以電熔白剛玉和電熔致密剛玉為主要原料，研究了活性-α-Al₂O₃微粉對RH浸漬管澆注料的施工性能(振動流動度),、強度及抗渣性能的影響,。研究表明：添加適量活性α-Al₂O₃微粉能提高RH浸漬管用Al₂O₃-MgO澆注料在高、中,、低溫下處理后的強度,、并且能夠有效地提高澆注料的抗渣性能。但活性α-Al₂O₃微粉對澆注料的施工性能不利，且施工溫度越高,，其影響越顯著,。

　　鋼液真空循環(huán)脫氣法(即RH法)的實施，要求相關耐火材料必須能夠經(jīng)受高真空環(huán)境條件,、高溫以及急冷急熱,、鋼水湍流沖刷、各種堿度的渣和合金成分的強烈化學作用,。由于使用條件特殊(長時間浸漬在鋼水及渣液中),，浸漬管對其內(nèi)襯耐火材料的要求頗為苛刻。

　　目前,，浸漬管內(nèi)襯大都采用優(yōu)質(zhì)鎂鉻磚,，而鎂鉻磚與外殼及通氣管道的固定則需依賴于浸漬管外部的澆注料，因此澆注料的壽命直接影響到RH浸漬管的使用壽命,。在前期工作的基礎上,，針對浸漬管澆注料的施工及對使用過程中存在的問題，研究了活性α-Al₂O₃微粉對RH浸漬管澆注料的施工性能,、強度及抗渣性能的影響,。

　　1 實驗

　　1.1 原料

　　實驗用原料為電熔白剛玉(FWC)、致密剛玉(EDC),、電熔鎂砂(FM)等,。有關原料的理化指標如表1所示。

　　表1 原料的化學組成(w)

　　實驗用活性α-Al₂O₃為國內(nèi)某企業(yè)生產(chǎn),，其中位徑DV50=1.68um,，比表面積為1.3m²·g^-1，粒度累積分布見圖1,。

　　圖1 活性α-Al₂O₃的粒度分布

　　1.2 澆注料的粒度分布

　　浸漬管澆注料的粒度分布不僅影響著產(chǎn)品的最終性能,，如氣孔率、體積密度,、強度等,，同時，許多工藝性能也取決于顆粒粒度分布,。澆注料顆粒粒度配比的理論模型主要有兩種：一種是經(jīng)典的連續(xù)堆積理論,，即安德里森方程;另一種是分布和堆積理論，即Dinger-Funk方程,。本實驗采用安德里森公式對澆注料的粒度分布進行設計,。配料的顆粒粒度分布如圖2所示。

　　圖2 澆注料顆粒粒度分布曲線

　　1.3 實驗方法

　　將不同粒級的原料及分散劑按設計的比例放入攪拌鍋內(nèi)干攪拌30s,，再加入適量水攪拌2~3min,。將攪拌好的料置于振動流動度測量儀中測定其流動值。然后將試樣制成40mm×40mm×160mm的條形樣，用于測定試樣經(jīng)110℃4h,、1000℃3h,、1600℃3h熱處理后的強度�,？乖�試驗采用靜態(tài)坩堝法,，試樣為70.7mm×70.7mm×70.7mm的立方法，坩堝內(nèi)孔為32mm×40mm,，自然養(yǎng)護24h后脫模,，再在烘箱內(nèi)于110℃干燥24h。在干燥后的抗渣試樣中加入70g爐渣(組成見表2),，于1600℃3h條件下進行抗渣試驗,，冷卻后用切割機沿坩堝軸線將其切開，分析坩堝試樣侵蝕和滲透的程度,，并進行巖相分析,。

　　表2 試驗用渣的化學組成(w)

　　2 結(jié)果與討論

　　2.1 活性α-Al₂O₃對澆注料流動性的影響

　　加有活性α-Al₂O₃微粉的試驗料在不同環(huán)境溫度下的振動流動值見圖3。

　　從圖3可以看出,；在施工環(huán)境溫度較高的環(huán)境下,，活性α—Al₂O₃加入量對浸漬管澆注料施工性能的影響比較顯著，活性α—Al₂O₃加入量對澆注料施工性能的影響比較顯著,，活性α-Al₂O₃加入量越多,，澆注料的振動流動值越小，當活性α—Al₂O₃的加入量超過一定量后,，澆注料的流動性能將會全部喪失;而在較低環(huán)境溫度下施工時,，活性α—Al₂O₃加入量對澆注料振動值流動值影響較小，并且有波折,。這是因為α—Al₂O₃d活性大,，比表面積高，與水接觸是生生如下反應,；

