论文部分内容阅读
刚玉-尖晶石浇注料因具有良好的抗渣侵蚀性和抗结构剥落性,目前已成为钢包内衬及透气系统用耐火材料的主流材质,其有效提高了钢包的使用寿命和钢材质量。然而,刚玉-尖晶石浇注料在施工性能和热震稳定性方面仍有待改善,此外该体系浇注料中常常引入SiO2微粉,但市售SiO2微粉种类繁多,性能不稳定,在实际应用条件下尚需精细化。为此,本论文首先对基质组成中的四种SiO2微粉(92#、940U、951U、971U)、α-Al2O3微粉、ZrO2微粉及其复合粉体料浆的流变特性进行了研究;随后研究了SiO2微粉种类及添加量、ZrO2微粉加入量及粒度大小对浇注料的常规物理性能、热机械性能和抗渣性能等方面的影响,结果表明:1)不加减水剂时,SiO2微粉中中位径小的细颗粒越多,悬浮液的黏度越大;粉体中存在一定含量的粗颗粒时,悬浮液易发生剪切增稠行为。对于各微粉料浆,减水剂FS20的分散效果优于无机电解质SHMP、STPP,这与FS20可同时产生空间位阻效应和静电稳定机制有关,此外SHMP对Zr4+的络合作用可有效改善ZrO2微粉浆体的分散性。2)不同种类的SiO2微粉,其碳含量越高,浇注料流动性越差;碱金属杂质含量越高,常温物理性能越好。随着SiO2微粉含量的增加,试样的烧结性能改善,然而当添加量达到4wt%,流动性下降明显;SiO2微粉含量增加对浇注料的抗渣性能具有双重影响,即在降低材料抗渣侵蚀性的同时可改善材料的抗渣渗透性。3)ZrO2微粉可促进刚玉-尖晶石质材料的烧结,但热处理过程中ZrO2晶型转变引起体积膨胀效应,恶化烧结性能,因此ZrO2微粉的添加量必须适当。当ZrO2微粉添加量为4wt%时,试样具有较高的热态强度和优良的抗渣性能;添加量为6wt%时,试样的抗热震性明显改善。4)不同粒度的ZrO2颗粒主要通过改变试样的显微结构来影响材料性能。ZrO2细颗粒可有效提高试样的热态强度,其中添加d50=2.5μm的ZrO2微粉的试样具有最大值3.27±0.49MPa;Zr O2粗颗粒在改善热震稳定性方面作用更显著,这与ZrO2粗颗粒能够引起基质中形成大裂纹,从而降低材料内部存储的弹性应变能有关。