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煉高品質鋼需要使用高性能耐火材料。Al₂O₃-MgO澆注料具有優良的抗熱震和抗侵蝕等性能，已經有大量關于這方面的研究報道，被廣泛應用在鋼包中。澆注料需要現場施工，因此其施工性能是一項非常重要的性能。澆注料的施工性能主要受分散劑、顆粒級配及細粉等的影響。為了提高Al₂O₃-MgO澆注料的施工性能，在本工作中，主要研究了分散劑種類、氧化鋁微粉種類以及氧化鋁微粉復配等對鋼包用Al₂O₃-MgO澆注料的流動性及烘干后澆注料的顯氣孔率、體積密度、常溫抗折強度和常溫耐壓強度等的影響。

試 驗

1.1原料

試驗原料有:粒度5～3、3～1、≤1和≤0.074mm(200目)的板狀剛玉，粒度≤1mm的電熔鎂砂，阿泰歐法鋁業(上海)有限公司的活性氧化鋁微粉PFR40、PBR和煅燒氧化鋁微粉AC34B5，某公司的活性氧化鋁微粉CL和煅燒氧化鋁微粉CT，鋁酸鈣水泥(Secar71)，聚羧酸類減水劑WS、FS和AD。上述5種氧化鋁微粉的理化性能指標見表1。

▲表1 不同種類氧化鋁微粉的理化性能

1.2試樣制備

試樣的基礎配方(w)為:板狀剛玉顆粒(5～3、3～1、≤1mm)69%，板狀剛玉細粉(≤0.074mm)16%，電熔鎂砂(≤1mm)3%，鋁酸鈣水泥(Secar71)3%，氧化鋁微粉9%，水4%(外加)。

在此基礎上，設計了以下兩大類試驗配方:1)氧化鋁微粉選定為PFR40或PBR，再分別外加0.4%(w)的WS、0.2%(w)的FS和1%(w)的AD，對應的試樣也分別標記為WS、FS和AD。2)氧化鋁微粉分別選定為PFR40-AC34B5復合粉和CL-CT復合粉，復合比(質量比)均為從9/0逐漸減小至3/6;外加劑均為WS，加入量為0.4%(w)。按照設計配方配料，在攪拌機中干混1min后，加入水和分散劑繼續攪拌4min。攪拌好的料，一部分用于測試流動值，另一部分澆注到160mm×40mm×40mm模具中，在室溫下放置24h后脫模，然后在110℃干燥24h。

1.3性能測試

按GB/T2419—2005檢測各配方澆注料的流動值，按GB/T2997—2000檢測各配方干燥后試樣的顯氣孔率和體積密度，按GB/T3001—2007檢測各配方干燥后試樣的常溫抗折強度，按GB/T5072.2—2004檢測各配方干燥后試樣的常溫耐壓強度。

結果與討論

2.1單一氧化鋁微粉和分散劑的影響

加入氧化鋁微粉PBR或PFR40的澆注料的流動值隨分散劑種類和加入量的變化見圖1。由圖1可以看出:對于加入PBR的澆注料，添加分散劑WS的流動性能明顯好于添加FS或AD的;對于加入PFR40的澆注料，添加分散劑WS的流動性能與添加FS的差別不大，均好于添加AD的;對于添加同一分散劑的澆注料，加入PFR40的流動性優于加入PBR的澆注料的。

▲圖1 加入氧化鋁微粉PBR或PFR40的澆注料的流動值隨分散劑種類和加入量的變化

加入氧化鋁微粉PBR或PFR40的澆注料的顯氣孔率和體積密度隨分散劑種類和加入量的變化見圖2。由圖2可以看出:對于加入PBR或PFR40的澆注料，添加分散劑FS的澆注料均具有最高的顯氣孔率，添加分散劑WS的次之，添加分散劑AD的最小;而體積密度則以添加分散劑WS的為最大，添加分散劑FS的次之，添加分散劑AD的最小。對于添加同一分散劑的澆注料，加入PFR40的澆注料的顯氣孔率比加入PBR的試樣的低，體積密度則比加入PBR的試樣的大�？赡苁且驗镻FR40的粒度比PBR的小，比表面積比PBR的更大，能更好地優化澆注體的堆積密度。