　　Al₂O₃+3H₂O→2Al(OH)₃

　　Al(OH)₃→Al₃+3OH-

　　此反應的速度隨著溫度的提高而加快，當在澆注料中加入含Na+的減水劑后,，Na⁺被泥漿蠱的Al³⁺交換,，使泥漿中的電位下降，粘度提高,，從而使?jié)沧⒘系牧鲃有阅芟鄳�下降�?/font>

　　

　　圖3 活性α—Al₂O₃加入量對澆注料振動流動值的影響

　　2.2 活性α—Al₂O₃對澆注料強度的影響

　　圖4示出了活性α—Al₂O₃加入量對不同溫度處理后澆注料強度的影響

　　

　　圖4 活性α—Al₂O₃加入量對澆注料強度的影響

　　從圖4可以看出,；加入適量活性α—Al₂O₃可有效提高經(jīng)高、中,、低溫處理后澆注料試樣的強度,。這是由于活性α—Al₂O₃的粒徑很小(見圖1)，在澆注料中除了可以填充顆粒與顆粒間的空隙(微粉的填充效應)，減少浸漬管澆注料中的缺陷外,，在高溫下還可以起到促進燒結(jié)的作用,。但當活性α—Al₂O₃添加量超過一定值后，經(jīng)不同溫度處理后的澆注料試樣均出現(xiàn)強度下降的趨勢,。這是因為在加入量的活性α—Al₂O₃后,，除一部分起填充空隙和減少澆注料施工用水量的作用外，剩余的部分優(yōu)先于澆注料中的水泥反應生成CA₂或CA₆等,，其反應式如下：

　　CaO·Al₂O₃+nAl₂O₃→CaO·(n+1)Al₂O₃

　　上述反應不但消耗基質(zhì)中大量的Al₂O₃,，同時還伴有體積膨脹，使?jié)沧Ⅲw經(jīng)中,、高溫處理后存在結(jié)構(gòu)缺陷,，強度也相應下降。從這個角度來說,，高性能RH浸漬管澆注料中的水泥用量應盡量少,，并應開發(fā)無水泥澆注料。

　　2.3 活性α—Al₂O₃對澆注料抗渣性能的影響

　　圖5示出了澆注料的抗渣性能與活性α—Al₂O₃添加量的關系,�,？梢钥闯觯�隨著配料中活性α—Al₂O₃添加量的增加,，澆注料的侵蝕深度與滲透深度在開始階段不斷下降,，但當活性α—Al₂O₃加入量超過一定量后，澆注料的抗渣性與上面分析的強度相一致,，與組織結(jié)構(gòu)密切相關,。澆注料的機構(gòu)越致密，結(jié)構(gòu)缺陷減少,，則其抗渣性能也越好,。

　　

　　圖5 試樣的抗渣性能隨活性α—Al₂O₃添加量的變化

　　在澆注料中加入適量的活性α—Al₂O₃微粉，一方面能起到微粉的填充作用,，減少澆注料的氣孔率,，使浸漬管澆注料中的結(jié)構(gòu)缺陷減少，提高其康渣侵蝕能力,；另一方面,，加入的活性α—Al₂O₃微粉與配料中的水泥反應，形成CA₆并伴隨有一定的體積密度膨脹,，使?jié)沧⒘系慕Y(jié)構(gòu)更加致密,。但活性α—Al₂O₃加入量過多，體積膨脹也會相應增大,，將導致澆注料中的缺陷增多,，抗渣性能相應下降,。

　　圖6為抗渣試驗后試樣的顯微結(jié)構(gòu)照片�,？梢钥闯觯涸嚇釉�質(zhì)層與顆粒的分布比較均勻,，但存在一定數(shù)量的氣孔(見圖6(a)黑色部分)，爐渣正是通過這些氣孔不斷向澆注料的內(nèi)部滲透的;由于爐渣中存在大量CaO,、Fe₂O₃等低熔物,，這些低熔物滲透進入試樣后與基質(zhì)中的α—Al₂O₃反應形成鐵鋁酸四鈣及鋁酸鈣等低熔點相，如圖6(b)和圖6(c)所示：隨著反應的進行,，這種低熔點相不斷向爐渣中熔出,，導致試樣的蝕變層主要以針狀的鋁酸鹽為主，如圖6(b)所示,。若能提高澆注料的致密度,，減少其結(jié)構(gòu)缺陷，則能有效地提高澆注料的抗渣性能,。

　　

　　

　　

　　

　　3 結(jié)論

　　(1)在Al₂O₃-MgO澆注料中加入適量的活性α—Al₂O₃,，能有效地提高澆注料的高、中,、低溫強度;但過多的加入量對澆注料的施工性能不利,，且隨施工溫度的提高而其不利影響加重;

　　(2)在Al₂O₃—MgO澆注料中加入適量的活性α—Al₂O₃微粉，能促進澆注料在高溫下的致密化,，從而提高浸漬管澆注料的抗渣性能,。