碳复合耐火浇注料Al2O3-MgO-C,由科瑞耐材耐火材料厂家加工生产,以下为其不同制品的性能指标。
用于钢包上的Al2O3-MgO-C耐火浇注料中的碳原料需要选择石墨物质,因为其固定碳含量和石墨的抗氧化性能优于其他碳源材料。然而,因为石墨具有憎水性会导致耐火浇注料用水量增加以及石墨结构还会导致大部分石墨到达耐火浇注料施工体表面并很容易被烧掉。这说明向耐火浇注料直接配置石墨是不合适的。因此,用于耐火浇注料中的石墨需要进行亲水处理。
采用高速气流冲击法、溶胶和凝胶、点滴喷雾法等工艺,对石墨进行亲水处理。经过亲水处理的石墨物质可以用于Al2O3-MgO耐火浇注料中,从而配制出高性能的Al2O3-MgO-C耐火浇注料。由于Al2O3-MgO-C耐火浇注料中MgO增加,线膨胀率也会增大。显然,过多地增加MgO的配置量会导致材料的膨胀过大,强度降低。研究结果指出,Al2O3-MgO-C耐火浇注料中最佳的MgO配置量为6%。
不过,现阶段往往选用氧化铝一石墨压球材料(含30%—35%C)用作钢包上的Al2O3-MgO-C耐火浇注料中的碳源物质。它是将用低黏度焦油作结合剂的氧化铝和石墨的混合物在倾斜式混合机内高速均匀地混合后于压球机上以1.2t/cm进行压制成型,于220℃进行加热处理,获得体积密度为2.55~2.60g/cm3的氧化铝-石墨压球材料,破碎加工成颗粒料备用。
将氧化铝-石墨压球颗粒料配入Al2O3-MgO耐火浇注料中。在使用鳞片状石墨时会产生以下问题:
(1)含鳞片状石墨颗粒料的聚集会降低单位比表面积;
(2)与加入纯材料比,氧化铝-石墨压球颗粒料降低了Al2O3-MgO-C耐火浇注料施工体的密度;
(3)Al2O3-MgO-C耐火浇注料基质中鳞片状石墨分布的控制将导致结合强度的难度增大;
(4)仍然需要使用相应的抗氧化剂以防止石墨氧化。
下表1给出了几种含氧化铝-石墨压球颗粒的Al2O3-MgO-C耐火浇注料的组成,而表2则列出了相应材料的性能。
Al2O3 -MgO-C耐火浇注料的组成 表1
组成(质量分数)/% | M6-BAG9 | M6-BAG12 | M6-BAG15 | M6-FG5 | |
Al2O3 | 88.61 | 87.47 | 86.33 | 87.04 | |
MgO | 5.89 | 5.89 | 5.89 | 5.89 | |
C | 3 | 4 | 5 | 5 | |
CaO | 1.08 | 1.08 | 1.08 | 1.08 | |
鳞片状石墨 | 0 | 0 | 0 | 5 | |
氧化铝-石墨压球料 | 9 | 12 | 15 | 0 | |
抗氧化剂 | Al | 0.27 | 0.36 | 0.45 | 0.45 |
Si | 0.27 | 0.36 | 0.45 | 0.45 |
注:M6-FG5为添加对鳞片状石墨进行亲水处理的Al2O3-MgO-C耐火浇注料。
Al2O3-MgO-C耐火浇注料的性能 表2
性能指标 | M6-BAG0 | M6-BAG9 | M6-BAG12 | M6-BAG15 | M6-FG5 | |
用水量(质量分数)/% | 5 | 5 | 6 | 6 | 8.3 | |
流动值/mm | 235 | 197 | 195 | 195 | 190 | |
凝固时间/min | 45 | 40 | 38 | 35 | 54 | |
线膨胀率/% | 1000℃ | +0.16 | 0 | -0.02 | -0.04 | -0.02 |
1200℃ | +1.31 | +0.64 | +0.72 | +0.86 | +0.85 | |
1500℃ | +2.31 | +2.10 | +2.05 | +1.35 | +1.35 |
由于Al2O3-MgO反应生成MgO·Al2O3始于约1100℃,由Al2O3-MgO二元相图看出,MgO·Al2O3在高温下形成尖晶石(Spinel),温度下降后Spinel又被脱溶出来。在Al2O3-MgO反应生成Spinel的过程中伴有较大的体积增加,这导致Al2O3-MgO-C耐火浇注体烧成后的线膨胀率为正值。钢包上使用的耐火浇注料,其线膨胀率应控制在+0.2%~+2.5%之间。表2示出了几种含氧化铝-石墨压球颗粒的Al2O3-MgO-C耐火浇注料的线膨胀率都不超过+2.5%,说明这些耐火浇注料都能满足钢包的使用要求。而且下图所示,含氧化铝-石墨压球颗粒的Al2O3-MgO-C耐火浇注料都具有较高的抗折强度和耐压强度,只是含氧化铝-石墨压球颗粒的Al2O3-MgO-C耐火浇注料的强度高于经过亲水处理鳞片状石墨的Al2O3-MgO-C耐火浇注料。
不同的Al2O3-MgO-C耐火浇注料的抗折强度、耐压强度与温度的关系
抗渣性(钢包渣)则表明,对于含15%氧化铝一石墨压球颗粒的Al2O3-MgO-C耐火浇注料来说,几乎没有发生熔渣渗透和侵蚀。
可见,向Al2O3-MgO-C耐火浇注料中配置氧化铝一石墨压球颗粒可以改善流动性,降低气孔率,提高材料的强度。在低温下耐火材料具有良好的线膨胀率。抗渣优良,说明所开发的这类Al2O3-MgO-C耐火浇注料完全能够与钢包的操作条件相适应。