钛铝酸钙颗粒加入对刚玉浇注料性能的影响

2022-12-17梁小龙王子军王义龙陈永强2于凌月1张连进1

工业加热 2022年11期

梁小龙，王子军，王义龙，陈永强2,，于凌月1,，张连进1,

(1.河北国亮新材料股份有限公司，河北唐山 063021； 2.河北省钢铁冶炼用耐火材料技术创新中心，河北唐山 063021； 3.唐山贝斯特高温材料有限公司，河北唐山 063021)

“钛铝酸钙”是钛铁合金的冶炼过程中产生的副产品，俗称钛铝酸钙,研究发现钛铝酸钙的是一种以钛铝酸钙、六铝酸钙为主，二铝酸钙及钛酸钙为副的高熔点复相材料[1]，多年来被作为固体废弃材料没有得到合理利用，占用大量的土地资源，而且还会对环境造成一定的破坏。钛铝酸钙的耐火度可达1 790 ℃以上，在高温工业应该有很好的利用价值[2]。本试验中，拟在刚玉浇注料中加入钛铝酸钙颗粒等量替代其中的板状刚玉，研究钛铝酸钙颗粒加入对刚玉浇注料性能影响，推动其在耐火材料领域的应用。

1 试验

1.1 原料

试验所用原料有：板状刚玉(8～5 mm、5～3 mm、3～1 mm、≤1 mm、≤0.045 mm)、钛铝酸钙(5～5mm)、刚玉粉200目、u-Al2O3微粉、外加剂等。实验用板状刚玉颗粒及钛铝酸钙颗粒的主要化学组成见表1。

表1 主要原料的化学组成

如图1所示，原料钛铝酸钙主要物相为Ca((Al0.84Ti0.16)2)6O19和CaAl12O19(CA6)，次晶相为CaAl4O7(CA2)、α-Al2O3，还有少量的CaTiO3和金红石相[1-2]。

图1 原料钛铝酸钙颗粒的XRD图谱

1.2 实验过程

按照配料表(见表2)进行配料，原料干混均匀后，加入到砂浆搅拌机中，在砂浆搅拌机中继续干混1 min后，加入适量的清水搅拌5 min至浇注料状态良好。将搅拌好的料浆浇注到尺寸为40 mm×40 mm×160 mm×3的标准试样模具中，固定到震动台震动成型。同时浇注外径尺寸70 mm×70 mm×70 mm、内孔尺寸为Φ30 mm×35 mm的干锅试样，用来检测材料的抗渣性能。试样放置于实验室内，常温条件下自然养护24 h之后脱模。之后将样条及抗渣样块置于110 ℃干燥箱干燥24 h。经干燥处理的样条再分别进行110 ℃×24 h、1 200 ℃×3 h、1 550 ℃×3 h热处理，以及1 450 ℃×0.5h热态抗折强度检测，1 550 ℃×3 h静态抗渣试验检测。

1.3 性能检测

检测干燥后和烧成后样条的抗折、耐压强度；检测试样在1 200 ℃和1 550 ℃保温3 h热处理后的线变化率；测量干燥后和烧成后样条的显气孔率、体积密度。

试验检测过程中的参考标准：

(1)YB/T 5203—93 致密耐火浇注料线变化率试验方法;

(2)YB/T 5201—1993致密耐火浇注料常温抗折强度和耐压强度试验方法;

(3)YB/T 5200—1993 致密耐火浇注料显气孔率和体积密度试验方法。

表2 配料表 %

在经过干燥处理后的坩埚试样内孔中加入45 g的钢包渣，将坩埚试验静态放置高温炉内，经过1 550 ℃保温3 h处理，通过自然降温至常温后，沿坩埚最大径切开，测量试样的侵蚀面积和渗透面积(以梯形面积公式计算)，计算试样的侵蚀指数和渗透指数(1#～4#试样的侵蚀(渗透)面积/1#试样的侵蚀(渗透)面积×100%)[2]。试验用钢包渣的化学成分见表3。