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α-Al2O3超微粉在耐火澆注料中的應用及影響

時間:2020-08-21 14:24 作者:耐火材料生產廠家點擊:


 
ρ-Al2O3結合耐火澆注料的性能及配比
ρ-Al2O3結合耐火澆注料用的助結合劑,主要是活性SiO2超微粉,用量為2%-8%;外加劑為矽酸鈉、聚磷酸鈉、聚烷基苯磺酸鹽類和木質素磺酸鹽類等,用量為0.03%-0.38%。表1為助結合劑對澆注料性能的影響。耐火骨料為電熔剛玉,耐火粉料為ρ-Al2O3。用2號ρ-Al2O3作結合劑,用量為6.6%。隨著助結合劑用量的增加,強度顯著提高。
ρ-Al2O3結合耐火澆注料用的耐火骨料和粉料,凡是耐火原料和隔熱原料均可使用。適宜的材料為矽酸鋁質料、剛玉、莫來石、藍晶石、矽線石、紅柱石和尖晶石等。耐火粉料還可用工業氧化鋁和氧化鉻等。分散劑用量為0.12,。采用特級礬土熟料和電熔剛玉作耐火骨料,臨界粒徑為耐火粉料ρ-Al2O3和特級礬土熟料粉其細度均小於0.09mm。
根據配合比的要求,稱量各種原材料的質量。加料順序為粗骨料、水和分散劑,再加細骨料和各種粉料。混練4/5min,振動成型,自然養護,到期後進行性能檢驗,3種ρ-Al2O3結合劑中ρ-Al2O3含量和活性的不同,對強度有較大的影響;耐火骨粉料的不同,其性能也不同;烘幹強度較高,是ρ-Al2O3和活性SiO2超微粉共同作用的結果。
岩相鑒定證明,ρ-Al2O3結合高鋁質耐火澆注料經過1200℃燒後,骨料與基質緊密結合,且基質中已形成大量的針網狀莫來石,交錯生長,故強度顯著提高。試樣經過1500℃燒後,二次莫來石晶粒已發育長大。同時活性SiO2除與AI2O3反應形成莫來石外,剩餘部則成為良好的燒結劑,對強度的提高有幫助,但使澆注料呈現收縮狀態;ρ-AI2O3結合剛玉耐火澆注料經過1350℃和1550℃燒後,同樣形成莫來石相,以交錯棒狀結晶形成致密網絡結構,因此有較高的強度。但該料較純淨,不易燒結,故檢驗時保溫時間有所延長。應當指出,ρ-Al2O3也是燒結劑,但燒結溫度較高。
α-Al2O3超微粉對剛玉澆注料性能的影響
α-Al2O3超微粉具有純度高、粒徑小(D50 =  3μm左右)和較大的活性,是配製高檔次耐火澆注料的重要組分,對其性能影響,也有許多共同之處,可互為借鑒。
澆注料中,電熔剛玉粉和a-Al2O3超微粉的合量為13.5%,增減二者的用量而保持其合量不變,水用量為7.5%,跳桌法測定剛玉澆注料流動值。從圖中看出,未添加a-Al2O3超微粉的耐火澆注料,內部顆粒間存在有引力,彼此吸附在一起而形成凝聚構造,並包覆大量遊離水,致使其流動較差;當添加超微粉較多時,因超微粉的表麵能大、自發團聚或吸附的能力強,使之顆粒吸附在一起、內黏滯阻力增大,影響顆粒運動,所以剛玉澆注料的流動性更差。
α-Al2O3超微粉有個佳用量,一般為3%~6%。此時添加的超微粉,能全部填充到澆注料的孔隙中而無不足和剩餘,致使包覆的遊離水釋放出來,潤濕顆粒表麵,使之具有良好的觸變性。在剪切力的作用下,澆注料有良好的流動性,其流動值為114~134mm。
a-Al2O3用量與剛玉質澆注料性能的關係。澆注料用電熔白剛玉作骨料及部分粉料,小於0.044mm的電熔白剛玉微粉和Ca-70水泥分別為5%和3%。骨粉料之比為7:3。小於0.088mm的電熔白剛玉粉和a-Al2O3超微粉合量為22%不變。根據研究發現,隨著a-Al2O3用量的增加,中溫強度略有增加和高溫強度較快增加。因為原材料中雜質含量低,中溫不會出現液相,沒有明顯地燒結,故強度增加較少。在高溫時,出現一  液相,活性a-Al2O3超微粉與水泥中的礦物反應形成CA6、CA2等晶體,在基質中形成類似於網絡結構,故較大的提高了燒後強度;隨著a-Al2O3用量的增加,抗熱震3次後的抗折強度保持率不斷降低,即抗熱震性下降。因為澆注料的燒結程度隨著微粉的增加而增大,燒後抗折強度提高,促成其抗熱震性降低。所以,a-Al2O3超微粉用量較少時,可提高其抗熱震性,同時也能降低強度比,有利於提高其抗剝落性。
α-Al2O3超微粉用量與鋼包耐火澆注料性能的關係
α- Al2O3超微粉在剛玉鎂砂尖晶石質鋼包耐火澆注料中,使用量較少,主要作用是提高和改善澆注料的施工性能,同時因有較高的活性,在高溫下易與MgO、CaO反應生成MA和CA5 
等礦物,並伴有體積膨脹,從而提高了澆注料的使用性能。
當增加α-Al2O3超微粉用量時,相應地減少電熔剛玉粉的用量。從圖中看出,隨著α-Al2O3超微粉用量的增加, 1000℃和1500℃強度有上升的趨勢,1650℃強度在α- Al2O3用量大於6%時急劇下降。因為α-AI2O3用量大,澆注料產生過燒結形成較多的微裂紋、不均勻收縮並削弱了堅實的組織結構,故其強度降低。同時,澆注料的燒後線變化也由正值變為負值,即產生燒後線收縮,對澆注料的使用是不利的。澆注料在1500℃燒後線變化也有下降的趨勢。
α-Al2O3超微粉在鋼包耐火澆注料基質中占有重要地位,其用量一般為2% ~ 6%。
α-Al2O3和SiO2等超微粉是鋼包耐火澆注料中小的顆粒,能提高料的施工性能,填充顆粒間間隙提高料的體積密度和強度。
同時,前者在高溫下極易與MgO、CaO反應生成新礦物,達到基質間的自反應和自膨脹; 
後者在高溫下形成低熔物或液相,能促進自反應並使之達到自燒結。根據低水泥耐火澆注料的配製原則,超微粉總用量為6% ~ 10%。
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