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 产品介绍-》慕湖产品


5068 耐火浇注料

检测项目名称 ( 单位 )

单值

平均值

检验依据或说明

耐火度 ( ℃ )

1350

1350

YB/T519 9 - 1993

耐压强度 (MPa)110 ℃× 24h

10.5 、 10.8 、 11.7 、 11.4 、 11.3 、 11.0

11.1

YB/T5201 - 1993

抗折强度 (MPa)110 ℃× 24h

1.9 、 2.1 、 1.6

1.9

线变化 (%)135 0 ℃× 3h

试样融化

/

YB/T5203 - 1993

1 、引言
  
最近十几年,耐火浇注料取代耐火砖的趋势持续增加,特别是低水泥浇注料,因其具有优异的流动性能和物理性能,在钢铁行业得到广泛应用。最初的耐火浇注料仅由水泥和骨料组成,随后又以优化浇注料的性能,如施工性能和可施工时间等为目的,又加入了反絮凝剂和细骨料。
   为了配制自流浇注料,其组成和骨料系统的颗粒级配必须仔细的选择,因为颗粒级配是影响浇注料流变性能最重要因素之一。
   文中用 n 值在 0.2 0 ~ 0.25 之间的 Andreassen 模型来评价颗粒的堆积行为,用流动性试验中的流动锥和流动面来测定其流动性,目的在于研究颗粒级配、烧成温度、铝酸盐骨料类型和其它参数对自流浇注料流变性和物理性能的影响。

2 、实验过程

2 . 1 原料和混合料
  
混合料由板状刚玉、白刚玉、棕刚玉、煅烧铝矾土、煅烧氧化铝、活性氧化铝、硅微粉和高铝水泥组成。原料的基本化学组成列于表 1 ,并用 Philips PW 3710 型 X 荧光衍射仪分析其岩相组成。

表 1 原料的典型化学组成

 

板状刚玉

白刚玉

棕刚玉

煅烧铝矾土

煅烧氧化铝

活性氧化铝

硅微粉

水泥

Al 2 O 3

SiO 2

CaO

TiO 2

Fe 2 O 3 碱性氧化物 ,C

原生相

99.4

0.06

α-A1 2 O 3

99.7

< 0.3

< 0.3

α-A1 2 O 3

95

1.5

 

3

0.5

α-A1 2 O 3

86

7

4

3

α-A1 2 O 3

99.5

0.01

0.49

α-A1 2 O 3

99.78

0.03

0.02

0.17

α-A1 2 O 3

0.7

97.5

1.8

6 9 ~ 71

0.8

27 ~ 29

0.1

1.1

CA,CA 2

制备不同颗粒级配的浇注料试样,其颗粒级配按 Andreassen 模型中 n 值在 0.2 0 ~ 0.25 之间进行配制。

式中: CPF T — 颗粒累计百分数; D —使用的颗粒最大直径; d —颗粒直径; n —颗粒级配参数。

2 . 2 试样制备
  
所有骨料系统的成分在 Hobar 混料机中干混 lmin ,然后加水湿混 4min ,直到具有流动性能。一部分浇注料用来做流动性测试,另一部分倒入模具中,不经过振动,制成 5 0 ㎜× 5 0 ㎜× 5 0 ㎜ 的试样,脱模后,试样在常温下养护 24h ,然后在 110 ℃ 干燥 18h ,分别在 1100 ℃ 、 1300 ℃ 、 1500 ℃ 的温度下烧成,保温 5h 。
   为了衡量浇注料的流动性能,进行流动性试验 C230 的测试。此实验包括一个流动锥和一个流动桌面。流动锥外径 70mm 、内径 100mm 、高度 70mm 。混合后,金属模具中填满自流浇注料,在不经过振动的情况下被提起。 10min 后,测量的浇注料在桌面上的扩展直径,就是浇注料的流动值。试样的显气孔率和体积密度用水浸法 (DIN51056) 进行测定。

3 、结果和讨论

3 . 1 颗粒级配的影响
图 1 示出了 Andreassen 方程中 n 值在 0.2 0 ~ 0.25 之间变化时,用板状刚玉作骨料,不同颗粒级配的浇注料流动值变化的对比关系。

图 1 不同颗粒级配参数下自流值的变化对比

  实验结果表明, n 值为 0.23 时,浇注料的流动性最好,大概在此值下,颗粒之间的摩擦很小,颗粒堆积很致密,。调整颗粒级配是获得自流性能首要考虑的因素,那么选择参数 n 值为 0.23 的颗粒级配,能获得满意的结果。

3 . 2 烧成温度的影响
3 . 2 . 1 常温耐压强度
   在 11 0 ℃ 下干燥 18h 之后的浇注料试样,分别在 1100 ℃ 、 1300 ℃ 、 1500 ℃ 下烧成,并保温 5h ,然后测定其耐压强度。烧成温度对 n 值为 0.23 的浇注料耐压强度的影响如图 2 所示。

图 2 n=0.23 时烧成温度对常温耐压强度的影响

  当骨料系统与水反应后形成水合相,而水合相反过来减少了浇注料的强度。通过烧成,产生了烧结和颗粒之间的陶瓷结合,促进了浇注料强度的增加。
   因此,图 2 表明,烧成温度提高时,试样的耐压强度也随之提高。在 1100 ℃ 烧成之后,结构中产生刚玉相 (α-A1 2 O 3 ) 、钙斜长石,和莫来石相。刚玉和莫来石有助于浇注料强度的增加。当烧成温度增加到 1300 ℃ ,除产生以上的晶相外,还产生 CA 6 相,它能抑制钙斜长石的生成。 150 0 ℃ 烧成之后,发现刚玉、钙斜长石、莫来石和六铝酸钙相都存在,而钙斜长石相进一步减少了。

