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铝镁浇注料结合方式及开裂因素及解决

2020-07-03 16:03:01 点击:
铝镁浇注料以氧化铝与氧化镁为主要成分的浇注料,也可以铝镁尖晶石的形式加入,也可以以镁砂的形式加入是使

用量很大的浇注料,它主要用于钢包以及RH精炼炉中,也是研究得广泛深入的浇注料之一。铝镁质浇注料可分为普通铝一镁质浇注料与纯铝一镁质浇注料两类。前者以矾土熟料为主要原料,也称为矾土基铝一镁质浇注料;后者以电熔刚玉或烧结刚玉为主要原料,杂质成分较少,称为纯铝一镁质浇注料或刚玉一镁质浇注料等。
铝镁浇注料的结合方式
结合剂是铝镁浇注料的重要组成部分,铝镁浇注料所采用的结合方式一般是铝酸钙水泥结合、硅微粉结合、水合氧化铝结合、溶胶结合、镁硅水结合等。
(a) 水泥结合
铝镁浇注料发展初期选用纯铝酸钙水泥结合,这是由于水泥一铝酸钙会和基质中的Al2O3反应生成CA6,CA6是高耐火相。但随着水泥加入量增大,浇注料流动性降低,同时高温下由于CaO含量过多,会与基质中SiO2、Al2O3、MgO反应生成的低熔相从而使浇注料高温性能降低。张文杰等研究了水泥加水量对铝镁浇注料高温烧后热膨胀行为的影响。结果表明随着水泥加入量的增多,试样中CA2、CA6物相增加,高温热处理后试样的线变化率增大。顾华志等研究了硅微粉、镁砂、水泥对高纯铝镁浇注料性能的影响。研究指出,纯铝酸钙水泥与基质中的Al2O3细粉在1000℃左右开始反应,反应生成CA2和CA6,反应伴随着体积膨胀,可以降低高中温烧后强度比,也有助于试样的高温性能的提高2)。
(b) MgO-SiO2-H2O结合
MgO-SiO2-H2O结合凝聚结合的研究有很多。在铝镁浇注料中采用MgO-SiO2-H2O结合一方面由于SiO2微粉与水作用形成的SiO2凝胶的聚合作用,降低加水量,大幅度改善浇注料的流动性;另一方面采用MgO-SiO2-H2O结合的方式可以抑制镁砂水化,但是二氧化硅微粉加入量过多,会和基质中杂质形成低熔点相,同时基质中镁砂和二氧化硅微粉反应生成的镁橄榄石相高温下热震稳定性较差。
铝镁浇注料开裂的原因及解决方法
一、铝镁浇注料开裂的原因
使用铝镁浇注料时,温度是重要的,在夏季,温度高于35摄氏度时,浇注料凝固时间缩短时,浇注料自身流变性变差,特别是当浇注料速凝时,从搅拌机放出的浇注料来不及进入包内,在包胎上平面和流槽内已凝固,将浇注料送入包壁内的劳动强度增大。
在环境温度超过40℃时,即使多加水,浇注料仍有速凝趋势,从而使强度降低,影响使用寿命;铝镁浇注料出现裂纹时,会影响使用寿命。裂纹现象为:当钢包用到5炉次时,包内壁开始出现裂纹,布满整个包壁,随着使用次数的增加,裂纹变深变宽,当用到20多炉时,只好被迫停用。
二、解决方法
(1)将骨料粒度上限由原来的15mm上调到25mm,其中20~25mm部分占总量的7.2%(质量分数)。这是由于超大颗粒的存在,不仅起到骨架作用,而且可以改变长裂纹方向,有助于阻止内裂纹的扩展;
(2)在基质中加入锆英石粉。这种锆英石粉产地为澳大利亚,其中ZrO2含量在66%左右。由于ZrO2本身熔点很高,在使用中它可以吸收渣中CaO,生成高熔点、高抗侵蚀性的CaZrO3,封闭气孔和裂纹,强化了基质。同时由于锆英石的存在,还可以使浇注料内形成微裂纹结构,改善浇注料的高温使用性能;
(3)尽可能降低活性硅灰粉的用量。由于硅灰粉质量不稳定,加入量大,则带入的杂质成分多,对使用不利。将浇注料内硅灰的用量控制在1.5%(质量分数)以下,效果较好;
(4)浇注时,严格控制加水量并保证均匀振动也很关键。
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