另外可嘗試使用鎂錯(cuò)共晶料
使用鎂錯(cuò)共晶料的作用是：1 、使用鎂錯(cuò)共晶料替代鎂砂細(xì)粉，可防止鎂砂細(xì)粉的水化反應(yīng)，避免制品在升溫時(shí)開裂。由于鎂錯(cuò)共晶料中ZrO ：大多分布在MgO 晶體周圍，MgO 和ZrO ：之間的相互溶解，可以有效抑制MgO 的活性。使MgO 與HZO 發(fā)生反應(yīng)的趨勢受到抑制。2 、ZrO ：的引入，使制品的抗熱震穩(wěn)定性提高。由于ZrO ：在不同溫度條件下會發(fā)生不同程度的晶形轉(zhuǎn)變，在單斜晶系一四方晶系一立方晶系之間發(fā)生晶形轉(zhuǎn)變，在制品內(nèi)部產(chǎn)生微裂紋，當(dāng)溫度變化時(shí)，這些微裂紋會吸收膨脹，從而使制品的抗熱震性能提高。3 、ZrO ：可以減少鋼液、鋼渣對制品的潤濕，提高制品的抗渣滲透性能。使用鎂鋁尖晶石可以提高制品的抗渣侵蝕性能，尤其是煉鋼堿性渣的侵蝕。也可防止在A12o ：質(zhì)澆注料中引入較多MgO 而引起的惡性膨脹。

 1　前　言
  
   　　RH真空處理技術(shù)是一種操作簡單,能有效提高鋼質(zhì)量而又十分經(jīng)濟(jì)的二次精煉方法,該技術(shù)的實(shí)施要求相關(guān)耐火材料必須能夠經(jīng)受急冷急熱、鋼水湍流沖刷、高真空條件及各種堿度的渣、合金成份的強(qiáng)烈化學(xué)作用。［1］插入管由于其特殊的使用功能(長時(shí)間浸漬鋼水及渣液中),對內(nèi)襯耐材要求更為苛刻。目前,插管內(nèi)襯大都采用優(yōu)質(zhì)鎂鉻磚,鎂鉻磚與外殼及通氣管道的固定依賴于澆注料,而該澆注料的壽命直接影響到插入管的使用壽命。
   　　武鋼二煉鋼廠由于新煉品種鋼居大多數(shù),尤其煉高牌號硅鋼時(shí),脫硫劑加入量較大,渣的堿度提高,對耐材侵蝕加劇,再加之插入管中澆注管尺寸較小,插入管大多數(shù)因?yàn)闈沧⒘辖Y(jié)構(gòu)剝落、侵蝕而損毀,鑒于此,我們針對上述問題,做了大量實(shí)驗(yàn)工作,力圖提高澆注料的抗結(jié)構(gòu)剝落能力,研制了剛玉-尖晶石澆注料,經(jīng)現(xiàn)場試用結(jié)果表明,該產(chǎn)品基本滿足現(xiàn)場使用需求。
  
   2　試驗(yàn)過程
  
   2.1　試驗(yàn)原料
  
   　　本試驗(yàn)采用的主要原料有電熔白剛玉、電熔致密剛玉、電熔鎂砂、尖晶石A、尖晶石B、硅微粉、鋼纖維等。所用主要原材料的理化指標(biāo)如表1。
    表1　主要原材料的理化指標(biāo)
  
  
   原料名稱 Al2O3
   (w)/% SiO2
   (w)/% Fe2O3
   (w)/% MgO
   (w)/% 體密
   /kg。m-3 顯氣孔
   率/%
   電熔白剛玉 98.90 0.56 0.25 3.70×103 4.5
   電熔致密剛玉 98.50 0.72 0.28 3.89×103 3.0
   電熔鎂砂 0.95 97.50 3.45×103
   uf-SiO2 92.30
  
   2.2　材質(zhì)系統(tǒng)的選擇
   　　剛玉-莫來石質(zhì)、鉻剛玉質(zhì)等高檔澆注料的性能。全面考察各類澆注料在不同溫度處理(110℃×24h,1100℃×3h,1500℃×3h)后的常溫強(qiáng)度、線膨脹、氣孔率、體密等常規(guī)指標(biāo)。結(jié)果表明,幾種澆注料上述指標(biāo)都相當(dāng)好,又進(jìn)一步考察熱震穩(wěn)定性及抗渣性。
   　　熱震穩(wěn)定性是通過檢測1100℃水冷后試樣抗折強(qiáng)度殘余率作比較。其結(jié)果見圖1。
  
  
  
  
   圖1　熱震穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)
  
