燒結(jié)鎂砂加入量對(duì)座磚物理性能的影響

(1) 隨著燒結(jié)鎂砂加入量的增加，成型加水量呈增加趨勢(shì)。這一方面是因?yàn)榘鍫顒傆竦奈时葻Y(jié)鎂砂的高，另一方面是因?yàn)闊Y(jié)鎂砂會(huì)發(fā)生水化而導(dǎo)致加水量增加。烘干和熱處理后試樣的體積密度均呈下降趨勢(shì)，顯氣孔率均呈增加趨勢(shì)。一方面因?yàn)榧铀康脑黾樱硪环矫嬉驗(yàn)闊崽幚磉^程中生成尖晶石時(shí)產(chǎn)生體積膨脹導(dǎo)致微裂紋的產(chǎn)生。

(2) 烘干后試樣的強(qiáng)度呈現(xiàn)緩慢增加的趨勢(shì)，主要是因?yàn)镸gO水化后生成具有結(jié)合性能的Mg(OH)[8]2;熱處理后，引入適量的燒結(jié)鎂砂能有效地提高試樣的強(qiáng)度，主要因?yàn)榧尤胍欢康臒Y(jié)鎂砂在熱處理過程中會(huì)生成適量尖晶石;但是，當(dāng)燒結(jié)鎂砂加入量超過4%(w)時(shí)，由于尖晶石生成量過多，致使微裂紋部分?jǐn)U展成破壞性裂紋，導(dǎo)致試樣強(qiáng)度明顯下降。

(3)隨著燒結(jié)鎂砂加入量的增加，加熱永久線變化呈增加趨勢(shì)，因?yàn)闊崽幚磉^程中尖晶石生成會(huì)產(chǎn)生體積膨脹。

2.1.2燒結(jié)鎂砂加入量對(duì)座磚抗熱震性的影響

燒結(jié)鎂砂加入量對(duì)座磚抗熱震性(1100℃，風(fēng)冷3次)的影響如圖1所示。可以看出，隨著燒結(jié)鎂砂加入量的增加，抗折強(qiáng)度保持率呈逐漸增加的趨勢(shì)。因?yàn)闊Y(jié)鎂砂原位生成尖晶石發(fā)生體積膨脹而產(chǎn)生微裂紋，微裂紋一方面能有效地緩沖試樣在溫度急劇變化過程中產(chǎn)生的熱應(yīng)力，另一方面能阻礙裂紋的擴(kuò)展。

燒結(jié)鎂砂加入量對(duì)座磚抗渣性的影響如表4所示。從表4可以看出，隨著燒結(jié)鎂砂的增加，試樣的侵蝕指數(shù)呈現(xiàn)先降低后急劇增加的趨勢(shì)，滲透深度逐漸減小。根據(jù)CaO-SiO2-MgO三元相圖可知，MgO和熔渣中的CaO、SiO2共融溫度較高，難以形成低熔點(diǎn)物;同時(shí)，原位生成的尖晶石活性較高，能快速吸收熔渣中的氧化鐵形成尖晶石固溶體，降低了熔渣中的鐵含量，從而提高了熔渣的黏度，熔渣的滲透減弱，進(jìn)而使抗侵蝕性有所提高。當(dāng)燒結(jié)鎂砂加入量過多時(shí)，由于體積效應(yīng)過大，試樣內(nèi)部裂紋過多而疏松，引起抗侵蝕性急劇降低。綜合考慮試樣的抗侵蝕性和抗?jié)B透性，燒結(jié)鎂砂加入量5%(w)時(shí)抗侵蝕性能最好。

(1) 烘干和中溫處理后，以電熔尖晶石的形式引入MgO試樣Z4的體積密度最大，顯氣孔率最小。主要是因?yàn)殡娙奂饩蜔Y(jié)鎂砂相比顯氣孔率較低。

(2) 烘干后試樣由于燒結(jié)鎂砂的水化作用導(dǎo)致單獨(dú)加入燒結(jié)鎂砂的試樣烘干強(qiáng)度稍高。復(fù)合加入電熔尖晶石和燒結(jié)鎂砂試樣的熱處理后強(qiáng)度較高。與單獨(dú)加入尖晶石相比，電熔鎂砂原位生成尖晶石，增強(qiáng)了基質(zhì)的結(jié)合強(qiáng)度，導(dǎo)致強(qiáng)度較高;與單獨(dú)加入燒結(jié)鎂砂相比，原位生成尖晶石的體積效應(yīng)較小，由于體積效應(yīng)產(chǎn)生的微裂紋較小，強(qiáng)度較高。

(3)單獨(dú)加入燒結(jié)鎂砂試樣Z2的抗折強(qiáng)度保持率最高。主要是原位生成尖晶石的體積效應(yīng)產(chǎn)生微裂紋，消弱了由于溫度變化而產(chǎn)生的熱應(yīng)力。

(4)復(fù)合加入燒結(jié)鎂砂和電熔尖晶石試樣Z5的抗侵蝕性和抗?jié)B透性最好，主要是因?yàn)閺?fù)合加入形式能原位生成尖晶石，促進(jìn)燒結(jié)，同時(shí)和外加的尖晶石相比具有更好的均勻性和活性，吸收熔渣中氧化鐵的速度更快，熔渣的黏度變化更迅速;與單獨(dú)加入燒結(jié)鎂砂相比，內(nèi)部微裂紋較少，基質(zhì)和骨料的結(jié)合更致密。

綜上所述，復(fù)合加入燒結(jié)鎂砂和電熔尖晶石能有效地改善試樣的綜合性能。

根據(jù)以上的試驗(yàn)結(jié)果分析，選取綜合性能較好的配方Z5進(jìn)行生產(chǎn)，在南方某鋼廠進(jìn)行試驗(yàn)。該鋼廠鋼包容量為150t，鋼水在鋼包停留時(shí)間為4.5h左右，精煉時(shí)間為40min左右，鋼水澆鑄時(shí)間為50min左右，LF精煉比占30%，LF+RH精煉比占70%，所煉鋼種都為精煉鋼，試驗(yàn)鋼種為鉚螺鋼。

使用結(jié)果表明，鋼包座磚使用壽命由原來的40爐提高到50爐，實(shí)現(xiàn)了與鋼包同步，有效提高了鋼包的平均使用壽命。

結(jié) 論

(1) 在剛玉質(zhì)座磚中引入MgO，雖然會(huì)降低試樣的體積密度，提高其顯氣孔率，但是MgO的引入能顯著地提高試樣的強(qiáng)度，并隨著MgO加入量的增加呈現(xiàn)先增大后減小的變化，試樣的抗熱震性和抗渣性均有所改善。

(2) 選擇配方Z5，即燒結(jié)鎂砂和電熔尖晶石以復(fù)合的形式引入時(shí)，試樣的強(qiáng)度提高，抗侵蝕性提高，其綜合性能最好。

(3)按照Z5配方進(jìn)行實(shí)際生產(chǎn)試驗(yàn)，經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)使用表明，燒結(jié)鎂砂和電熔尖晶石復(fù)合引入時(shí)，座磚的使用壽命有明顯提高。