钛铝酸钙是在钛铁合金的冶炼过程中产生的副产品，通过对现有钛铁合金冶炼过程中排出的“渣”即钛铝酸钙的化学成分及物相组成的分析，这类“渣”实际上是一种以钛铝酸钙、六铝酸钙为主，二铝酸钙及钛酸钙为副的高熔点复相材料，其耐火度可达℃以上，在高温工业应该有很好的利用价值。综合利用、消耗废渣及尾矿是目前国家产业政策的导向。本试验中，拟在钢包铝镁浇注料中加入钛铝酸钙等量替代其中的高铝骨料，研究钛铝酸钙加入量对钢包铝镁浇注料性能影响。

1试验

1.1原料

试验所用原料有：A85高铝矾土(8～5mm、5～3mm、3～1mm、≤1mm、≤0.mm)、钛铝酸钙(5～3mm、3～1mm)、96烧结镁砂目、氧化铝微粉、92硅灰、减水剂等。A85高铝矾土及钛铝酸钙的主要化学组成见表1，钛铝酸钙XRD图谱见图1，其主要物相为Ca((Al0.84Ti0.16)2)6O19和CaAl12O19(CA6)，次晶相为CaAl4O7(CA2)、α-Al2O3，还有少量的CaTiO3和金红石相。

表1主要的原料化学组成

图1原料钛铝酸钙原料的XRD图谱

1.2试验过程

表2为试样的配料表。按照表2进行配料并干混均匀，在砂浆搅拌机中加水搅拌均匀，振动成型，制成尺寸为40mm×40mm×mm的长方条试样及70mm×70mm×70mm、内孔尺寸为Φ30mm×35mm的干锅试样，在室温条件下养护24h脱模。然后在℃干燥24h，分别经℃×24h，℃×3h，℃×3h热处理。

表2试样配比

1.3性能检测

按照YB/T-测量干燥后、烧成后样条的抗折、耐压强度;按YB/T5-测量干燥后、烧成后样条的显气孔率、体积密度;按YB/T-检测试样在1℃和℃保温3h热处理后的线变化率。

在干燥后的坩埚试样的内孔中加入40g的钢包渣，在℃处理3h后，自然降温至常温后，沿最大径切开，测量其侵蚀面积和渗透面积，计算试样的侵蚀指数和渗透指数(2#~6#试样的侵蚀(渗透)面积/1#试样的侵蚀(渗透)面积×%)。钢包渣的化学成分见表3。

表3钢包渣化学组成

2结果与讨论

2.1体积密度和气孔率

钛铝酸钙对高铝矾土替代率对浇注料显气孔率、体积密度的影响如图2、图3所示。可以看出℃×24h干燥后试样的气孔率和体积密度均差别不大，显气孔率在17%～18%的范围内，体积密度2.84左右。

图2钛铝酸钙对高铝矾土替代率对浇注料显气孔率的影响图

图3钛铝酸钙对高铝矾土替代率对浇注料体积密度的影响图

当经过℃保温3h热处理后，在替代率为60%时，试样的显气孔率最小，体积密度最大。这是因为适量的钛铝酸钙加入可以促进烧结，提高材料的致密性;同时，随着温度的升高，钛铝酸钙所含的CA2相与试样的刚玉相反应生成CA6，伴随着体积膨胀，挤压试样内部气孔，从而降低试样气孔率，提高体积密度。当替代率超过60%之后，过量的液相可能导致试样内部产生裂纹，物相反应导致体积膨胀过大，使得气孔率升高，体积密度减小。

2.2重烧线变化率

钛铝酸钙对高铝矾土替代率对浇注料重烧线变化率的影响如图4所示。1℃保温3h后的试样均发生膨胀，并且随着钛铝酸钙替代率的增大，试样的线变化率增大。℃保温3h后的试样先收缩，当替代率≥60%的时候开始膨胀，在60%时线变化率为+0.12%，试样的微膨胀可以提高试样的致密性，从而有利于提升其强度性能及抗渣性能等。

图4钛铝酸钙对高铝矾土替代率对浇注料重烧线变化率的影响图

2.3常温强度

钛铝酸钙对高铝矾土替代率对浇注料常温抗折、耐压强度的影响如图5、图6所示。可以看出，常温抗折及耐压强度呈现先降低再升高然后再降低的趋势，并且在替代率为60%的时候，除常温耐压强度外，其他强度指标均达到最大值。

图5钛铝酸钙对高铝矾土替代率对浇注料抗折强度的影响图

图6钛铝酸钙对高铝矾土替代率对浇注料耐压强度的影响图

2.4抗渣性

抗渣试验后的试样沿最大径切开的剖面如图7所示，试样的渣侵蚀指数及渣渗透指数如表3所示。

图7钛铝酸钙对高铝矾土替代率对浇注料抗渣性的影响图

表4试样的抗渣性能

3结论

(1)随着钛铝酸钙对高铝矾土替代率的增加，试样经℃保温3h处理后的显气孔率先减小再增大，体积密度先增大再减小，在替代率为60%时气孔率最小，体积密度最大。

(2)随着钛铝酸钙对高铝矾土替代率的增加，试样经1℃保温3h处理后的膨胀率逐渐增大;试样经℃保温3h处理后先收缩，在替代率为60%时开始膨胀。

(3)随着钛铝酸钙对高铝矾土替代率的增加，常温抗折及耐压强度呈现先降低再升高然后再降低的趋势，并且在替代率为60%的时候，除常温耐压强度外，其他强度指标均达到最大值。

(4)随着钛铝酸钙对高铝矾土替代率的增加，试样抗渣侵蚀和抗渣渗透性能均变差。在钛铝酸钙替代率为60%时，抗渣性稍有回升趋势，再继续提高替代率，抗渣性有明显下降。