剛玉基澆注料具有抗渣性好，抗剝落和抗侵蝕性好的優(yōu)點(diǎn)，因而被廣泛應用于鋼包包底功能性耐火材料。使用板狀剛玉為主要原料的試樣具有良好的常溫及高溫物理性能、抗渣侵蝕性及抗熱振性。鋁酸鈣水泥對剛玉基澆注料性能的影響一直受到人們的關(guān)注。隨著(zhù)冶金技術(shù)的不斷進(jìn)步，耐火材料使用環(huán)境越來(lái)越苛刻，對材料也提出了更高的要求。本文主要研究了純鋁酸鈣水泥加入量對剛玉基澆注料性能的影響。
試 驗
1.1 原料采用板狀剛玉、氧化鋁微粉、純鋁酸鈣水泥及減水劑為原料。
試樣制備及性能檢測
將原料按配比混合均勻，放入攪拌機攪拌均勻后，參照振動(dòng)澆注料的成型方法制備40mm×40mm×160mm試樣，試樣一端插入兩個(gè)0.2mm×30mm×60mm的塑料基片，兩個(gè)基片的距離約10mm。脫模后，分別按測試經(jīng)110℃×24h、1250℃×3h、1350℃×3h、1450℃×3h、1550℃×3h、1650℃×3h處理后試樣的顯氣孔率、體積密度、抗折強度、耐壓強度、線(xiàn)變化率以及燒后狹縫的寬度(以可插入塞尺的厚度為參考)。
結果與討論
3.1 水泥加入量對顯氣孔率和體積密度的影響
水泥加入量對不同溫度處理后澆注料的顯氣孔率和體積密度的影響如圖1、圖2所示。圖1 不同溫度處理后澆注料的顯氣孔率變化圖圖2 不同溫度處理后澆注料的體積密度變化圖隨著(zhù)水泥量的增加，烘干試樣的顯氣孔率逐漸降低，這是由于水泥水化生成的水化物填充了氣孔，隨著(zhù)水泥量的增多，水化物也增多，填充了試樣更多的氣孔;水泥加入量對烘干后樣塊的體積密度的影響不大。1250℃×3h、1350℃×3h、1450℃×3h、1550℃×3h、1650℃×3h處理后，試樣的顯氣孔率增加，體積密度降低，主要因為在加熱的過(guò)程中，有二鋁酸鈣和六鋁酸鈣生成，六鋁酸鈣的生成過(guò)程伴隨著(zhù)體積膨脹，隨著(zhù)水泥量的增加，膨脹增大，從而造成了試樣的體積密度減小，顯氣孔率增加。3.2 水泥加入量對試樣抗折強度和耐壓強度的影響水泥加入量對不同溫度處理后澆注料抗折強度和耐壓強度的影響如圖3、圖4所示。從圖中可以看出，1250℃×3h、1350℃×3h、1450℃×3h、1550℃×3h、1650℃×3h處理后，試樣的抗折強度和耐壓強度隨著(zhù)水泥量的增加而增大，主要是由于經(jīng)過(guò)高溫處理，生成了六鋁酸鈣，六鋁酸鈣具有熔點(diǎn)高、抗渣及抗侵蝕性?xún)?yōu)良等特點(diǎn)，并且具有優(yōu)先形成片狀或者板狀晶體的特性，因此可以作為第二相引入到剛玉基材料中，以提高材料的力學(xué)性能。六鋁酸鈣呈板片狀穿插在基質(zhì)中，使機制結合更加緊密，從而增大了試樣的強度，生成的六鋁酸鈣越多，試樣的強度越大。圖3 不同溫度處理后澆注料的抗折強度變化圖圖4 不同溫度處理后澆注料的耐壓強度變化圖3.3 水泥加入量對線(xiàn)變化率的影響水泥加入量對不同溫度處理后澆注料線(xiàn)變化率的影響如圖5所示。不同溫度處理后澆注料線(xiàn)變化率的影響隨著(zhù)水泥量的增加，經(jīng)1250℃×3h、1350℃×3h、1450℃×3h、1550℃×3h處理后，試樣的線(xiàn)變化率均增大，主要因為經(jīng)中高溫處理后，有較多的六鋁酸鈣生成，六鋁酸鈣的生成會(huì )帶來(lái)體積膨脹，從而增大了試樣的線(xiàn)變化率，其中經(jīng)1450℃×3h處理后的試樣線(xiàn)變化率較高，因為在1450℃左右有較多六鋁酸鈣生成，但經(jīng)過(guò)1650℃×3h，試樣從膨脹變?yōu)槭湛s，主要因為樣塊燒結，生成了液相，從而使體積發(fā)生收縮，隨著(zhù)水泥量的增加，六鋁酸鈣的生成量增加，體積發(fā)生膨脹，對其收縮體積產(chǎn)生補償，使得隨著(zhù)水泥量的增加，試樣收縮率越來(lái)越小。3.4 水泥加入量對狹縫的影響水泥加入量對不同溫度處理后澆注料狹縫寬度的影響如圖6所示。圖6 不同溫度處理后料狹縫寬度的變化從圖中可以看出，隨著(zhù)水泥量的增加，經(jīng)1250℃×3h、1350℃×3h、1450℃×3h、1550℃×3h處理后，試樣的的狹縫寬度逐漸變窄(根據可通過(guò)塞尺厚度進(jìn)行參考)，在經(jīng)過(guò)1450℃×3h處理后，試樣的狹縫最窄，由于在此溫度下試樣生成的六鋁酸鈣最多，導致試樣的膨脹也最大，經(jīng)1650℃×3h處理后，由于試樣的燒結造成的體積收縮和六鋁酸鈣的體積膨脹相互影響，試樣狹縫的寬度變化隨水泥加入量沒(méi)有明顯的變化規律。
結 論
(1)隨著(zhù)水泥量的增加，經(jīng)110℃×24h處理后，試樣的氣孔率逐漸降低，體積密度變化不大;經(jīng)1250℃×3h、1350℃×3h、1450℃×3h、1550℃×3h及1650℃×3h處理后，試樣的顯氣孔率增加，體積密度降低。
(2)隨著(zhù)水泥量的增加，經(jīng)1250℃×3h、1350℃×3h、1450℃×3h及1550℃×3h及1650℃×3h處理后，試樣的抗折強度和耐壓強度逐漸增大。(3)隨著(zhù)水泥量的增加，經(jīng)1250℃×3h、1350℃×3h、1450℃×3h及1550℃×3h處理后，試樣的線(xiàn)變化率增大，其中經(jīng)1450℃×3h處理后的試樣線(xiàn)變化率較高，經(jīng)過(guò)1650℃×3h試樣，試樣線(xiàn)變化率越來(lái)越小。(4)隨著(zhù)水泥量的增加，經(jīng)1250℃×3h、1350℃×3h、1450℃×3h及1550℃×3h處理后，試樣的狹縫寬度逐漸變窄，經(jīng)過(guò)1450℃×3h處理后的狹縫寬度最窄。
