不同种类减水剂对刚玉质浇注料性能的影响

杨连弟，张宏进，张哲铭，王义龙

（河北国亮新材料股份有限公司，河北 唐山 063009）

目前，刚玉浇注料广泛用于钢包包底砌筑时的填缝料[1]。作为填缝料主要是用在钢包包底砖与透气砖和钢包座砖四周的间隙位置，钢包包底砖和包壁砖之间的间隙位置[2]。因为砖与砖之间有缝隙，需要使用刚玉浇注料填充好间隙，要求其具有很好的流动性，同时减轻了工人的劳动强度，提高了工作效率，减少因浇注料震动不到位造成局部强度低的概率[3]。填充的刚玉浇注料需要有足够的强度和耐抗冲刷性能，同时也需要有较小的膨胀能力，防止受热膨胀导致钢包包底砖、钢包座砖和透气砖产生横向作用力导致断裂。本实验通过研究使用不同种类的减水剂来增加刚玉浇注料的流动性，同时还兼顾试样的物理性能指标。

1 试验

1.1 试验原料的准备

主要原料：板状刚玉（6～3 mm、3～1 mm、1～0 mm、≤0.149 mm），电熔白刚玉（≤0.044 mm），氧化铝微粉（D50=2.39 μm），赛卡71水泥。主要原料的理化指标见表1。

表1 主要原料的理化指标 （wt/%）

1.2 试验过程及试样的制备

此次选取的五家减水剂分别为湖北斯曼减水剂A、青岛安迈减水剂B、重庆莱科特减水剂C、苏州盛曼特减水剂D、武汉善达减水剂E，按其要求的加入量百分比进行试验使用。

按照表2内的重量百分比进行计算称量配料，然后分别按其要求的加入量百分比进行称取编号为A、B、C、D、E五种不同的减水剂，依次加入对应编号为1~5的料里干混备用。将预混好的第1组料倒入准备好的JJ-5型水泥胶砂搅拌机内进行干搅拌1～2 min，搅拌过程中再逐渐加入适量的洁净自来水，再搅拌其2～3 min，待搅拌均匀后倒入NLD-3型水泥胶砂流动度测定仪内，启动开关跳动25 s后用游标卡尺测量其浇注料流动值，然后将测定完流动值的料连同搅拌机内的料一同倒入备好的三联模具内（尺寸40 mm×40 mm×160 mm）在GZ-85型水泥胶砂振动台上振动成型成常规试样，后续依次完成第2组、第3组、第4组和第5组试样的制备工作。成型完的试样放入实验室内自然养护24 h，待养护24 h后进行脱模处理。将脱模好的试样依次标记为1~5后放入110℃烘箱内，对试样进行烘干24 h，烘完后待其冷却至室温后取出试样，将每组试样中的一条测110℃×24 h的抗折强度、耐压强度和体积密度，将每组试样中的第二条送检测试样在1 450℃×1 h的热抗折强度和常温下的体积密度，将每组试样中的第三条送检测试1 500℃×3 h的常温下的抗折强度、耐压强度、线变化率和体积密度。

表2 试样配料 （wt/%）

1.3 试样性能检测设备和检测依据的标准

使用精度为1 g的电子秤对实验用水进行称量，以质量百分比对加水量进行记录。使用NLD-3型水泥胶砂流动度测定仪测定浇注料流动值。按GB/T 3001-2017标准检测试样的常温抗折强度，按GB/T 5072-2008标准检测试样的常温耐压强度，按GB/T 2999-2016标准检测试样的体积密度，按GB/T 5988-2007标准检测试样的线变化率，按GB/T 3002-2017标准检测试样的高温热抗折强度。

2 试验结果与讨论

2.1 不同种类的减水剂对刚玉浇注料流动性的影响

依据本试验的研究目的，为了更准确地测出五个不同种类减水剂对刚玉浇注料流动性的影响，此次试验采用加入定量水的方式，分别测量第1组、第2组、第3组、第4组和第5组浇注料的流动值，如图1所示。

图1 添加不同种类减水剂刚玉浇注料流动值对比图

可以看出，第2组的刚玉浇注料流动值要明显低于其他组。通过对比可以看出，第1组刚玉浇注料的流动值和第二组的刚玉浇注料流动值相近，即效果稍差，第4组刚玉浇注料的流动值居中，第3组刚玉浇注料的流动值和第5组的刚玉浇注料流动值相近，即效果较好。故莱科特和善达这两家的减水剂使用效果较好。

