【摘 要】
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铝镁质干式捣打料（以下简称干式料）具有耐高温、热震稳定性好、不污染钢水的特点,在感应电炉炉衬中被广泛采用。干式料中的镁砂与刚玉在高温下原位反应生成镁铝尖晶石带来的Kirkendall效应孔隙致使材料产生异常膨胀,使炉衬结构疏松、强度低,抗熔渣侵蚀、渗透能力较差。为控制干式料的异常膨胀、提高材料综合性能,本文首先对四种不同的镁铝尖晶石微粉进行了分析,研究了生成镁铝尖晶石动力学;其次研究了粒度分布指数
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铝镁质干式捣打料（以下简称干式料）具有耐高温、热震稳定性好、不污染钢水的特点,在感应电炉炉衬中被广泛采用。干式料中的镁砂与刚玉在高温下原位反应生成镁铝尖晶石带来的Kirkendall效应孔隙致使材料产生异常膨胀,使炉衬结构疏松、强度低,抗熔渣侵蚀、渗透能力较差。为控制干式料的异常膨胀、提高材料综合性能,本文首先对四种不同的镁铝尖晶石微粉进行了分析,研究了生成镁铝尖晶石动力学;其次研究了粒度分布指数q值对铝镁质干式捣打料耐压强度、线变化率、体积密度、气孔率等性能的影响;探索了不同种类镁铝尖晶石微粉及加入量对干式料性能的影响;最后通过引入α-Al2O3微粉、Si O2微粉和B2O3改善干式料的综合性能。得到如下相关结论:（1）MA90镁铝尖晶石微粉中晶粒更为细小,晶面偏移严重,晶格畸变更大,尖晶石形貌呈较规则的长条状。（2）在1600℃热处理3 h后,二次尖晶石化反应程度依次为MA90尖晶石＜MA70尖晶石＜MA66尖晶石＜MA60尖晶石。（3）加入MA90微粉后的镁铝尖晶石反应活化能分别为66.35KJ/mol和87.51KJ/mol,依靠Coats-Redfern法用不同机理函数拟合后得到的表观活化能为64.45k J/mol,最概然机理函数为G（α）=[1-（1-α）1/3]1/2,反应机理为三维扩散。（4）通过Andreason方程进行颗粒级配实验,q值为0.22的干式料试样在1600℃热处理3 h后,气孔率较低,体积密度较高,同时具有较低的体积膨胀率和较高的耐压强度。（5）将不同种类镁铝尖晶石微粉引入干式料中,均可降低干式料中原位尖晶石反应和Kirkendall效应带来的膨胀。加入MA90尖晶石微粉的试样性能好于其他尖晶石微粉。当加入6wt%的MA90尖晶石微粉时,经1600℃热处理3 h后干式料试样线变化率显著下降,为+1.4%;显微结构改善明显,常温耐压强度大幅提升,由未引入尖晶石微粉的16.1MPa提高到36.7MPa。MA90尖晶石微粉的加入也在一定程度上提高了干式料的抗渣性能。（6）α-Al2O3微粉、Si O2微粉和B2O3均提高了干式料在1600℃热处理3 h后的综合性能以及抗熔渣侵蚀、渗透能力,α-Al2O3微粉、Si O2微粉和B2O3加入量分别控制在3wt%、2wt%和3wt%时,干式料的各项性能表现最好。
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