钢包浇注料性能优良与尖晶石用量有关

　　据高铝砖小编了解钢包浇注料含碳钢包衬砖受到钢水的侵蚀、冲刷，砖中的碳向钢水中扩散，使钢水平均每炉增碳0.7×10-6，直接制约着钢水品质的提高，长寿命的钢包无碳耐火材料日益受到钢厂的重视。传统的高铝砖、铝镁尖晶石不烧砖由于技术条件的限制以及近年来钢包炉外精炼技术的应用，使用寿命较短，一般为70次~80次，不能满足生产需要。目前，钢包用耐火材料主要有Al2O3-MgO系、Al2O3-MA系和MgO-Al2O3系。其中，Al2O3-MA耐高温材料具有较好的洁净钢水的作用，在钢包上用得较多，在使用过程中，其内部有部分MgO和A12O3反应生成镁铝尖晶石，在一定程度上抑制了熔渣对耐火材料的进一步侵蚀。

　　提高钢包用新型无碳耐火材料的抗钢渣侵蚀的能力和抗热震稳定性是延长钢包用耐火材料寿命的技术方向。研究者以特级高铝矾土、富铝尖晶石和电熔镁砂等为主要原料，采用微粉凝聚结合方式，研究尖晶石对钢包浇注料性能的影响。通过试验，他们选出最优方案，以延长钢包内衬用耐火材料的使用寿命，实现钢包高效、长寿的目标。

　　试验过程

　　试验用主要原料有特级高铝矾土、电熔镁砂、棕刚玉粉、硅微粉、氧化铝微粉、纯铝酸钙水泥等。以加入不同质量比例的尖晶石进行配料，加入量分别为2%、4%、6%、8%、10%、12%，制成1号~6号共6组钢包浇注料试样。试样采用浇注法成型，规格为40mm×40mm×160mm。研究者检测经过养护、烘干、烧成等工序后的试样的烧后抗折强度、耐压强度、体积密度、显气孔率、高温抗折强度、抗热震性和渣侵等各项性能指标，经过数据分析，研究尖晶石对钢包内衬耐火材料性能的影响，选出最优方案。

　　结果与分析

　　尖晶石对钢包浇注料强度的影响。为了直观地表征试验结果，研究者将各组试样的抗折、耐压强度分别绘成图1、图2。从图1中可以看出，2号试样的抗折强度值为最高，烧前为3.6MPa，烧后达到了9.0MPa;其次为1号试样，即当尖晶石含量为4%时，试样的抗折强度最强。由图2可知，试样的耐压强度随着尖晶石含量的增加，呈现整体下降的趋势。

　　尖晶石对钢包浇注料烧后体积密度、显气孔率的影响。从图3可以看出，随着尖晶石含量的增加，试样体积密度先升高后降低，4号试样最高，为2.646g/cm3。由图4可知，试样显气孔率先降低后升高，尖晶石含量为6%的试样显气孔率最低，为11.9%。因此，尖晶石的含量在一定范围内，有利于试样的烧结，可以对试样起到很好的致密化作用。

　　尖晶石对钢包浇注料抗热震性的影响。研究者将各组试样的常温抗折强度、烧后抗折强度、10次水冷热震后的残余抗折强度绘成图5，残余抗折强度损失率绘成图6。通过图5可以看出，随着尖晶石的加入量增加，试样的常温、烧后与热震后的抗折强度的走势大致是相似的。2号试样表现出了优于其它试样的性能，抗热震性达到了10次后，而其损毁程度也较低。从图6可知，2号试样的损失率最低，3号试样次之，适量加入尖晶石可以提高钢包浇注料的抗热震性，过量则适得其反。

　　尖晶石对钢包浇注料抗渣侵蚀性能的影响。抗渣性试验采用静态坩埚法，在试样上钻取直径20mm、深度为20mm的盲孔。试样经110℃×24h干燥后，研究者在每个坩埚中装入9.5g钢包渣，试样再经过1550℃×3h热处理。待试样冷却后，研究者沿中心线将其切开，测量钢包渣对试样的侵蚀深度，并观察其侵蚀面积。结果显示，6组试样对钢包渣的抵抗能力有所不同。1号、3号和6号试样的渣侵面积较大，2号试样的渣侵面积最小。2号试样抵抗渣的渗透能力最强，渣侵深度仅为9.98mm;其次为5号试样，渣侵深度为14.58mm。相比之下，3号试样抵抗渣的渗透能力最差，渣侵深度达到了19.82mm。

　　研究者还选取了部分试样(2号、5号和6号试样)，进行扫描电子显微镜(SEM)分析。结果显示，2号试样中气孔相对较少，材料较致密，抗渣侵能力较强;5号试样次之;6号试样气孔直径较大。尖晶石的加入量对浇注料的抗渣侵蚀能力的影响存在一个范围值，当尖晶石的加入量为4%时(2号试样)，被侵蚀深度和被侵蚀面积都表现出了高于其它试样的优越性能。

　　综上所述，在一定范围内，尖晶石的加入，有利于钢包浇注料试样的烧结和致密化，促进基质中电熔镁砂与电熔刚玉发生反应生成尖晶石，并引起少量的体积膨胀，保持钢包包衬材料的整体性。当富铝尖晶石的加入量为4%时，试样的各项综合性能指标最优，满足生产使用要求。