2.2 不同种类的减水剂对刚玉浇注料常温物理性能的影响

试样经过110℃×24 h烘干后测试得到的数据如图2所示。

图2 添加不同种类减水剂刚玉浇注料的常温物理性能对比图

可以看出，这5组刚玉浇注料试样的常温体积密度差别明显。第3组刚玉浇注料试样的体积密度明显优于其它4组浇注料试样的体积密度，第1组刚玉浇注料试样的体积密度和第5组刚玉浇注料试样的体积密度接近,数值最低，第2组刚玉浇注料试样的体积密度和第4组的刚玉浇注料体积密度接近,数值稍低。而这5组刚玉浇注料试样的常温抗折强度最大值为16 MPa，最小值为12.9 MPa，虽然差值不明显，但是可以看出第3组的刚玉浇注料试样指标稍好一些。从这五组刚玉浇注料试样的耐压强度来看，最大值为90.5 MPa，最小值为53.7 MPa，差值较大，第3组刚玉浇注料试样的耐压强度优于第1组的刚玉浇注料试样的耐压强度，远大于其他3组刚玉浇注料试样的耐压强度。这三种数据指标对比可以看出，选用莱科特产品作减水剂的刚玉浇注料试样各项物理指标较好。

2.3 不同种类的减水剂对刚玉浇注料高温热抗折强度的影响

试样经过1 450℃×1 h高温热抗折后记录的强度和冷却后测得的体积密度及抗折强度[1]数据如图3所示。

图3 添加不同种类减水剂刚玉浇注料的体积密度和高温热抗折强度对比图

可以看出，第3组刚玉浇注料试样和第5组刚玉浇注料试样的体积密度数值明显优于其他三组。试样高温热抗折强度的最大值为18.69 MPa，最小值9.21 MPa，差值较大。第3组和第5组的刚玉浇注料试样强度值要明显优于第2组和第4组的刚玉浇注料试样强度值。综合这两项性能指标可以看出，选用莱科特产品作为减水剂的刚玉浇注料试样性能最优。

2.4 不同种类的减水剂对刚玉浇注料高温物理性能的影响

试样在1 500℃×3 h高温烧后，常温下测得的各组刚玉浇注料试样的体积密度、线变化率、抗折强度和耐压强度如图4所示。

图4 热损失随烟气外循环比例变化趋势图

图4 添加不同种类减水剂刚玉浇注料的高温物理性能对比图

可以看出，第3组和第4组刚玉浇注料试样的体积密度数值明显优于其他三组；第3组和第4组刚玉浇注料试样的线变化率数值较小，因刚玉浇注料在高温钢水的作用下会发生一定的膨胀，会对包底砖、钢包座砖和透气砖的产生横向作用力，如果膨胀过大，就会导致三砖发生不同程度的损毁，甚至发生断裂，导致包底钻钢出现生产安全事故，所以就需要刚玉浇注料的线变化率越小越好；从高温烧结后的常温抗折强度柱状图可以看出第2组刚玉浇注料试样数值较低为16.7 MPa，明显低于其他4组刚玉浇注料试样；第3组刚玉浇注料试样耐压强度最大，为175 MPa，第1组刚玉浇注料试样强度最小，为94.4 MPa。综合四项性能指标可以确定选用莱科特产品作减水剂效果的浇注料试样性能最优。

3 结论

（1）通过对比选用不同减水剂产品的减水效果，即刚玉浇注料的流动值大小对比，可以看出莱科特和善达两家减水剂的减水效果较好。

（2）常温下检测五组刚玉浇注料试样的物理指标，发现使用莱科特的产品作减水剂的性能较好。

（3）五组试样经过高温热抗折测其强度，发现使用莱科特的产品作减水剂的性能指标较好。

（4）高温烧成后在常温下检测五组试样的物理指标，发现使用莱科特的产品作减水剂的性能指标较好。

综上所述，本试验通过选用不同厂家的五种减水剂来研究对刚玉浇注料的各种性能的影响，通过常温抗折强度、耐压强度、高温热抗折和线变化率等数据分析并对比，得出莱科特减水剂对刚玉浇注料的性能提高较好。