鋁礬土骨料對鋁鎂基耐火澆注料的影響有哪些？

骨料對澆注料的性能有很重要的影響，研究骨料的種類對澆注料性能的影響，對提高耐材使用壽命，降低耐材成本有重要的意義。本文從86級均化礬土骨料替代稍高品位礬土骨料甚至棕剛玉骨料角度出發，研究了水泥結合體系下不同礬土骨料對鋁鎂質澆注料性能的影響，并與以棕剛玉為骨料的試樣作對比，同時采用感應爐抗渣試驗并結合熱化學軟件FactSage6.2模擬分析了熔渣和耐火材料的反應，進一步分析均化礬土基鋁鎂澆注料的抗渣侵蝕機理，這對了解均化礬土的性能優勢以及使用范圍具有重要的意義。

試驗原料

試驗以均化礬土(粒度為5~3mm、3~1mm、1~0mm)、回轉窯礬土(粒度為5~3mm、3~1mm、1~0mm)、倒焰窯礬土(粒度為5~3mm、3~1mm、1~0mm)、棕剛玉(粒度為5~3mm、3~1mm、1~0mm)為骨料。棕剛玉細粉、鎂砂細粉、Secar71水泥、活性α-Al2O3微粉以及ElkemSiO2微粉為基質，三聚磷酸鈉和六偏磷酸鈉為減水劑。

試驗配方如表2所示。以均化礬土、回轉窯礬土、倒焰窯礬土、棕剛玉為骨料的試樣分別命名為試樣HC、試樣GC、試樣DC以及試樣BC。按照試驗配方稱好原料，加入適量的水，充分攪拌后，振動成型為40×40×160mm的長條試樣，成型好的試樣在室溫下養護24h后脫模，然后放入烘箱內經110℃烘干24h，最后將烘好的試樣置于CSL高溫燒結爐內于1100℃和1600℃熱處理3h。待爐溫冷卻至室溫后，取出試樣，進行性能檢測。

常溫物理性能

分別按照GB/T2997-2000、GB/T5072-2008、GB/T3001-2000、GB/T5988-2004檢測干燥后試樣的顯氣孔率和體積密度、常溫耐壓強度、常溫抗折強度和試樣燒后的線變化率。

(2)抗熱震性

將1100℃熱處理3h后的試樣置于預先加熱至1100℃的電爐中(空氣氣氛下)，保溫30min后取出試樣迅速浸入循環水中，之后將試樣置于空氣中5min。重復試驗，反復3次，試驗結束后，根據1100℃水冷3次后試樣的破損情況或者殘余強度來評價其熱震穩定性。

(3)抗渣性

采用感應爐法來評價試樣的抗渣性，試驗裝置示意圖見圖1。將經過110℃干燥24h后的長條試樣澆注至坩堝里，裝入感應熔煉爐。澆注好的坩堝如圖2所示。動態感應爐抗渣試驗步驟為：先在坩堝內先放入6kg左右的普通鋼，通電加熱，待鋼全部熔化后，加入308g的鋼包渣，渣的化學成分如表3所示，渣的堿度n(CaO)/n(SiO2)=4.56。待鋼塊與熔渣完全熔融時開始計時，溫度控制在1600℃，0.5h后停爐。試驗結束后，從坩堝中取出殘余試樣，除去掛渣后，沿試樣縱向軸方向從中間位置切開，分別用侵蝕面積(或侵蝕速率)和滲透面積來表征試樣的侵蝕程度和試樣的滲透程度，其中借助AdobeAcrobatPro軟件分析測量試樣的侵蝕和滲透面積。

結論

(1)含不同礬土骨料的鋁鎂澆注料試樣由于生成尖晶石含量的不同，試樣的常溫性能差別較大。經1600℃熱處理后，水泥結合的均化礬土基鋁鎂澆注料經高溫處理后體積收縮，與含倒焰窯礬土骨料的試樣相比，線變化率較大，試樣耐壓強度較低，抗熱震性能較差。

(2)通過感應爐抗渣試驗，結果表明：采用水泥結合的鋁鎂澆注料，以86級均化礬土為骨料的試樣抗渣侵蝕性能與采用88級回轉窯礬土和88級倒焰窯礬土為骨料的試樣相比相差不大，但均化礬土基澆注料試樣的抗渣滲透性能較差。

(3)渣蝕后均化礬土基鋁鎂澆注料在熱面附近會在骨料周圍生成較大的裂紋，對試樣的抗渣滲透性能不利。

(4)結合顯微結構分析以及三種礬土骨料與渣反應的熱力學模擬結果，可以得出：礬土骨料試樣與熔渣反應后產物為剛玉、尖晶石、CA6和低熔點相(C2AS和CAS2)，其中均化礬土骨料與熔渣的反應會生成CA6，而基質與熔渣的反應為尖晶石向渣中的直接溶解。