不粘鋁澆注料是以特級(jí)高鋁礬土骨料為主，添加α-Al2O3微粉，棕剛玉細(xì)粉以及一種添加劑，以純鋁酸鈣水泥為結(jié)合劑，制備的耐火澆注料，分別檢測(cè)其常溫及高溫?zé)笾笜?biāo)。結(jié)果表明，該澆注料具有強(qiáng)度高、抗鋁水滲透性好等優(yōu)點(diǎn)。
實(shí)驗(yàn)過程：
原料選擇
由于SiO2含量較高的材料容易與鋁及鋁合金發(fā)生反應(yīng)，對(duì)這類耐火才老侵蝕嚴(yán)重，因此選用了Al2O3含量較高的一批材料，以提高澆注料的抗鋁水滲透能力。實(shí)驗(yàn)主要原料：優(yōu)質(zhì)特級(jí)礬土、棕剛玉、α-Al2O3微粉、硅微粉、鋁酸鈣水泥、外加劑等。
表1 主要原料理化指標(biāo)
試驗(yàn)配方
為了考證不同組分對(duì)耐火澆注料理化指標(biāo)的影響，進(jìn)行了大量的實(shí)驗(yàn)，這里只列舉了以下具有一定代表性的幾組配方進(jìn)行說明，每組配方中骨料基質(zhì)配比為70:3。
表2 耐火澆注料實(shí)驗(yàn)配比
試樣制備及理化指標(biāo)
按照配方進(jìn)行嚴(yán)格稱量，在攪拌機(jī)內(nèi)干混均勻后，加入適量清潔水?dāng)嚢璩浞�，振�?dòng)成型制成40mm×40mm×160mm條樣，自然養(yǎng)護(hù)24h后脫模，經(jīng)110℃×24h烘干后，分別在1000℃進(jìn)行熱處理，觀察各個(gè)配方的性能指標(biāo)情況。
實(shí)驗(yàn)各配方性能指標(biāo)檢測(cè)如下：
表3 各配方性能指標(biāo)
實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析
水泥與強(qiáng)度變化關(guān)系
C、D兩組主要比較水泥量多少對(duì)強(qiáng)度指標(biāo)的影響。通過大量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，常溫下試樣的強(qiáng)度主要由純鋁酸鈣水泥提供，水泥加入量越多則強(qiáng)度越高;但經(jīng)過高溫處理后，鋁酸鈣水泥加入量多的，燒后強(qiáng)度下降厲害;而加入量較少的，燒后強(qiáng)度則明顯提升。一般水泥加入量在7%左右為臨界點(diǎn)，少于7%的燒后強(qiáng)度一般為增加，高于7%時(shí)燒后強(qiáng)度則開始下降。綜合考慮施工因素，水泥量加入太低會(huì)影響脫模時(shí)間、脫模強(qiáng)度、常溫強(qiáng)度等，純鋁酸鈣水泥最終加入量確定為6%。
水泥的加入量與強(qiáng)度關(guān)系基本上滿足圖1所示。
圖1 水泥加入量與強(qiáng)度關(guān)系圖
鋁微粉、棕剛玉與材料強(qiáng)度變化關(guān)系
試樣中基質(zhì)料α-Al2O3微粉、棕剛玉粉等一方面因?yàn)檩^細(xì)，一般為325目以上，加入后能起到很好的填充作用，對(duì)強(qiáng)度指標(biāo)由較大幫助;另一方面，α-Al2O3微粉的活性會(huì)使其在較低的溫度下發(fā)生水化并與體系中的SiO2發(fā)生反應(yīng)生成莫來(lái)石，與純鋁酸鈣水泥共同作用提高試樣的高溫處理后的強(qiáng)度，因此，我們選擇了α-Al2O3微粉和棕剛玉粉加入量相對(duì)較多的、強(qiáng)度和氣孔等指標(biāo)均優(yōu)于前面幾組配方的C配方，在此配方的基礎(chǔ)上進(jìn)行抗侵蝕試驗(yàn)，以確定最佳的實(shí)驗(yàn)方案。
材料的抗侵蝕研究
我們選擇的是一種復(fù)合外加劑，加入外加劑的目的是使其優(yōu)先于其他成分與滲透入耐火材料氣孔中的鋁水發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成一種較穩(wěn)定的物質(zhì)，形成一層致密的阻隔層，從而有效地阻擋了鋁水的進(jìn)一步侵蝕，起到抗?jié)B透的作用，在C組配方的基礎(chǔ)上，分別加入復(fù)合外加劑，加入量分別為a、2a、3a。分別將幾組試樣充分?jǐn)嚢韬笾谱鞒?0mm×70mm×70mm，內(nèi)空為ΦΦ30mm×40mm的試塊，脫模后自然養(yǎng)護(hù)24h，再經(jīng)過10℃×2h烘干，裝入渣樣進(jìn)行1000℃×3h熱處理后，分別比較切面侵蝕情況。
從切面發(fā)現(xiàn)，A、B、C組切面侵蝕層呈發(fā)散狀，侵蝕相對(duì)較多，A組尤為嚴(yán)重；而F組顯得比較光潔，侵蝕層呈一條較明顯的線狀，是由于鋁水與外加劑反應(yīng)生成一層致密層所致;E組、G組的情況雖優(yōu)于A、B、C組，但與F組比較均都相對(duì)要差，因此，這種外加劑的加入量并不是越多越好，在加入量2a時(shí)，外加劑與鋁水反應(yīng)充分，材料具有優(yōu)良的抗鋁水潤(rùn)濕性，抗侵蝕性最好。
外加劑加入量與抗侵蝕性關(guān)系圖
工業(yè)應(yīng)用
2011年10月，重慶某大型鋁廠一期工程開始使用我廠開發(fā)的不粘鋁澆注料進(jìn)行施工，共使用不粘鋁澆注料400余噸，2012年2月正式投產(chǎn)，用戶反應(yīng)良好。
結(jié)論
研制的不粘鋁澆注料具有良好的抗鋁水滲透性，工業(yè)應(yīng)用效果良好。