   1.剛玉澆注料　2.剛玉-尖晶石澆注料 
3.剛玉-莫來石澆注料　4.鉻剛玉澆注料
  
   　　顯然,剛玉澆注料熱震穩(wěn)定性最差,其它3種澆注料相當(dāng),其中以剛玉—莫來石質(zhì)熱震穩(wěn)定性稍優(yōu)。
   　　抗渣性實(shí)驗(yàn)是采用坩堝法進(jìn)行,準(zhǔn)確稱量磨碎的50g鋼包渣放入Φ25/Φ30×25mm的圓臺形坩堝中,1500℃×3h燒后,切開分析其變質(zhì)層及侵蝕層厚度。鋼包渣的主要化學(xué)成分見表2(以下抗渣實(shí)驗(yàn)均用此渣)。
  
   表2　鋼包渣化學(xué)成分
  
   %
  
  
   成分 CaO MgO SiO2 Al2O3 C/S
   鋼包渣 43.10 7.32 12.84 25.73 3.36
  
   　　結(jié)果表明:抗侵蝕性:(4)、(2)＞(1)＞(3)
   　　抗?jié)B透性:(4)＞(2)＞(1)、(3)
   　　因此初步選定鉻剛玉質(zhì)、剛玉尖晶石質(zhì),但考慮到環(huán)保(6價(jià)鉻污染)及市場價(jià)格因素,最終選定剛玉-尖晶石質(zhì)澆注料。
   2.3　基本配比的確定
  
   2.3.1　結(jié)合系統(tǒng)的確定
   　　剛玉-尖晶石澆注料,一般有兩種結(jié)合系統(tǒng):低水泥結(jié)合系統(tǒng)、MgO-SiO2-H2O結(jié)合系統(tǒng)。針對兩種結(jié)合系統(tǒng),主要對比澆注料的強(qiáng)度指標(biāo)及抗渣性能。結(jié)果表明,MgO-SiO2-H2O系統(tǒng)結(jié)合的澆注料,不但中溫?zé)髲?qiáng)度比低水泥結(jié)合系統(tǒng)澆注料要高,而且抗渣侵蝕性能明顯比后者強(qiáng),抗渣滲透能力相當(dāng)。因此選定MgO-SiO2-H2O結(jié)合系統(tǒng)澆注料,澆注料作深入研究。
   2.3.2　鎂砂及硅微粉加入量的確定
   　　鎂砂及硅微粉的加入量對澆注料的各項(xiàng)性能影響較為顯著,尤其對高溫體積穩(wěn)定性的影響較大,而高溫體積穩(wěn)定性是插入管安全使用的重要保障之一。因此,我們較為詳細(xì)地比較二者不同加入量下材料的線變化及組織均一性(高、中溫?zé)髲?qiáng)度比),實(shí)驗(yàn)結(jié)果見圖2、3。
   
   
圖2　試樣線變化與MgO加入量關(guān)系
  
  
  
  
   圖3　試樣線變化與uf-SiO2加入量關(guān)系
  
   　　由線變化結(jié)果,我們初步選定w(MgO)加入量為2a%、3a%,uf-SiO2加入量為2b%、3b%(線變化均在±0.5%之間),進(jìn)一步考察試樣高中溫1100℃×3h,1500℃×3h燒后強(qiáng)度比。結(jié)果如表3。
  
  
   表3　試樣高中溫?zé)髲?qiáng)度比
  
  
   w(MgO)/% 2a 3a 2a 3a
   w(uf-SiO2)% 2b 2b 3b 3b
   高中溫?zé)竽蛪簭?qiáng)度比 1.32 1.13 1.43 1.56
   高中溫?zé)罂拐蹚?qiáng)度比 1.54 1.21 1.92 1.82
  
   　　綜合考慮線變化及組織均一性,最終選定w(MgO)加入量為3a%,uf-SiO2加入量為2b%。
   2.3.3　尖晶石的加入
   　　澆注料中僅僅依賴MgO與Al2O3形成MA對性能的改善還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠(因?yàn)镸gO的加入量是有限的),因此,我們?yōu)檫M(jìn)一步提高澆注料的性能,直接加入預(yù)合成尖晶石細(xì)粉。尖晶石的加入不但可以產(chǎn)生一定的高溫收縮,抑制MgO的異常膨脹,而且預(yù)合成尖晶石的加入可以降低MgO生成的MA的溫度。
   　　尖晶石的品位和牌號較多,化學(xué)成分區(qū)別較大,而尖晶石的牌號及加入量直接影響基質(zhì)中MA/M及A/M,據(jù)文獻(xiàn)［2］報(bào)導(dǎo)合適的MA/M,A/M比對澆注料性能的影響,最終選A、B兩種尖晶石細(xì)粉復(fù)合加入,總加入量為6%～10%(質(zhì)量百分?jǐn)?shù))。
   2.3.4　鋼纖維的加入
   　　實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,添加適量的不銹鋼纖維,不但可以增加澆注料各溫度下的強(qiáng)度,而且還可以降低熱應(yīng)力,提高材料的熱震穩(wěn)定性及抗剝落性能。 
  2.4　施工性能調(diào)整
  