▲圖2加入氧化鋁微粉PBR或PFR40的澆注料的顯氣孔率和體積密度隨分散劑種類和加入量的變化

加入氧化鋁微粉PBR或PFR40的澆注料的常溫抗折強度和常溫耐壓強度隨分散劑種類和加入量的變化見圖3。由圖可知，對于加入PBR或PFR40的澆注料，試樣的常溫抗折強度和耐壓強度均具有相似的變化趨勢:添加減水劑FS的試樣的最小，添加減水劑WS或AD的試樣的相差不大。對于添加同一分散劑的澆注料，加入PFR40的澆注料的常溫抗折強度和常溫耐壓強度基本上都比加入PBR的試樣的稍大，這可用強度與氣孔率之間的關系解釋。

▲圖3  加入氧化鋁微粉PBR或PFR40的澆注料的常溫抗折強度和常溫耐壓強度隨分散劑種類和加入量的變化

2.2 復合氧化鋁微粉的影響

復合氧化鋁微粉種類及其復合比對澆注料流動值的影響見圖4。由圖可知:對于加入PFR40-AC34B5復合粉或CL-CT復合粉的澆注料，當其復合比例(質量比)由9/0減小至5/4時，澆注料的流動值均變化不大;而當其復合比例(質量比)由5/4減小至3/6時，澆注料的流動值逐漸減小。當復合比例相同時，加入PFR40-AC34B5復合粉的澆注料的流動值比加入CL-CT復合粉的略大。

▲圖4 復合氧化鋁微粉種類及其復合比例對澆注料流動值的影響

復合氧化鋁微粉種類及其復合比例對烘干后試樣顯氣孔率和體積密度的影響見圖5。由圖可知，對于加入PFR40-AC34B5復合粉或CL-CT復合粉的澆注料，隨著其復合比例(質量比)從9/0減小至3/6，試樣的顯氣孔率均逐漸增大，體積密度均逐漸減小。這可能是因為煅燒氧化鋁AC34B5和CT的粒徑比活性氧化鋁PFR40和CL的大(見表1)，填充效果相對較差。復合比例相同時，加入不同種類氧化鋁復合粉的澆注料的顯氣孔率和體積密度均相差不大。

▲圖5  復合氧化鋁微粉種類及其復合比例對烘干后試樣顯氣孔率和體積密度的影響

復合氧化鋁微粉種類及其復合比例對烘干后試樣常溫抗折強度和常溫耐壓強度的影響見圖6。由圖可知:隨著其復合比例(質量比)從9/0減小至3/6，澆注料的常溫抗折強度和常溫耐壓強度均變化不大，分別為8MPa左右和70MPa左右。

▲圖6  復合氧化鋁微粉種類及其復合比例對烘干后試樣常溫抗折強度和常溫耐壓強度的影響

結 論

(1)在加入單一氧化鋁微粉為PBR或PFR40的Al₂O₃-MgO澆注料中，外加0.4%(w)的WS的澆注料的流動性能及烘干后試樣的綜合性能比外加0.2%(w)的FS或1%(w)的AD的好。

(2)加入PFR40-AC34B5復合粉的澆注料的流動值比加入CL-CT復合粉的澆注料的略大。隨著PFR40與AC34B5或CL與CT復合比例的減小，澆注料的流動值及烘干后試樣的致密度均呈減小趨勢，烘干后試樣的強度變化不大�？紤]到活性氧化鋁微粉的價格較高，在考慮澆注料性能時也要考慮復合氧化鋁微粉的成本，選取合適的復合比例。

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