镁橄榄石加入量对镁质浇注料性能的影响

发布时间：2020-06-15 浏览量：1374

镁质浇注料不污染钢水，抗碱性炉渣侵蚀，在钢铁冶金工业中有着广阔的应用前景。但镁质浇注料强度低，热膨胀系数大，抗热震性和抗渣渗透性差，这限制其应用。研究表明，通过引入AL2O3、Cr2o3、ZrO2、TiO2、氮化硅铁等，可改善镁质浇注料的抗热震性和抗渣渗透性等性能。镁橄榄石是一种贮量大，成本低的耐火原料。在镁质浇注料中加入镁橄榄石，既能降低浇注料的原料成本，又有望改善浇注料的抗渣渗透等性能。为此，研究了镁橄榄石加入量对镁质浇注料性能的影响。

1、实验

1.1 原料

主要原料有：粒度8~ 5、5 ~3、3 ~1和≤1 mm的烧结镁砂颗粒和镁橄榄石颗粒，粒度≤0.074 mm的高纯镁砂细粉，SiO2微粉，减水剂磷酸盐。主要原料的化学组成见表1。

表1主要原料的化学组成

1.2试样制备

按表2所示的配比配料，干混均匀后，加人占干料质量4%的自来水搅拌均匀，然后振动浇注成尺寸为40 mmx40mmx 160 mm的条状试样以及外部尺寸70mmx70mmx 70 mm、内孔尺寸为φ30mm X35mm的坩埚试样。自然养护24h后脱模，在110℃烘干24h。部分干燥后条状试样分别在1000和1500℃保温3h热处理。

表2 试样配比

1.3性能检测

按YB/T 5200- -1993检测试样的显气孔率和体积密度，按YB/T 5203- -1993检测试样的线变化率，按YB/T 5201-1993检测烘干及热处理后条状试样的常温耐压强度和常温抗折强度，按GB/T 3002- -1982 检测110℃干燥24 h后试样的高温(1450℃ 0.5 h)抗折强度。

在烘干后坩埚中加入40g中间包渣(渣中 CaO、MgO、Fe2O3、AL2O3、SiO2、CaF 和灼减的质量分数分别为24.18%、25.02%、7.41%、19.02%、20.18%、3.64%和0.55%)，在 1550℃热处理3h，沿坩埚孔轴线切开，观察坩埚被侵蚀和渗透的情况，测量其侵蚀面积和渗透面积，并计算其侵蚀指数和渗透指数(试样M1、M2、M3的侵蚀面积或渗透面积占试样M0侵蚀面积或渗透面积的百分比)。

2　结果与分析

2.1 常规性能

烘干及不同温度热处理后试样的常规性能见表3。由表3可以看出

表3 试样性能

纹石排出结晶水，使试样的显气孔率增大，体积密度减小。1000℃热处理后试样均表现为膨胀，膨胀率逐渐减小;1500℃热处理后试样均表现为收缩，收缩率逐渐减小。这可能是由于镁砂的膨胀系数大于镁橄榄石的，1 000℃热处理后随着镁橄榄石量增加，线膨胀率减小;另外，镁橄榄石中蛇纹石分解后产生的MS和MgO在1450℃能生成M2S,体积膨胀，抵消了部分收缩，使得1500℃热处理后收缩率减小。

2.2　显微结构

高温抗折试验后试样M0和M3断面的SEM照片分别见图1和图2。由图1(a)可以看出，试样发生的是沿晶断裂，颗粒间结合不够致密;由图1(b)可以看出，试样颗粒之间结合程度都不高，有明显的裂隙存在。

图 1　高温抗折试验后试样M0断面的SEM照

图 2　试样M3高温抗折后显微结构照片

由图2(a)可以看出，试样以穿晶断裂为主，颗粒间结合紧密;由图2(b)可以看出，镁橄榄石之间直接结合程度大。

比较图1和图2可知，试样M3中镁橄榄石的晶粒尺寸明显大于MO的。这主要是由于镁橄榄石中含有较多的氧化铁，起到了促进烧结的作用。

2.3 抗渣性能

抗渣试验后坩埚剖面照片见图3,试样的侵蚀指数和渗透指数见图4。可以看出：随着镁橄榄石

加入量的增加，浇注料的抗渣渗透性呈先变好后变差的变化趋势，以镁橄榄石加入量为16% (w)时为最好;抗渣侵蚀性则逐渐变差。随着镁橄榄石加入量的增多，试样中SiO2的量增大，SiO2容易与渣反应，因此试样的抗渣侵蚀性变差。SiO2与渣反应后提高了渣的黏度，使试样的抗渣渗透性能变好;但试样的显气孔率也随着镁橄榄石加入量的增多而增大，当镁橄榄石加人量超过16% (w)后，显气孔率增大对抗渣渗透性的负面影响超过了渣黏度升高对抗渣渗透性的正面影响，最终导致试样的抗渣渗透性逐渐变差。