采用均化礬土制備的鋁鎂澆注料在小型鋼包中的抗渣試驗(yàn),驗(yàn)證了在渣堿度系數(shù)高的情況下產(chǎn)生的渣蝕機(jī)制并分析出渣蝕過程的化學(xué)反應(yīng)。試驗(yàn)用主要原料有均化礬土骨料(其主要物相為剛玉和鈦酸鋁)、棕剛玉細(xì)粉、鎂砂細(xì)粉、α—AL2O3微粉和SiO2微粉,試驗(yàn)基礎(chǔ)配方為5~3、3~1和≤1mm的均化礬土骨料分別為30%、20%和20%,≤0.074mm的棕剛玉細(xì)粉為12%,≤0.074mm的鎂砂細(xì)粉為10%,≤2μm的α—AL2O3微粉為5%,≤0.088mm的SiO2微粉為3%,外加0.2%的減水劑。
將稱量好的物料加水4.6%攪拌均勻后,振動(dòng)澆筑成型為40mmX40mmX160mm的長條試樣,室溫氧化24h后脫模,經(jīng)110℃保溫24h烘干后待用?乖囼(yàn)采用動(dòng)態(tài)感應(yīng)爐法,向坩堝爐中放入6Kg普通鋼。先通電后加熱,至鋼塊全部熔化后,加入269g鋼包渣,溫度控制在1600℃,待鋼包渣和鋼水完全熔融時(shí)開始計(jì)時(shí)0.5h后停爐,其中,鋼包渣的化學(xué)組成為:CaO 44.75%,F(xiàn)e2O3 29.08%,SiO2 10.51% ,MgO 9.27%,AL2O3 3.44%,MnO 2.40%,TiO2 0.61%。
根據(jù)高溫坩堝爐的熔融抗渣實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以歸納出熔渣和均化礬土基鋁鎂澆注料的反應(yīng)如下:熔渣中CaO與礬土骨料中AL2O3,發(fā)生反應(yīng),在顆粒表面會(huì)生成一層CA6環(huán)帶,反應(yīng)如式(1)。CA6的形成使耐火材料想熔渣中的溶解由直接溶解變?yōu)殚g接熔解,提高了試樣的抗渣侵蝕性,反應(yīng)如(2)式。渣中的CaO和SiO2反應(yīng)生成CaO—AL2O3—SiO2系化合物(主要為CAS2或C2AS),而反應(yīng)層中溶解的AL2O3與熔渣中的CaO、SiO2會(huì)在環(huán)帶外形成CaO—AL2O3—SiO2低熔點(diǎn)物,反應(yīng)如(3)式。試樣基質(zhì)中AL2O3與MgO反應(yīng)生成“原位尖晶石”,在渣與耐火材料接觸時(shí),方鎂石和鎂鋁尖晶石吸收渣中的FeO和MnO形成固溶體與復(fù)合尖晶石;反應(yīng)如(4)式和(5)式。而基質(zhì)中AL2O3,SiO2溶入渣中,與熔渣中的AL2O3、CaO、SiO2發(fā)生反應(yīng)(3)形成CaO—AL2O3—SiO2低熔點(diǎn)物,冷卻后CAS2或C2AS逐漸從渣層中結(jié)晶出來
結(jié)論:渣蝕后接近熱面附近的骨料周圍會(huì)發(fā)生較大的裂紋,對(duì)試樣的抗渣性能產(chǎn)生不利的影響。均化礬土基鋁鎂澆注料骨料和基質(zhì)與熔渣發(fā)生反應(yīng),均化礬土骨料表面剛玉,CA6,C2AS和CAS2共存,基質(zhì)與熔渣反應(yīng)的產(chǎn)物為復(fù)合尖晶石、C2AS、CAS2等。