鋼包澆注料性能優(yōu)良與尖晶石用量有關(guān)

　　據(jù)高鋁磚小編了解鋼包澆注料含碳鋼包襯磚受到鋼水的侵蝕、沖刷，磚中的碳向鋼水中擴散，使鋼水平均每爐增碳0.7×10-6，直接制約著鋼水品質(zhì)的提高，長壽命的鋼包無碳耐火材料日益受到鋼廠的重視。傳統(tǒng)的高鋁磚、鋁鎂尖晶石不燒磚由于技術(shù)條件的限制以及近年來鋼包爐外精煉技術(shù)的應(yīng)用，使用壽命較短，一般為70次~80次，不能滿足生產(chǎn)需要。目前，鋼包用耐火材料主要有Al2O3-MgO系、Al2O3-MA系和MgO-Al2O3系。其中，Al2O3-MA耐高溫材料具有較好的潔凈鋼水的作用，在鋼包上用得較多，在使用過程中，其內(nèi)部有部分MgO和A12O3反應(yīng)生成鎂鋁尖晶石，在一定程度上抑制了熔渣對耐火材料的進(jìn)一步侵蝕。

　　提高鋼包用新型無碳耐火材料的抗鋼渣侵蝕的能力和抗熱震穩(wěn)定性是延長鋼包用耐火材料壽命的技術(shù)方向。研究者以特級高鋁礬土、富鋁尖晶石和電熔鎂砂等為主要原料，采用微粉凝聚結(jié)合方式，研究尖晶石對鋼包澆注料性能的影響。通過試驗，他們選出最優(yōu)方案，以延長鋼包內(nèi)襯用耐火材料的使用壽命，實現(xiàn)鋼包高效、長壽的目標(biāo)。

　　試驗過程

　　試驗用主要原料有特級高鋁礬土、電熔鎂砂、棕剛玉粉、硅微粉、氧化鋁微粉、純鋁酸鈣水泥等。以加入不同質(zhì)量比例的尖晶石進(jìn)行配料，加入量分別為2%、4%、6%、8%、10%、12%，制成1號~6號共6組鋼包澆注料試樣。試樣采用澆注法成型，規(guī)格為40mm×40mm×160mm。研究者檢測經(jīng)過養(yǎng)護、烘干、燒成等工序后的試樣的燒后抗折強度、耐壓強度、體積密度、顯氣孔率、高溫抗折強度、抗熱震性和渣侵等各項性能指標(biāo)，經(jīng)過數(shù)據(jù)分析，研究尖晶石對鋼包內(nèi)襯耐火材料性能的影響，選出最優(yōu)方案。

　　結(jié)果與分析

　　尖晶石對鋼包澆注料強度的影響。為了直觀地表征試驗結(jié)果，研究者將各組試樣的抗折、耐壓強度分別繪成圖1、圖2。從圖1中可以看出，2號試樣的抗折強度值為最高，燒前為3.6MPa，燒后達(dá)到了9.0MPa;其次為1號試樣，即當(dāng)尖晶石含量為4%時，試樣的抗折強度最強。由圖2可知，試樣的耐壓強度隨著尖晶石含量的增加，呈現(xiàn)整體下降的趨勢。

　　尖晶石對鋼包澆注料燒后體積密度、顯氣孔率的影響。從圖3可以看出，隨著尖晶石含量的增加，試樣體積密度先升高后降低，4號試樣最高，為2.646g/cm3。由圖4可知，試樣顯氣孔率先降低后升高，尖晶石含量為6%的試樣顯氣孔率最低，為11.9%。因此，尖晶石的含量在一定范圍內(nèi)，有利于試樣的燒結(jié)，可以對試樣起到很好的致密化作用。

　　尖晶石對鋼包澆注料抗熱震性的影響。研究者將各組試樣的常溫抗折強度、燒后抗折強度、10次水冷熱震后的殘余抗折強度繪成圖5，殘余抗折強度損失率繪成圖6。通過圖5可以看出，隨著尖晶石的加入量增加，試樣的常溫、燒后與熱震后的抗折強度的走勢大致是相似的。2號試樣表現(xiàn)出了優(yōu)于其它試樣的性能，抗熱震性達(dá)到了10次后，而其損毀程度也較低。從圖6可知，2號試樣的損失率最低，3號試樣次之，適量加入尖晶石可以提高鋼包澆注料的抗熱震性，過量則適得其反。

　　尖晶石對鋼包澆注料抗渣侵蝕性能的影響。抗渣性試驗采用靜態(tài)坩堝法，在試樣上鉆取直徑20mm、深度為20mm的盲孔。試樣經(jīng)110℃×24h干燥后，研究者在每個坩堝中裝入9.5g鋼包渣，試樣再經(jīng)過1550℃×3h熱處理。待試樣冷卻后，研究者沿中心線將其切開，測量鋼包渣對試樣的侵蝕深度，并觀察其侵蝕面積。結(jié)果顯示，6組試樣對鋼包渣的抵抗能力有所不同。1號、3號和6號試樣的渣侵面積較大，2號試樣的渣侵面積最小。2號試樣抵抗渣的滲透能力最強，渣侵深度僅為9.98mm;其次為5號試樣，渣侵深度為14.58mm。相比之下，3號試樣抵抗渣的滲透能力最差，渣侵深度達(dá)到了19.82mm。

　　研究者還選取了部分試樣(2號、5號和6號試樣)，進(jìn)行掃描電子顯微鏡(SEM)分析。結(jié)果顯示，2號試樣中氣孔相對較少，材料較致密，抗渣侵能力較強;5號試樣次之;6號試樣氣孔直徑較大。尖晶石的加入量對澆注料的抗渣侵蝕能力的影響存在一個范圍值，當(dāng)尖晶石的加入量為4%時(2號試樣)，被侵蝕深度和被侵蝕面積都表現(xiàn)出了高于其它試樣的優(yōu)越性能。

　　綜上所述，在一定范圍內(nèi)，尖晶石的加入，有利于鋼包澆注料試樣的燒結(jié)和致密化，促進(jìn)基質(zhì)中電熔鎂砂與電熔剛玉發(fā)生反應(yīng)生成尖晶石，并引起少量的體積膨脹，保持鋼包包襯材料的整體性。當(dāng)富鋁尖晶石的加入量為4%時，試樣的各項綜合性能指標(biāo)最優(yōu)，滿足生產(chǎn)使用要求。