3 . 2 . 2 显气孔率
   图 3 示出了烧成温度对 n 为 0.23 的浇注料显气孔率的影响。烧成温度初始增加时,显气孔率也随之增加,但是当烧成温度增加到 1500 ℃ 时,显气孔率开始出现降低,这可以解释为高温下细骨料熔融,因而使结构中的气孔封闭。

图 3 当 n=0.23 时烧成温度对显气孔率的影响

3 . 3 试样中不同氧化铝原料的影响
  
表 2 示出了用不同氧化铝作原料时制备的样块的性能。 n 为 0.23 的浇注料用板状刚玉作原料时,自流性能似乎最理想。也可以说,白刚玉和棕刚玉可作为生产自流浇注料的替代原料。然而浇注料用煅烧铝矾土时,要获得好的流动性能,振动是很必要的。

表 2 n=0.23 时用不同类型的刚玉原料制得的浇注料的性能

 

板状刚玉

棕刚玉

白刚玉

煅烧铝矾土

自流直径 / ㎜

体积密度 /g · cm -3

显气孔率 /%

加水量 /%

238

2.98

17.1

5.19

220

3.12

15.8

5.58

223

3.1

16.1

5.4

127.5

2.86

16.7

6.01

3 . 4 硅微粉的影晌
3 . 4 . 1 流动直径
   硅微粉的加入量对 n 为 0.23 的浇注料流动直径的影响如图 4 所示。

图 4 硅微粉含量对浇注料自流直径的影响

  由图可见,随着硅微粉含量的增加,流动直径增大。当硅微粉量增加到 12 %时,流动直径反而降低。在此类浇注料系统中,如果增加细粉和超细粉的用量,就会产生絮凝趋势,这种作用反而会引起流动性能的降低。在浇注料中引入硅微粉,能改善颗粒的堆积形态,减少加水量,填充结构内间隙而降低气孔率并使其具有适宜的机械强度。

3 . 4 . 2 显气孔率
   图 5 示出了硅微粉加入量对 n 为 0.23 自流浇注料显气孔率的影响。
   硅微粉以其等轴和超细粉形态,填充结构内的间隙而引起浇注料的显气孔率降低。

图 5 硅微粉对浇注料显气孔率的影响

3 . 5 煅烧氧化铝的影响
  
图 6 示出煅烧氧化铝含量对自流浇注料流动性的影响。
   随着煅烧氧化铝含量增加,浇注料的流动性随之增加,但是正如上面提到的一样,加入量继续增加时,也会产生絮凝作用。

3 . 6 显微结构分析
3 . 6 . 1 不同烧成温度下的显微结构
   图 7(a) 是板状刚玉质自流浇注料在 110 0 ℃ 烧后的显微结构照片,基质的主要部分是刚玉 (α-A1 2 O 3 ) 相,钙斜长石 (CAS) 广泛分布于液态结合相中,结构中还可见到氧化铝和硅微粉形成的莫来石晶相。除此之外,显微结构中还见到水泥颗粒、晶坯和起泡现象。 1300 ℃ 烧后的显微结构示于图 7(b) ,产生的晶相与 1100 ℃ 烧后的晶相相同。图 7(c) 显示的是 1500 ℃ 烧后的显微照片,在此温度下,产生了低熔点的玻璃相,如钙铝黄长石 (2CaO 2 · Al 2 O 3 · SiO 2 ) 和钙斜长石 (CaO · A1 2 O 3 · SiO 2 ) 。

图 6 煅烧氧化铝含量对浇注料自流直径的影响

图 7 在不同烧成温度下烧成 5h 后的板状刚玉质自流浇注料的 SEM 照片

(a) 110 0 ℃ ; (b) 130 0 ℃ ; (c) 150 0 ℃

C- 刚玉; A- 钙斜长石; M- 莫来石; G- 钙铝黄长石;

H- 六铝酸钙; Ce- 水泥; CAS- CaO · A1 2 O 3 · SiO 2

图 8 使用不同类型的氧化铝制得的浇注料在 130 0 ℃ 下 烧成 5h 后的 SEM 照片

(a) 白刚玉; (b) 煅烧氧化铝

H- 六铝酸钙 (CA 6 ) ; B-CaO , Al 2 O 3 , Fe 2 O 3 , TiO 2 , SiO 2 的混合物

3 . 6 . 2 不同氧化铝的显微结构分析
   图 8(a) 是白刚玉质自流浇注料的显微照片,主要基质是刚玉相,还有前面所说的硅酸盐相。除了这些以外,结构中还有六铝酸钙相 (CA 6 ) ,它是氧化钙和氧化铝在 1300 ℃ 以上反应形成的,此晶相在改善浇注料的机械强度方面具有重要的作用。图 8(b) 是铝矾土质自流浇注料的显微照片,由于铝矾土原料中含有较多的杂质,因此这些杂质在结构中产生了混合物。

4 、结论
基于以上的分析结果,可以得出有关自流浇注料的以下结论:
   ①使用的 n 值为 0.23 或 0.22 ;②硅微粉加入量为 9 %;③煅烧氧化铝的加入量为 12 %;④使用的原料为板状刚玉、白刚玉和棕刚玉;⑤高温下烧成。



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