摘    要：以电熔白刚玉、板状刚玉、电熔尖晶石、电熔镁砂及煅烧氧化铝微粉为主要原料,配制成电熔镁砂细粉加入量(w)分别为4%、5%、6%、7%和8%的试样,分别经1100,1400和1600℃热处理,检测其体积密度,显气孔率,线变化率,耐压强度和荷重软化温度,结果表明:随着电熔镁砂细粉加入量的增加,试样的体积密度呈减小趋势,显气孔率呈增大趋势,线变化率呈递增趋势;电熔镁砂细粉加入量为7%(w)时,试样的耐压强度最小;电熔镁砂细粉加入量为6%(w)时,试样的荷重软化温度最高。

铝镁质干式料具有耐高温、抗渣性好、不污染钢水、抗热震性好等优点，已广泛用于中频感应炉炉衬材料，用来冶炼合金钢、不锈钢等高级钢[1]。

目前，中频炉用铝镁质炉衬材料在使用过程中主要存在的现象:（1）炉衬在使用过程中出现不规则细小裂纹及裂纹扩展；（2）炉衬在使用过程中出现不同程度的剥落[2]。要避免这些现象的发生，控制铝镁质干式料中电熔镁砂的加入量乃是关键。因此，在本工作中，主要研究电熔镁砂细粉的加入量对铝镁质干式料性能的影响。

1 试验

1.1 原料

试验以电熔白刚玉、板状刚玉、电熔尖晶石、电熔镁砂、煅烧氧化铝微粉为主要原料，根据电熔镁砂细粉加入量的不同，试验共分5组进行，具体试验编号与电熔镁砂细粉的加入量如表1所示。

表1 试验方案  

1.2 试样制备与性能检测

按骨料与细粉质量比为75:25，电熔镁砂细粉加入量按表1进行配料，外加2%(w）乙二醇混合均匀，在150 MPa压力下液压成型试样原始体积密度约为3.1 g·cm-3；尺寸为φ50 mm×50 mm的试样，在110℃下烘干24 h，分别在1100、1400和1600℃下保温3 h热处理。然后按照国家标准分别检测热处理后试样的体积密度、显气孔率、线变化率、常温耐压强度。

荷重软化温度的测定是采用尺寸为φ50 mm×50 mm经过1100℃热处理后的试样，以变形量为0.6%的温度作为试样的荷重软化温度。

2 结果与讨论

2.1 电熔镁砂细粉加入量对铝镁质干式料体积密度和显气孔率的影响

图1给出了不同热处理温度下，电熔镁砂细粉加入量对试样的体积密度和显气孔率的影响。可以看出：在1100℃热处理后，电熔镁砂对干式料气孔率和体积密度的影响不是很显著，但仍表现出随着电熔镁砂细粉加入量的增加，试样的显气孔率小幅增加，同时体积密度小幅降低的趋势；在1400℃热处理后，随着电熔镁砂细粉加入量的增加，试样的体积密度逐渐降低，显气孔率逐渐升高；在1600℃热处理后，随着电熔镁砂细粉加入量的增加，试样的体积密度逐渐降低，显气孔率逐渐升高。这是由于1100℃时，镁砂和刚玉刚开始反应生成尖晶石，此时试样的显气孔率、体积密度变化不大，随着温度的升高，该反应加快，生成的尖晶石的量增大，由此带来的体积膨胀导致气孔率的增加和体积密度的降低随着镁砂细粉量的增大更加显著，所以过多的电熔镁砂细粉的引入不利于试样的致密化。

图1 热处理后试样的体积密度和显气孔率   

2.2 电熔镁砂细粉加入量对铝镁质干式料线变化的影响

图2示出了不同热处理温度下，电熔镁砂细粉加入量对试样线变化率的影响。可以看出，分别在1100℃和1400℃热处理后，随着电熔镁砂细粉加入量的增加，试样的线变化率呈平缓增大趋势，而在1600℃热处理后，电熔镁砂细粉加入量大于5%(w）时，试样的线变化率增加的较快；在同一电熔镁砂细粉加入量下，随着热处理温度的升高，试样的烧后线变化率逐渐增大。这主要是由于电熔镁砂粉与Al2O3发生反应生成尖晶石产生约6.9%的膨胀[3]，因此，在同一热处理温度下，试样基质中电熔镁砂细粉含量的增加，生成尖晶石的量逐渐增多，从而产生的膨胀也较大；在同一电熔镁砂细粉含量的试样，随着热处理温度的提高，生成尖晶石的量也逐渐增多，试样会产生较大的体积膨胀。所以说，在本试验中，试样中电熔镁砂细粉的含量越高，试样烧后线变化率越大。

图2 热处理后试样的线变化率   

2.3 电熔镁砂加入量对铝镁质干式料烧后耐压强度的影响

图3示出了不同热处理温度下，电熔镁砂细粉加入量对试样耐压强度的影响。在同一热处理温度下，随着电熔镁砂细粉含量的增加，试样的耐压强度呈先降低后增加的趋势，其中，电熔镁砂细粉加入量为7%(w）时，试样的耐压强度最低；在同一电熔镁砂细粉加入量下，随着热处理温度的升高，试样的耐压强度逐渐降低。分析其原因为，随着试样中电熔镁砂粉含量的增加，与Al2O3发生反应生成尖晶石的量逐渐增大，试样体积膨胀变大，导致试样结构疏松，从而引起强度的降低，进而会造成炉衬材料不耐钢水的冲刷。

图3 热处理后试样的耐压强度 

2.4 电熔镁砂加入量对铝镁质干式料荷重软化温度的影响

图4示出了经1100℃热处理后，电熔镁砂细粉加入量对试样荷重软化温度的影响。随着电熔镁砂细粉加入量的增加，试样的荷重软化温度先增加后降低。其中，电熔镁砂细粉加入量为6%(w）时，试样的荷重软化温度最高。镁砂细粉和刚玉反应生成的尖晶石及其产生的膨胀有助于试样瞬态荷重软化温度提高，但加入过多的镁砂细粉，由于镁砂中的杂质的作用导致晶间的液相增加不利于荷重软化温度提高。

图4 热处理后试样的荷重软化温度  

3 结论

(1）随着电熔镁砂细粉加入量的增加，热处理后试样的体积密度呈减小趋势，显气孔率呈增大趋势，线变化率呈递增趋势。因此，加入过多的电熔镁砂细粉不利于试样的致密化。

(2）随着电熔镁砂细粉含量的增加，试样的耐压强度呈先降低后增加的趋势，电熔镁砂细粉加入量为7%(w)时，试样的耐压强度最小。

(3）随着电熔镁砂细粉加入量的增加，试样的荷重软化温度先增加后降低，电熔镁砂细粉加入量为6%(w)时，试样的荷重软化温度最高。

来源：中国知网

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