1400
1600
体积密度/g·cm-3
白刚玉
棕刚玉
特矾
3.15
3.33
3.02
3.10
3.27
2.97
2.94
3.12
2.94
2.93
3.25
3.12
抗折强度/Mpa
白刚玉
棕刚玉
特矾
3.1
5.0
6.2
8.2
14.3
11.5
15.1
20.0
24.4
18.6
30.0
37.1
烧后线变化/%
白刚玉
棕刚玉
特矾
?
0.07
0.25
0.14
1.65J
1.92
0.87
2.00
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℃烧后线膨胀最大。到1600℃烧后，因特矾中SiO2含量及R2O含量最高，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至室温，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
3
4
5
6
7
8
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。