   　　插入管內(nèi)部結(jié)構(gòu)較復(fù)雜,武鋼二煉鋼廠RH插入管中澆注料尺寸較小(見圖4)。
  
  
  
  
   圖4　插入管橫斷面示意圖
  
   　?、裉帩沧⒘掀骄穸葍H25mm,一旦安裝過程中造成鎂鉻組合磚偏心誤差,最小厚度僅為10mm左右。澆注料的流動性能好壞直接關(guān)系到澆注質(zhì)量及使用壽命,而且澆注料的臨界顆粒亦不宜太大,否則Ⅰ處是無法打結(jié)得致密,勢必導(dǎo)致鎂鉻組合磚松動而造成插入管損毀。
   　　因此,最終選定澆注料臨界粒度為8mm,選擇復(fù)合減水劑,減少澆注料的加水量,并且對不同產(chǎn)地的硅微粉進(jìn)行比較,對顆粒級配比進(jìn)一步調(diào)整,確定澆注料的最終配比。該澆注料加水量在4.2%～4.5%之間,用跳桌法檢測其流動值時(shí),跳動10次流動值可達(dá)到190mm,跳動15次即可達(dá)到210mm。
  
   3　工業(yè)試驗(yàn)
  
   　　研制的剛玉—尖晶石質(zhì)澆注料于1999年4月在武鋼二煉鋼RH上進(jìn)行工業(yè)試驗(yàn)。工藝條件為:環(huán)流速度為30t/min,環(huán)流氣流量為600L/min,真空度為66.7Pa(以上均為設(shè)計(jì)值,實(shí)際操作中,有少量出入)。鋼液溫度為1600～1700℃,處理時(shí)間為8～35min,其中無取向鋼等品種鋼處理時(shí)間一般在25～35min。
   　　試驗(yàn)結(jié)果如下:試驗(yàn)每對插入管的平均壽命為41次;平均總處理時(shí)間為968min;處理鋼種50%以上是無取向硅鋼,另外還有一部分高牌號品種鋼。
  
   4　結(jié)　論
  
   　　(1)通過調(diào)整澆注料中MgO粉、uf-SiO2、MA的加入量,研制開發(fā)了用于插入管的微粉凝聚結(jié)合的剛玉—尖晶石澆注料。
   　　(2)在澆注料中加入適量的鋼纖維,其熱穩(wěn)定性能優(yōu)良、組織均一性好、抗渣性能良好。
   　　(3)研制出的剛玉—尖晶石澆注料用于RH插入管的平均使用壽命為41次,平均總處理時(shí)間為968min,可處理各種牌號的鋼種,滿足了RH插入管的使用需求。■

在基質(zhì)中的MA,可使用兩重粒度a:≤0.5mm;b:≤0.088mm.a:b=1:3時(shí),抗熱震性能最好
另外基質(zhì)中可添加部分板狀剛玉或以小顆粒加入,
骨料:基質(zhì)=7:3時(shí),MA保持在20%左右
高堿度渣時(shí),顆粒多些;低堿度渣時(shí),細(xì)粉多些,可保持良好的抗侵蝕性能
至于裂紋,是不是基質(zhì)料的配比引起膨脹過大引起的呢?如果基質(zhì)中沒有硅灰,是不是所有的材料都是傾向于微膨脹或過于膨脹呢?是不是基質(zhì)中的MgO和Al2O3比例失調(diào),造成過于膨脹呢?一般傾向于Al2O3多些.另外你用的MA是燒結(jié)的還是電熔的,或者是活性的呢?一般用輕燒(活性)的好點(diǎn),在基質(zhì)中.如果不用硅灰,在基質(zhì)中注意MgO和Al2O3的比例,也可抑制一部分異常膨脹,
如果是純剛玉的,你可以保持M/A中的A大些,
只供參考。

初凝過快，烘干裂紋應(yīng)是鎂砂水化引起，可考慮加微量硅灰、鰲合劑等抑制水化，延長凝結(jié)時(shí)間。線變化大，燒后裂紋應(yīng)是MA反應(yīng)引起，也可通過硅灰的引入而減少，還有注意鎂砂品位、粒度及加入量。理論，只供參考。