微粉在刚玉耐火浇注料中的作用
发布日期： 2020-05-06 09:18:20 阅读量（430） 作者：刘梓明耐火浇注料的施工性能和使用性能在很大程度上取决于浇注料的基质系统，浇注料的基质系统主要由粉料和结合剂两部分组成。我们了解，结合剂对于刚玉质浇注料的性能有很大影响，同样，基质中所添加粉料的种类和数量对于刚玉耐火浇注料的性能也起着至关重要的作用。一般来说，高性能刚玉耐火浇注料在基质粉料中都添加了一种或者几种微粉。
硅微粉
微粉是粒径在几个微米到十几个微米之间的粉状颗粒。在刚玉耐火浇注料中添加微粉可以使浇注料的高温性能和使用性能大大提高。微粉在刚玉耐火浇注料中所起的作用主要有以下两个方面：
(1)微粉可以填充浇注料颗粒与颗粒之间的气孔，排挤出孔隙中的水。这不仅改善了浇注料的施工性能，同时也提高了浇注料热处理后的体积密度、降低了气孔率。
(2)由于微粉有较大的比表面积与反应活性，能够使浇注料试样在较低的温度下烧结或与其他成分发生反应而生成新的物相，通过陶瓷结合而改善浇注料的微观组织结构。
α-Al2O3微粉
在刚玉耐火浇注料中，国内外学者最常添加的微粉是α-Al2O3微粉和硅微粉，除此之外，其他的还有尖晶石微粉、TiO2微粉、白云石微粉和SiC微粉等。
刘学新等研究了α-Al2O3微粉的加入对于铝酸钙水泥结合刚玉质浇注料性能的影响。研究结果表明，α-Al2O3微粉的添加可以改善浇注料的流动性和减少凝结时间。当浇注料经1500℃热处理后，随着α-Al2O3微粉加入量的增加，烧结程度增加，气孔率降低，这使得渣沿着气孔渗透的机会减少，抗渣性能提高。另外，虽然致密度的增加有利于浇注料抗折强度的提高，但不利于浇注料的抗热震性能的改善。
姚金甫等研究了α-Al2O3微粉的添加对纯铝酸钙水泥结合刚玉-尖晶石浇注料性能的影响。研究结果表明，随着α-Al2O3微粉的加入，浇注料基质的流动性能提高，并且粒度越小，流动性提高越明显，流动性的改善提高了浇注料的致密度，从而提高了浇注料的强度以及抗侵蚀性能。另外，当α-Al2O3微粉加入量较少时，其不能充分填充颗粒间的空隙，浇注料微缺陷数量太多，导致浇注料的抗热震性较差;而当α-Al2O3微粉加入量过量时，浇注料致密程度过高，微缺陷数量太少，对缓冲热应力同样不利，因此浇注料的抗热震性又变差。因此，合适数量的α-Al2O3微粉才能使浇注料获得较好的抗热震性能。
贾全利等研究了SiO2微粉加入量对刚玉质超低水泥浇注料烧结性能、高温强度以及抗热震性能的影响。随着SiO2微粉加入量的增加，1100℃热处理后试样的显气孔率降低，强度升高，这说明SiO2微粉促进了烧结。1400℃热处理后浇注料试样的热态抗折强度随着SiO2微粉的增加而增加。原因是SiO2微粉的添加促进了浇注料中莫来石的生成，由于莫来石晶体呈针状，穿插或弥散于刚玉骨料的周围，从而提高了与刚玉相的直接结合程度，不仅起到增强作用，同时也起到增韧作用，所以，浇注料的抗热震性也得到改善。
顾华志等研究了硅微粉对高纯铝镁质浇注料物相组成和不同温度下的物理性能及蠕变性能的影响。研究结果表明，由于铝酸钙水泥结合铝镁质浇注料中的Al2O3、MgO和CaO会反应生成镁铝尖晶石以及六铝酸钙，这两种物相的生成都伴随着较大的体积膨胀，而添加硅微粉可以抑制这种急剧膨胀。这是由于硅微粉加入到浇注料中会在高温下与氧化铝和氧化镁相优先形成C-A-S低熔物相，随着硅微粉加入量的增多，浇注料中的氧化铝和氧化镁与SiO2生成更多的低熔物相，并导致CA6和尖晶石相的数量大大减少。
刚玉耐火浇注料
Maitra研究了TiO2微粉的添加对于镁铝尖晶石浇注料致密化的影响。研究结果表明：TiO2微粉的添加使得浇注料试样在高温下处理后的体积密度增加，显气孔率降低。TiO2微粉在高温下将会促进浇注料中尖晶石的生成，同时减小生成的尖晶石的粒度。
李友胜等制备了Ti(C,N)微粉含量分别为0%、5%、10%的三种铝酸钙水泥结合刚玉质浇注料，研究了Ti(C,N)微粉添加量对于刚玉质浇注料性能的影响。研究结果表明：Ti(C,N)自身的固溶特性能促进试样的烧结，从而降低了浇注料试样经1500℃煅烧后的显气孔率，增加了体积密度，同时强度获得了提高。另外，Ti(C,N)化学性能稳定，在熔融高炉渣中的溶解度较小的特点，也决定了其很难被高炉熔渣所侵蚀;还有，微粉促烧得到的致密结构也有利于阻止熔渣对刚玉质浇注料的渗透，因而添加Ti(C,N)微粉的刚玉质浇注料具有良好的抗渣侵蚀性。
李志刚等研究了MgCO3(d50=0.3µm)加入量对刚玉-尖晶石质浇注料物理性能的影响。研究结果表明：随着热处理温度的升高，不含MgCO3微粉的刚玉质浇注料中β-Al2O3的数量减少。当MgCO3加入量由0增加4%时，1600℃处理后的浇注料基质中β-Al2O3逐渐增加。这是由于加入少量MgCO3到刚玉质浇注料中，高温下分解生成的MgO与浇注料中的β-Al2O3发生固熔，促进了β-Al2O3的异向生长，生成的板状β-Al2O3把刚玉晶粒紧密结合起来，高温下MgCO3分解生成的MgO一部分会固熔到β-Al2O3中，另一部分会生成微米级尖晶石，提高了浇注料的强度。
由此可见，微粉不仅降低了浇注料的加水量，还通过烧结以及原位反应所形成的新物相来改善浇注料的物相组成和显微结构，从而有利于提高浇注料的使用性能。
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