铝镁质耐火浇注料在不同容量钢包内衬的使用情况

浇注料 铝-镁质耐火浇注料是以氧化铝和氧化镁为主要成分的耐火浇注料的总称。广义上称作氧化铝-氧化镁质耐火烧注 料，一般简称作锦-镁质浇注料。铝-镁质浇注料中氧化镁在配料时加入形式(MgO源)不同。当基质料中的镁铝尖晶石 (MgO·Al2O3，代号SP)以预反应尖晶石形式加入时，称作氧化铝-尖晶石质浇注料，简称作铝-尖晶石质浇注料，写作 Al2O3-SP质浇注料。当基质中引入MgO细粉和Al2O3细粉通过在使用中进行原位反应(MgO+Al2O3→SP)形成SP(称 为原位SP)的浇注料，称作并写作Al2O3-MgO质浇注料。表1列出Al2O3-SP质浇注料和Al2O3-MgO质浇注料常规理 化性能和使用性能的差异」

由表1看到，Al2O3-SP质浇注料和Al2O3-MgO质浇注料在1500℃(3h)烧后线变化差异之大：Al2O3-SP质浇注 料仅为0.02%，几乎不存在残余膨胀，体积稳定性非常好;而Al2O3-MgO质浇注料的永久线变化高达1.79%，残余膨 胀非常大。Al2O3-MgO质浇注料从1200℃开始，由于Al2O3+MgO→SP反应发生急剧膨胀，会导致该浇注料体的高 气孔率、低强度和产生剥落。 对于SP化反应伴随膨胀的机理，文献作了详细描述。高活性MgO和Al2O3微粒反应生成SP的过程：400℃时已 开始有SP形成，900℃时已有效形成SP，1200℃(6h)即可完成SP化反应。MgO和Al2O3反应生成SP时伴随较大的体 积膨胀，来源于： (1)化学反应的摩尔体积增加。从反应物和产物的摩尔体积计算知，反应过程体积增加了2.71cm3/mol，相当于 固态反应期间体积膨胀7.36%。这是全致密Al2O3(3.99/cm3)与全致密MgO(3.58g/cm3)反应后产生的理论膨胀。 (2)根据儿何颗粒包裹理论，在MgO和Al2O3反应烧结期间，MgO/Al2O3界面上形成厚度不等(在MgO一侧和Al 2O3一侧形成SP层厚度不等)的反应层，反应使颗粒互相推开，增大了膨胀。 (3)根据克肯达尔效应，两金属离子(Mg2+和Al3+)越过晶界的不等速相向扩散，

使扩散较快的离子所占据晶界那 一边形成气孔，产生了额外的体积膨胀。由于后两种原因，SP化固相反应烧结期间，存在颗粒尺寸效应和克肯达尔效 应，产生了额外过量的膨胀。MgO和Al2O3的颗粒尺寸为微米级时，SP化伴有14.7%的体积膨胀，是摩尔体积膨胀的 2倍;亚微米级MgO和Al2O3细粉SP化则伴有20.7%的体积膨胀，是摩尔体积膨胀的3倍。

Al2O3-MgO质浇注料的抗侵蚀性和抗渗透性都比Al2O3-SP质浇注料好，而且前者比后者对于大范围熔渣(CaO/ SiO2由1〜8)具有更高的抗侵蚀能力。 对于1200℃和1400℃的高温抗折强度而言，Al2O3-SP质浇注料(分别为11.0MPa和9.0MPa)比Al2O3-MgO质 浇注料(分别为6.0MPa和3.0MPa)高得多。Al2O3-MgO质浇注料的高温抗折强度低的原因是，为防止MgO水化和减 轻热膨胀添加SiO2微粉，在热态下生成液相。 综上所述，可以认为： (1)Al2O3-SP质浇注料的抗侵蚀性和抗渗透性较差，但其热膨胀小和高温抗折强度高，所以其抗热震性好和结构 稳定。在实际使用中的损毁形式常表现为轻度剥落和熔损。 (2)Al2O3-MgO质浇注料的抗侵蚀性和抗渗透性好。但使用中伴随SP化反应产生较大的膨胀，含有SiO2导致高 温抗折强度和抗热震性下降。在实际使用中的损毁形式常表现为剥落。认识到这些，一方面对于不同的使用条件选择 Al2O3-SP质浇注料或Al2O3-MgO质浇注料;另一方面有针对性地采取一些措施，改善各自性能。 铝-镁质浇注料的主原料有铝氧、镁砂和SP砂。按主原料的纯度可分为普通铝-镁质浇注料和纯铝-镁质浇注料。 普通铝-镁质浇注料主要以烧结矾土或棕刚玉为骨料，以矾土基SP、镁砂、少量氧化铝和SiO2等为基质(基质料MgO/ Al2O3比值高于0.4)，也称为矾土基铝-镁质浇注料。纯铝-镁质浇注料以白刚玉、板状氧化铝和亚白刚玉为骨料(有时 也引入10%左右3mm以下SP颗粒)，以高纯SP、Al2O3和高纯镁砂为基质(基质料MgO/Al2O3比值低于0.4)，也称刚 玉-镁质浇注料。