Al2O3-SiC-C浇注料(以下简称ASC浇注料)为高炉出铁沟常用材质体系。随着高炉大型化的发展，高炉出铁条件越来越恶劣，对高炉出铁沟用材料的性能要求越来越高等。目前常用的铁沟浇注料体系，一种是含有少量硅灰1%3%(w)的ASC浇注料。引入的少量硅灰可以显著提高浇注料的施工性能，但也会因液相生成造成浇注料的高温强度变差。另外一种为无硅灰ASC铁沟浇注料。由于缺少二氧化硅超微粉的填充作用，致使ASC浇注料施工所需加水量增加且和易性变差。板状烧结刚玉本研究在上述两种体系中引入不同的刚玉骨料(板状烧结刚玉、致密烧结刚玉、致密电熔刚玉)，研究它们对两种ASC浇注料的抗高炉渣侵蚀性、耐磨性能、各项常规及高温性能性能的影响。并配合相应LISAL22RABL双峰氧化铝微粉，以此改善无硅灰体系铁沟浇注料的施工性能及各项性能指标。致密电熔刚玉1试验1.1试验原料试验用原料有：棕刚玉(85mm)，致密电熔刚玉(50mm)、板状烧结刚玉LITAL99(50mm)，致密烧结刚玉LITAL-DSC(50mm)，双峰氧化铝微粉LISAL22RABL(d50-2.13μm，双峰分布)，97SiC(10mm，目)，中温球状沥青(软化点，℃)，威卡71纯铝酸钙水泥，98级单质硅粉，96级硅灰，在无硅灰体系铁沟料中采用减水剂ZX2(缓凝型)，ZD2(促凝型)。主要原料的理化性能见表1。表1主要原料的理化性能从表1可以看出：致密烧结刚玉气孔率为2.7%，介于板状烧结刚玉和致密电熔刚玉之间；吸水率以板状烧结刚玉的为最高，其余两种刚玉的较接近。致密烧结刚玉3.65g·cm-3相比致密电熔刚玉3.89g·cm-3的体积密度降低了6%左右，相同的加水量情况下，采用致密烧结刚玉浇注完成一条铁沟所需的材料总量相比采用致密电熔刚玉的浇注料要降低5%左右，对于吨铁结算的铁沟，可显著降低耐材的成本。3种刚玉的显微结构照片见图1。板状烧结刚玉晶粒发育中等(μm)，具有较多的闭气孔存在。致密电熔刚玉结构非常致密，内部基本没有闭气孔。致密烧结刚玉具有和板状烧结刚玉相类似的闭合微气孔结构，气孔尺寸在35μm，且具有微晶结构(晶粒尺寸20μm左右)。此微气孔和微晶结构能有效吸收应力，提高浇注料的抗热震性能。(a)板状烧结刚玉(b)致密烧结刚玉(c)致密电熔刚玉图13种刚玉骨料的显微结构图片1.2试验制备按表2配比配料，在塑料袋中预混合，然后在在NRJ-A型水泥胶砂搅拌机中干混1min，湿混2min倒入40mm×40mm×mm三联钢模具中振动成型，室温养护24h后脱模，于℃烘干24h，分别在0和℃空气气氛下热处理3h。表2试验配比1.3性能检测采用普通胶砂振动台检测浇注料的振动流动值(振幅0.30.6mm，频率次min-1，振动30s)。检测0和℃热处理3h后试样的线变化、常温抗折强度、常温耐压强度、体积密度和显气孔率等。检测0℃热处理后试样热震(0℃，水冷)1次后的抗折强度保持率。将℃热处理后试样剖开，然后观察其表面及剖面的氧化情况。按照GB/T—标准检测℃热处理后试样的耐磨性。制作外形尺寸为70mm×70mm×70mm，上孔φ30mm，下孔φ20mm的抗渣试验用试样，装入宝钢某高炉铁沟渣(渣的化学组成见表3)，在℃保温3h，然后沿坩埚孔轴线切开，观察其侵蚀情况。表3宝钢高炉铁沟渣的化学组成(w)%2结果与分析2.1施工性能各试样的脱模强度基本处于同一水平，在2.02.6MPa之间浮动。℃下初凝时间为46h。采用普通胶砂振动台(振幅0.30.6mm，频率次min-1)振动30s测定烧注料的振动流动值，结果见图2。可以看出：无论是否含硅灰，浇注料的振动流动值均以加入致密电熔刚玉的F组最大，以加入板状烧结刚玉的T组最小；在刚玉骨料相同时，含硅灰浇注料的流动值比不含硅灰浇注料的稍大。(a)含硅灰(b)无硅灰图2浇注料的流动性2.2常温物理性能不同温度烧后试样的线变化率见图3。