鋁鎂澆注料結合方式及開裂因素及解決

鋁鎂澆注料以氧化鋁與氧化鎂為主要成分的澆注料，也可以鋁鎂尖晶石的形式加入，也可以以鎂砂的形式加入是使

用量很大的澆注料，它主要用于鋼包以及RH精煉爐中，也是研究得廣泛深入的澆注料之一。鋁鎂質澆注料可分為普通鋁一鎂質澆注料與純鋁一鎂質澆注料兩類。前者以礬土熟料為主要原料，也稱為礬土基鋁一鎂質澆注料；后者以電熔剛玉或燒結剛玉為主要原料，雜質成分較少，稱為純鋁一鎂質澆注料或剛玉一鎂質澆注料等。

鋁鎂澆注料的結合方式

結合劑是鋁鎂澆注料的重要組成部分，鋁鎂澆注料所采用的結合方式一般是鋁酸鈣水泥結合、硅微粉結合、水合氧化鋁結合、溶膠結合、鎂硅水結合等。

(a) 水泥結合

鋁鎂澆注料發展初期選用純鋁酸鈣水泥結合，這是由于水泥一鋁酸鈣會和基質中的Al2O3反應生成CA6，CA6是高耐火相。但隨著水泥加入量增大，澆注料流動性降低，同時高溫下由于CaO含量過多，會與基質中SiO2、Al2O3、MgO反應生成的低熔相從而使澆注料高溫性能降低。張文杰等研究了水泥加水量對鋁鎂澆注料高溫燒后熱膨脹行為的影響。結果表明隨著水泥加入量的增多，試樣中CA2、CA6物相增加，高溫熱處理后試樣的線變化率增大。顧華志等研究了硅微粉、鎂砂、水泥對高純鋁鎂澆注料性能的影響。研究指出，純鋁酸鈣水泥與基質中的Al2O3細粉在1000℃左右開始反應，反應生成CA2和CA6，反應伴隨著體積膨脹，可以降低高中溫燒后強度比，也有助于試樣的高溫性能的提高2)。

(b) MgO-SiO2-H2O結合

MgO-SiO2-H2O結合凝聚結合的研究有很多。在鋁鎂澆注料中采用MgO-SiO2-H2O結合一方面由于SiO2微粉與水作用形成的SiO2凝膠的聚合作用，降低加水量，大幅度改善澆注料的流動性;另一方面采用MgO-SiO2-H2O結合的方式可以抑制鎂砂水化，但是二氧化硅微粉加入量過多，會和基質中雜質形成低熔點相，同時基質中鎂砂和二氧化硅微粉反應生成的鎂橄欖石相高溫下熱震穩定性較差。

鋁鎂澆注料開裂的原因及解決方法

一、鋁鎂澆注料開裂的原因

使用鋁鎂澆注料時，溫度是重要的，在夏季，溫度高于35攝氏度時，澆注料凝固時間縮短時，澆注料自身流變性變差，特別是當澆注料速凝時，從攪拌機放出的澆注料來不及進入包內,在包胎上平面和流槽內已凝固,將澆注料送入包壁內的勞動強度增大。

在環境溫度超過40℃時，即使多加水，澆注料仍有速凝趨勢，從而使強度降低，影響使用壽命；鋁鎂澆注料出現裂紋時，會影響使用壽命。裂紋現象為：當鋼包用到5爐次時，包內壁開始出現裂紋，布滿整個包壁，隨著使用次數的增加，裂紋變深變寬，當用到20多爐時，只好被迫停用。

二、解決方法

（1）將骨料粒度上限由原來的15mm上調到25mm，其中20～25mm部分占總量的7.2%（質量分數）。這是由于超大顆粒的存在，不僅起到骨架作用，而且可以改變長裂紋方向，有助于阻止內裂紋的擴展；

（2）在基質中加入鋯英石粉。這種鋯英石粉產地為澳大利亞，其中ZrO2含量在66%左右。由于ZrO2本身熔點很高，在使用中它可以吸收渣中CaO，生成高熔點、高抗侵蝕性的CaZrO3，封閉氣孔和裂紋，強化了基質。同時由于鋯英石的存在，還可以使澆注料內形成微裂紋結構，改善澆注料的高溫使用性能；

（3）盡可能降低活性硅灰粉的用量。由于硅灰粉質量不穩定，加入量大，則帶入的雜質成分多，對使用不利。將澆注料內硅灰的用量控制在1.5%（質量分數）以下，效果較好；

（4）澆注時，嚴格控制加水量并保證均勻振動也很關鍵。

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