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刚玉—尖晶石浇注料作为钢包工作衬的使用效果

添加时间:2020年1月2日  浏览次数:

尽管刚玉-尖晶石浇注料作为钢包工作衬用耐火材料已取得了广泛的应用,但是其材料本身还存在以下几个问题: 首先,原位尖晶石生成时伴随的体积膨胀,虽然能够使材料结构致密并提高其抗渣渗透性能,但是也存在因膨胀量过大导致材料龟裂和剥落的弊端; 其次,高的致密化往往会导致材料抗热震性的下降,材料容易剥落; 再次,熔渣与耐火材料的反应不可避免,该过程容易向钢水中引入夹杂,尤其是大尺寸夹杂物,这些夹杂物对高品质钢的稳定性的损害是很严重的.因此,关于刚玉-尖晶石浇注料的进展也是围绕上面 3 个方面展开.

一:提升浇注料强度及抗热震性

围绕浇注料强度和抗热震性的提升,研究者主要采用调整原料组分、引入添加剂等方法来实现.采用添加烧结尖晶石细粉来提升刚玉-尖晶石浇注料的高温抗折强度,结果表明直径小于0. 038 mm 的烧结尖晶石细粉加入质量分数为 5% 时试样的高温抗折强度最高,抗热震性最好。此外,尖晶石的类型和粒度对浇注料性能影响很重要,取决于这些尖晶石的分布和在高温下的特定反应.

①研究发现质量分数0. 9% SiO2 微粉能够最大程度上提升刚玉-尖晶石抗热震性,其原因在于 SiO2微粉对试样的促烧结作用产生的收缩和试样中生成原位尖晶石时产生的膨胀达到平衡状态.另有研究表明 α-Al2O3 微粉的添加可以提高浇注料的强度但会降低材料的抗热震性能

刚玉-尖晶石浇注料

②除了调整原料组分外,引入其他组分也能够对刚玉-尖晶石浇注料的高温性能产生影响,添加3%质量分数ZrO2微粉可以最大程度上提升刚玉—尖晶石浇注料的高温抗折强度。没有 ZrO2引入时,纤维结构中存在大量互相交织的板状 CaO·6Al2O3 ( CA6 ) ,这易引起试样体积膨胀,空隙变大,氧化铝和尖晶石颗粒存在于板状 CA6间隙之间; 当加入9%质量分数的 ZrO2之后,CA6的生成量减少,部分ZrO2 独立存在于基质中,在受到外力作用时,四方的 ZrO2会发生相变,产生应力诱导相变增韧,同时ZrO2颗粒上产生的微裂纹也可以吸收浇注料中的主裂纹; 另一部分则反应生成 CaZrO3,使得结构变得相对致密; 上述两部分共同作用,提高了浇注料的高温抗折强度。

二:浇注料与钢水/熔渣的反应

上述关于提升刚玉-尖晶石浇注料高温强度及抗热震性能已取得较大的实际进展,但是这些进展并不能有效阻止浇注料在高温下与钢水和熔渣的反应,熔渣的侵蚀和因渗透引起的结构剥落是刚玉—尖晶石浇注料耐火材料损毁最为主要的原因,熔渣中含有多种化学成分,易与耐火材料主要成分发生如下反应生成 2MnO·SiO2 ·Al2O3、2CaO·SiO2 ·Al2O3等夹杂。此类夹杂粒度通常在微纳尺度,上浮去除的难度相对较大,成为钢水中夹杂物的主要来源之一。此外,精炼渣中高含量的CaO 渗透进浇注料后会引发Al2O3 →CA6 →CaO·2Al2O3 ( CA2 ) /12CaO· 7Al2O3 ( C12A7 ) 的连续膨胀反应过程。此膨胀过程与浇注料本体的热膨胀系数不匹配,最终导致反应渗透层本体料层逐步出现裂纹. 在钢包使用中易发生相应部位的结构剥落,导致大尺寸的外来夹杂物引入到钢水中去.

关键词:刚玉-尖晶石浇注料   
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