可以看出：对于含硅灰浇注料，0℃烧后发生微膨胀，线膨胀率以试样T1和F1的略大，以D1的略小；℃烧后发生收缩，线收缩率以试样D1的为最大，以试样T1的为最小，但总体差别较小。含硅灰浇注料℃烧后收缩与加入的硅灰在高温下形成液相有关。对于无硅灰浇注料，经0和℃烧后均发生膨胀，线膨胀率均以试样D2的为最大，以试样F2的为最小。不同温度烧后试样的体积密度和显气孔率见图4。可以看出：试样的体积密度均以F组为最大，以T组为最小；显气孔率则相反。图4不同温度烧后试样的体积密度和显气孔率不同温度烧后试样的常温强度见图。可以看出：对于含硅灰浇注料，不同温度试样D1的耐压强度和抗折强度均略高于试样T1和F1的。对于无硅灰浇注料，0℃烧后试样强度均处于同一水平，而℃烧后试样D2的耐压强度和抗折强度均略高于试样T1和F1的。图5不同温度烧后试样的常温强度2.3高温抗折强度℃烧后试样的高温抗折强度见图6。可以看出：对于含硅灰浇注料，高温抗折强度由大到小的顺序为D1F1T1。对于无硅灰浇注料，高温抗折强度由大到小的顺序为F2D2T2，并且均2.2MPa，比含硅灰试样的提高较多。由于硅灰中的SiO2与CaO和Al2O3等反应形成了钙长石、钙铝黄长石、铝酸三钙等低熔点物相，含硅灰浇注料的高温抗折强度比于无硅灰浇注料的小。图6℃烧后试样的高温抗折强度2.4抗热震性0℃热处理后试样热震(0℃，水冷)1次后的抗折强度保持率见图7。可以看出：对于含硅灰浇注料，试样D1和T1的抗折强度保持率均接近50%，而试样F1的则只有30%左右。对于无硅灰浇注料，抗折强度保持率由大到小的顺序为D2F2T2。骨料相同时，含硅灰浇注料的抗热震性比无硅灰绕注料的差(T组除外)。这可能是因为含硅灰浇注料中玻璃相较多，脆性较大。引入致密烧结刚玉的试样D1和D2均具有较高的抗折强度保持率，这与致密烧结刚玉的微气孔和微晶结构都能在一定程度上吸收热应力有一定关系。图70℃热处理后试样热震(0℃，水冷)1次后的抗折强度保持率2.5抗渣性能抗渣试验后试样的剖面照片见图8。可以看出：各试样的抗渣侵蚀能力都较好，渣蚀现象较轻，渣蚀界面较清晰。但是在空气-渣-浇注料三相交界处，由于碳氧化使浇注料结构疏松，侵蚀较严重。比较发现，试样D1、D2、Fl、F2的抗渣性较好，而试样T1和T2的抗渣性较差。图8抗渣试验后试样的剖面照片2.6抗氧化性能抗氧化试验后试样表面及剖面照片见图9。可以看出：3种含硅灰浇注料均具有非常好的抗氧化性，试样表面附着一层均匀的玻璃相，有效阻止了试样的氧化，试样剖面几乎看不到氧化层；3种无硅灰浇注料均出现氧化现象，氧化面积相当。抗氧化性主要受基质的影响，骨料的影响不明显。图9抗氧化试验后试样的表面及剖面照片2.7常温耐磨性能℃热处理后试样的常温耐磨性见图10。可以看出，无论是否含硅灰，常温耐磨性均以引入致密烧结刚玉试样(D组)的为最优，以引入致密电熔刚玉试样(F组)的为最差。材料的耐磨性不仅取决于骨料的耐磨性，同时受基质强度以及基质与骨料的结合强度的影响较大。图10℃热处理后试样的常温耐磨性能3结论(1)与引入致密电熔刚玉的试样相比，引入致密烧结刚玉的试样具有相似的施工性能，具有相当甚至更高的常温抗折强度、常温耐压强度和高温抗折强度，具有相当的抗渣性能和抗氧化性能，具有更优的抗热震性能和常温耐磨性能。(2)无硅灰浇注料中采用LISAL22RABL双峰氧化铝微粉和ZX2、ZD2减水剂，可以很好地降低其需水量，从而有效解决因硅灰缺失带来的流动性变差的问题；由于不存在因硅灰引入低熔点物相的问题，无硅灰浇注料的高温抗折强度和抗热震性均优于含硅灰浇注料的。(3)引入致密烧结刚玉的浇注料的体积密度比引入致密电熔刚玉的低4%6%，浇注一条铁沟所需的材料总量降低约5%，可显著降低耐材的成本。

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