摘    要：研究了棕刚玉、白刚玉不同颗粒级配加入对镁铝碳砖抗侵蚀性能的影响。通过采用回转炉抗渣实验 (GB/T8931-1988) 方法结合光谱分析、X-射线衍射分析等研究手段进行分析。结果表明:刚玉颗粒级配5-3、3-1、1-0共同加入量R%或者刚玉颗粒级配1-0单独加入量R%镁铝碳砖强度、体密、抗侵蚀能力、材料内部结构、形成尖晶石的量较好, 能够满实际应用。

作者简介:常绍刚, 男, 生于1988年, 安徽淮北人, 本科。

Mg O-Al2O3-C系耐火材料按主要成分的不同划分为两类:一类是Al2O3为主要成分的铝镁碳 (AMC) , 另一类是以Mg O为主要成分的镁铝碳 (MAC) 制品。本文主要研究Mg O-Al2O3-C材质。

镁铝碳砖因含碳而具有优良的抗侵蚀性和抗热震稳定性外, 高温使用过程中生成镁铝尖晶石体积膨胀, 这种膨胀不但不会给制品带来危害性的结构应力, 而且能使制品在使用过程中接缝密实并减少炉渣的渗透, 目前在国内各大钢厂使用, 取得了很好的效果。

1 实验

1.1 原料准备

表1 原料的化学成分 (wt·%)

以电熔镁砂、棕刚玉、白刚玉、鳞片状石墨为主要原料, 原料的化学成分如表1所示。将原料进行混合加入酚醛树脂作为结合剂。

(本次试验未加入任何抗氧化剂) 使用某钢厂钢渣化学成分如表2所示。

表2 钢渣的化学成分 (wt·%)

1.2 实验过程

实验分为两组:分别加入棕刚玉的不同颗粒级配的为:A、B、C三个配方;加入白刚玉的不同颗粒级配的为:D、E、F三个配方;配方设计如表3所示。

表3 实验设计配方

按照配方准确称量配料后高速混炼机进行混炼, 搅拌30分钟后出料, 630吨的摩擦压砖机成型, 200℃进行烘烤12小时, 然后进行实验分析。

1.3 物理化学分析的结果如表4所示

表4 物化分析结果

1.4 回转炉法抗侵蚀性试验分析的结果如表5所示

表5 抗侵蚀试验分析结果

检测设备回转炉抗渣试验炉型号:HKZ-02采用标准:GB/T8931-1988。

由表5分析可知加入棕刚玉抗侵蚀性最比较:A>B>C说明A的颗粒级配最耐侵蚀;加入白刚玉抗侵蚀比较:D>E>>F表明D抗侵蚀能最好。

不同刚玉加入比较抗侵蚀:D>E>A>B>C>F表明引入不同刚玉的纯度对材料抗侵蚀有影响引入白刚玉比引入棕刚玉抗侵蚀性要好。

1.5 试样热膨胀系数检测结果如表6所示

表6 热膨胀系数检测结果

检测设备:全自动高温热膨胀仪型号:RPZ-03P采用标准:GB/T7320.1-2000

由表6可知热膨胀系数C>F>B>E>A>D镁砂本身高温膨胀, 加上高温形成尖晶石引起膨胀, 由图3尖晶石的形成量多则热膨胀系数相应也大, 热膨胀系数大热震稳定性能不好, 容易造成制品产生裂纹、剥落、等现象;因此C、F配方不能作为实际应用生产。

2 结果与分析

钢包镁铝碳材质耐火材料侵蚀的机理是工作层的石墨被氧化炉渣渗透到耐火材料内部基质中形成低熔物在镁砂颗粒周围, 镁砂颗粒不断溶解, 造成材料不断侵蚀。镁铝尖晶石Mg O-Al2O3系中一种稳定的化合物具有熔点高 (2135℃) 、强度高、热膨胀系数低、导热系数好、化学稳定性好等特点。

因此耐火材料高温下形成尖晶石能够提高材料的抗侵蚀性能。

从实验数据来看加入不同颗粒级配的刚玉引入形成尖晶石量不同, 高温形成尖晶石伴随有体积膨胀, 考虑Mg O本身也膨胀因此加入刚玉量和石墨量应该控制在一个合理的范围这样不至于因为材料膨胀引起砖断裂和剥落, 刚玉的颗粒级配的选择A、D形成尖晶的速度慢量少、热膨胀系数小、侵蚀率低。

C、F形成尖晶石的速度快量多, 热膨胀系数大、侵蚀速率高, 容易引起材料内部的膨胀应力导致剥落现象的发生;B、E颗粒级配刚玉各种数据结果表明在二者之间综合二者的优缺点因此用作可以用于生产钢包包衬最佳选择;颗粒级配的A、D因抗侵蚀性能好但是尖晶石的量形成的较少, 可以用于钢包包衬的过渡砖的生产。

白刚玉的Al2O3比棕刚玉Al2O3的含量高, 抗侵蚀速率、热膨胀速率、和尖晶石的形成上比加入棕刚玉刚玉更好, 因此选用纯度高的原料也能够提高钢包包衬的抗侵蚀性能;考虑生产成本棕刚玉使用也完全能够满足生产使用需求。

3 结论

镁铝碳转A、D配方引入刚玉R%时抗侵蚀性能最好形成尖晶石的量少热膨胀系数低, 能够满足生产使用目前用于钢包包衬过渡砖材质, 取得了很好的效果;C、F配方引入刚玉200目形成尖晶石的速度快量多, 热膨胀系数大、侵蚀速率高, 容易引起材料内部的膨胀应力导致剥落现象的发生。

因此不适合实际生产应用;B、E配方引入1-0颗粒级配的刚玉具有以上两者的优缺点, 目前用于钢包包衬使用, 在国内各大钢厂使用取得了很好的效果。

（来源：中国知网）