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MgO对纯铝镁浇注料性能的影响

编辑:耐火浇注料   时间:2021-10-30    浏览:   
在2021年10月30日星期六对MgO对纯铝镁浇注料性能的影响分析如下,在铝镁浇注料体系中,MgO主要是以铝镁尖晶石或MgO粉方式引入。当以尖晶石的形式加入时,尖晶石的组成(MgO/Al2O3之比)以及它的结晶大小、杂质种类及含量等都有可能对其抗渣性等性质产生影响,而且与渣的组成、性质有关。
 
当以MgO细粉形式添加时,浇注料在逐步升温以及作业过程中,Al2O3与MgO在一定的高温条件下原位生成尖晶石,有报道认为原位生成尖晶石产生的膨胀有利于减小气孔孔径,有利于组织渣的渗透。同时,具备较强活性的原位生成尖晶石,能够积极吸取渣中Fe2O3、MnO等氧化物,同时渣的性质有一定改变,在一定程度上对浇注料的抗渣侵蚀/渗透能力有一定帮助。但也有些的试验结果并不支撑这一观点。这可能和试验条件、渣的组成存在一定关联。所以,究竟以何种形式加入为好,需根据具体情况、渣的性质等来确定。
 
文献指出了电熔MgO颗粒尺寸在一定程度上对尖晶石的形成速度产生影响,MgO颗粒尺寸较小时,发生二次尖晶石反应的温度较低,并且在浇注料的基质呈平均分散状态,对渣的渗透进行有效控制,使结构剥落的可能性大大下降,极大提高了抗渣侵蚀性能。文献开展了纯AM浇注料中MgO粒度的直径与开口显气孔率与残余膨胀率之间的关系的研究,残余膨胀率和开口显气孔率与氧化镁粒度直径尺寸成正比。有文献报道,MgO细粉颗粒直径D<0.1㎜是比较合适的,粒度较小的电熔镁砂与氧化铝作用产生二次尖晶石,阻止渣进一步的渗入材料中,同时生成二次尖晶石产生一定的体积膨胀,可有效预防收缩产生的网状裂纹。在设计配方过程中,要求基质部分达到MgO≥97%纯度,使材料的抗渣侵蚀性能得到提高。
 
川崎耐材有文献指出,电熔镁砂粒度较细的散状料和粒度较粗的电熔镁砂的散状料相比较,尖晶石形成峰高出一倍,浇注料中WSiO2=0.2%的使用次数和WSiO2=0.5%~1.5%的使用次数相比,前者寿命长25%。赵惠忠的研究文献指出,材料基质中WAl2O3/MgO的质量比对材料的物理性能有一定的影响。文献指出,基质中达到的WAl2O3/MgO=75/25,且其基质中只含有MgO细粉时,在1300℃条件下,材料的耐压抗折强度,高中温强度比大大下降,使浇注料衬体由于温度变化导致的组织结构改变得到有效解决。将基质中电熔镁砂含量提高,可使浇注料的抗渣侵蚀性能得到较大提高。随着MgO加入量的提高,渣中较多的Fe2O3被浇注料吸取,对其内部结构产生了影响,降低了材料的抗渣和钢水渗透的能力,使材料容易发生结构性剥落。
 
马新旺等的研究文献认为,当MgO的加入量为5.8-6%时,AM浇注料的耐压强度,MgO加入量每提高2%,线变化率约上升1%,同时合适的MgO超粗颗粒在材料组织内产生网络支架的作用,使材料的结构整体性强度得到加强,热震稳定性大大提高。同时可以阻止熔渣对材料的渗透和更好的抑制材料内部扩展裂纹。总的来说,MgO粉在基质中的含量范围为2.1~10.1%之间。
 
李晓明等人报道了AM浇注料中添加MgO量和液相生成量对尖晶石膨胀大小有一定影响。文献认为:为了阻止渣的浸润,当渣的碱度为2.8-3.1时,电熔镁砂含量控制范围在7.3~10.2%时。当添加二氧化硅的量在0.2~0.5%范围内时,其膨胀和收缩的性状和铝尖晶石浇注料基本相似。文献研究指出了MgO加入量对渗透/侵蚀指数的影响,当提高MgO加入量时,无论渣表现在何种状态下,均提高了高温下AM浇注料的抗渣侵蚀的性能,而且当加入MgO>3%的量时,AM浇注料抗渣侵蚀的能力优于铝尖晶石浇注料;AM浇注料的抗渣侵蚀能力与抗渣渗透能力趋势基本一致,材料抗渣渗透能力随MgO添加而逐步提高,当MgO含量在5-10%之间时,为最小程度的炉渣的渗透量。
 
MgO含量和AM浇注料的抗渣渗透能力关系主要为:
 
①当WMgO>7%时逐步减弱;
 
②当WMgO>10%时,铝-尖晶石材料抗渣的渗入能力比AM质材料的好,具体见图1、图2。
 
对AM尖晶石材料和AM质材料抗侵蚀性能相对比,AM尖晶石材料较AM质材料承受更广范围的碱性炉渣的侵蚀能力较低。且AM质材料的线变化率随着MgO含量的逐步增多而上升,见图3。AM浇注料中MgO加入量与材料的抗断裂系数R的关系表现为“凸”的曲线形式,当WMgO>7%时,R表现为降低形式,见图4。主要是由于随着MgO含量的增加,膨胀造成的。
 
 
图1渗透/侵蚀指数与MgO含量的变化
 
 
图2渗透/侵蚀指数于MgO含量的变化
 
 
图3线变化与MgO含量的关系
 
 
图4R与MgO含量的关系
 
采用的炉渣C/S=3,对AM浇注料然后进行抗渣试验,并研究了MgO含量大小对抗渣性能的影响,炉渣侵蚀深度及熔损深度和MgO加入量的关系与文章[10]的观点基本一致。在抗渣渗透和损毁能力方面,AL-尖晶石材料要低于AM质材料,而且熔损厚度随着MgO含量的减少呈现相反的表现形式,当MgO加入量在5.0-7.5wt%范围内时熔损厚度快速增多,同时,渣渗透厚度随着MgO逐步添加而增厚,特别是在10.0-15.0wt%范围内时,渣渗透深度显著增加。因而,MgO加入量在7.5-10.0wt%为最宜。
 
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