烧结镁砂加入量对座砖物理性能的影响

烧结镁砂加入量对座砖物理性能的影响

(1) 随着烧结镁砂加入量的增加，成型加水量呈增加趋势。这一方面是因为板状刚玉的吸水率比烧结镁砂的高，另一方面是因为烧结镁砂会发生水化而导致加水量增加。烘干和热处理后试样的体积密度均呈下降趋势，显气孔率均呈增加趋势。一方面因为加水量的增加，另一方面因为热处理过程中生成尖晶石时产生体积膨胀导致微裂纹的产生。

(2) 烘干后试样的强度呈现缓慢增加的趋势，主要是因为MgO水化后生成具有结合性能的Mg(OH)[8]2;热处理后，引入适量的烧结镁砂能有效地提高试样的强度，主要因为加入一定量的烧结镁砂在热处理过程中会生成适量尖晶石;但是，当烧结镁砂加入量超过4%(w)时，由于尖晶石生成量过多，致使微裂纹部分扩展成破坏性裂纹，导致试样强度明显下降。

(3)随着烧结镁砂加入量的增加，加热永久线变化呈增加趋势，因为热处理过程中尖晶石生成会产生体积膨胀。

2.1.2烧结镁砂加入量对座砖抗热震性的影响

烧结镁砂加入量对座砖抗热震性(1100℃，风冷3次)的影响如图1所示。可以看出，随着烧结镁砂加入量的增加，抗折强度保持率呈逐渐增加的趋势。因为烧结镁砂原位生成尖晶石发生体积膨胀而产生微裂纹，微裂纹一方面能有效地缓冲试样在温度急剧变化过程中产生的热应力，另一方面能阻碍裂纹的扩展。

烧结镁砂加入量对座砖抗渣性的影响如表4所示。从表4可以看出，随着烧结镁砂的增加，试样的侵蚀指数呈现先降低后急剧增加的趋势，渗透深度逐渐减小。根据CaO-SiO2-MgO三元相图可知，MgO和熔渣中的CaO、SiO2共融温度较高，难以形成低熔点物;同时，原位生成的尖晶石活性较高，能快速吸收熔渣中的氧化铁形成尖晶石固溶体，降低了熔渣中的铁含量，从而提高了熔渣的黏度，熔渣的渗透减弱，进而使抗侵蚀性有所提高。当烧结镁砂加入量过多时，由于体积效应过大，试样内部裂纹过多而疏松，引起抗侵蚀性急剧降低。综合考虑试样的抗侵蚀性和抗渗透性，烧结镁砂加入量5%(w)时抗侵蚀性能最好。

(1) 烘干和中温处理后，以电熔尖晶石的形式引入MgO试样Z4的体积密度最大，显气孔率最小。主要是因为电熔尖晶石和烧结镁砂相比显气孔率较低。

(2) 烘干后试样由于烧结镁砂的水化作用导致单独加入烧结镁砂的试样烘干强度稍高。复合加入电熔尖晶石和烧结镁砂试样的热处理后强度较高。与单独加入尖晶石相比，电熔镁砂原位生成尖晶石，增强了基质的结合强度，导致强度较高;与单独加入烧结镁砂相比，原位生成尖晶石的体积效应较小，由于体积效应产生的微裂纹较小，强度较高。

(3)单独加入烧结镁砂试样Z2的抗折强度保持率最高。主要是原位生成尖晶石的体积效应产生微裂纹，消弱了由于温度变化而产生的热应力。

(4)复合加入烧结镁砂和电熔尖晶石试样Z5的抗侵蚀性和抗渗透性最好，主要是因为复合加入形式能原位生成尖晶石，促进烧结，同时和外加的尖晶石相比具有更好的均匀性和活性，吸收熔渣中氧化铁的速度更快，熔渣的黏度变化更迅速;与单独加入烧结镁砂相比，内部微裂纹较少，基质和骨料的结合更致密。

综上所述，复合加入烧结镁砂和电熔尖晶石能有效地改善试样的综合性能。

根据以上的试验结果分析，选取综合性能较好的配方Z5进行生产，在南方某钢厂进行试验。该钢厂钢包容量为150t，钢水在钢包停留时间为4.5h左右，精炼时间为40min左右，钢水浇铸时间为50min左右，LF精炼比占30%，LF+RH精炼比占70%，所炼钢种都为精炼钢，试验钢种为铆螺钢。

使用结果表明，钢包座砖使用寿命由原来的40炉提高到50炉，实现了与钢包同步，有效提高了钢包的平均使用寿命。

结 论

(1) 在刚玉质座砖中引入MgO，虽然会降低试样的体积密度，提高其显气孔率，但是MgO的引入能显著地提高试样的强度，并随着MgO加入量的增加呈现先增大后减小的变化，试样的抗热震性和抗渣性均有所改善。

(2) 选择配方Z5，即烧结镁砂和电熔尖晶石以复合的形式引入时，试样的强度提高，抗侵蚀性提高，其综合性能最好。

(3)按照Z5配方进行实际生产试验，经过现场使用表明，烧结镁砂和电熔尖晶石复合引入时，座砖的使用寿命有明显提高。