鋁鎂澆注料結(jié)合方式及開裂因素及解決

鋁鎂澆注料以氧化鋁與氧化鎂為主要成分的澆注料，也可以鋁鎂尖晶石的形式加入，也可以以鎂砂的形式加入是使

用量很大的澆注料，它主要用于鋼包以及RH精煉爐中，也是研究得廣泛深入的澆注料之一。鋁鎂質(zhì)澆注料可分為普通鋁一鎂質(zhì)澆注料與純鋁一鎂質(zhì)澆注料兩類。前者以礬土熟料為主要原料，也稱為礬土基鋁一鎂質(zhì)澆注料；后者以電熔剛玉或燒結(jié)剛玉為主要原料，雜質(zhì)成分較少，稱為純鋁一鎂質(zhì)澆注料或剛玉一鎂質(zhì)澆注料等。

鋁鎂澆注料的結(jié)合方式

結(jié)合劑是鋁鎂澆注料的重要組成部分，鋁鎂澆注料所采用的結(jié)合方式一般是鋁酸鈣水泥結(jié)合、硅微粉結(jié)合、水合氧化鋁結(jié)合、溶膠結(jié)合、鎂硅水結(jié)合等。

(a) 水泥結(jié)合

鋁鎂澆注料發(fā)展初期選用純鋁酸鈣水泥結(jié)合，這是由于水泥一鋁酸鈣會(huì)和基質(zhì)中的Al2O3反應(yīng)生成CA6，CA6是高耐火相。但隨著水泥加入量增大，澆注料流動(dòng)性降低，同時(shí)高溫下由于CaO含量過多，會(huì)與基質(zhì)中SiO2、Al2O3、MgO反應(yīng)生成的低熔相從而使?jié)沧⒘细邷匦阅芙档?。張文杰等研究了水泥加水量?duì)鋁鎂澆注料高溫?zé)鬅崤蛎浶袨榈挠绊?。結(jié)果表明隨著水泥加入量的增多，試樣中CA2、CA6物相增加，高溫?zé)崽幚砗笤嚇拥木€變化率增大。顧華志等研究了硅微粉、鎂砂、水泥對(duì)高純鋁鎂澆注料性能的影響。研究指出，純鋁酸鈣水泥與基質(zhì)中的Al2O3細(xì)粉在1000℃左右開始反應(yīng)，反應(yīng)生成CA2和CA6，反應(yīng)伴隨著體積膨脹，可以降低高中溫?zé)髲?qiáng)度比，也有助于試樣的高溫性能的提高2)。

(b) MgO-SiO2-H2O結(jié)合

MgO-SiO2-H2O結(jié)合凝聚結(jié)合的研究有很多。在鋁鎂澆注料中采用MgO-SiO2-H2O結(jié)合一方面由于SiO2微粉與水作用形成的SiO2凝膠的聚合作用，降低加水量，大幅度改善澆注料的流動(dòng)性;另一方面采用MgO-SiO2-H2O結(jié)合的方式可以抑制鎂砂水化，但是二氧化硅微粉加入量過多，會(huì)和基質(zhì)中雜質(zhì)形成低熔點(diǎn)相，同時(shí)基質(zhì)中鎂砂和二氧化硅微粉反應(yīng)生成的鎂橄欖石相高溫下熱震穩(wěn)定性較差。

鋁鎂澆注料開裂的原因及解決方法

一、鋁鎂澆注料開裂的原因

使用鋁鎂澆注料時(shí)，溫度是重要的，在夏季，溫度高于35攝氏度時(shí)，澆注料凝固時(shí)間縮短時(shí)，澆注料自身流變性變差，特別是當(dāng)澆注料速凝時(shí)，從攪拌機(jī)放出的澆注料來不及進(jìn)入包內(nèi),在包胎上平面和流槽內(nèi)已凝固,將澆注料送入包壁內(nèi)的勞動(dòng)強(qiáng)度增大。

在環(huán)境溫度超過40℃時(shí)，即使多加水，澆注料仍有速凝趨勢，從而使強(qiáng)度降低，影響使用壽命；鋁鎂澆注料出現(xiàn)裂紋時(shí)，會(huì)影響使用壽命。裂紋現(xiàn)象為：當(dāng)鋼包用到5爐次時(shí)，包內(nèi)壁開始出現(xiàn)裂紋，布滿整個(gè)包壁，隨著使用次數(shù)的增加，裂紋變深變寬，當(dāng)用到20多爐時(shí)，只好被迫停用。

二、解決方法

（1）將骨料粒度上限由原來的15mm上調(diào)到25mm，其中20～25mm部分占總量的7.2%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）。這是由于超大顆粒的存在，不僅起到骨架作用，而且可以改變長裂紋方向，有助于阻止內(nèi)裂紋的擴(kuò)展；

（2）在基質(zhì)中加入鋯英石粉。這種鋯英石粉產(chǎn)地為澳大利亞，其中ZrO2含量在66%左右。由于ZrO2本身熔點(diǎn)很高，在使用中它可以吸收渣中CaO，生成高熔點(diǎn)、高抗侵蝕性的CaZrO3，封閉氣孔和裂紋，強(qiáng)化了基質(zhì)。同時(shí)由于鋯英石的存在，還可以使?jié)沧⒘蟽?nèi)形成微裂紋結(jié)構(gòu)，改善澆注料的高溫使用性能；

（3）盡可能降低活性硅灰粉的用量。由于硅灰粉質(zhì)量不穩(wěn)定，加入量大，則帶入的雜質(zhì)成分多，對(duì)使用不利。將澆注料內(nèi)硅灰的用量控制在1.5%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）以下，效果較好；

（4）澆注時(shí)，嚴(yán)格控制加水量并保證均勻振動(dòng)也很關(guān)鍵。

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