低水泥高純鋁鎂尖晶石質(zhì)耐火澆注料系指高純鋁鎂質(zhì)或鎂鋁質(zhì)和鋁鎂尖晶石質(zhì)等耐火澆注料。該料在連鑄鋼包、精煉設(shè)備、水泥回轉(zhuǎn)窯和電爐頂?shù)葻峁ぴO(shè)備上使用，取得了良好效果。在電爐頂?shù)雀G爐頂上使用，為了提高澆注料的強(qiáng)度和抗熱震性，有時(shí)添加3%左右的耐熱鋼纖維。
高純鎂鋁(鋁鎂)質(zhì)耐火澆注料的性能，見(jiàn)表1-1。耐火骨料臨界粒徑為8mm或5mm。編號(hào)1~編號(hào)4用的耐火骨料為MgO97%的電熔鎂砂，用量為65%，耐火粉料也為電熔鎂砂粉，用量為21.5%;編號(hào)1用的電熔剛玉粉小于0.088mm的為10.5%、超微粉為3%;編號(hào)2~編號(hào)4用的電熔剛玉粉小于0.088mm的8.5%，編號(hào)2用其超微粉5%。編號(hào)3和編號(hào)4則用α-Al2O3超微粉5%。剛玉和α-Al2O3超微粉的比表面積分別為26m2/g和36m2/g;編號(hào)5用的骨料為致密白剛玉，白剛玉和α-Al2O3作耐火粉料，同時(shí)添加5%的高純燒結(jié)鎂砂(MgO97.6%)粉;編號(hào)6用的耐火骨料為Al2O390%的特級(jí)礬土熟料34%、高純電熔鎂砂粉30%和鋁鎂尖晶石4%。耐火粉料為剛玉粉和MA粉、α-Al2O3和SiO2超微粉。結(jié)合劑為CA-80水泥，并摻加適量外加劑;編號(hào)1~編號(hào)5用的結(jié)合劑為CA-70水泥，其用量約為4%。按材料配合比要求，加減水劑0.15%，水用量為5%~6.5%，成型制樣，自然養(yǎng)護(hù)。養(yǎng)護(hù)3d后檢驗(yàn)常溫耐壓強(qiáng)度，一般為6~16MPa。
表1-1 高純鋁鎂(鎂鋁)質(zhì)耐火澆注料的性能
表1-1 中編號(hào)1和編號(hào)2的耐火澆注料，其熱導(dǎo)率分別為1.6W(m·K)和1.26W(m·K)，變形4%的荷重軟化溫度分別為1670℃和1680℃。表中的耐火澆注料性能是優(yōu)良的。但鎂鋁質(zhì)耐火澆注料在1600℃燒后，均呈較大的線收縮，是應(yīng)當(dāng)改進(jìn)的。
α-Al2O3超微粉比表面積對(duì)鎂鋁質(zhì)澆注料性能的影響。隨著α-Al2O3超微粉比表面積的增大，耐火澆注料的體積密度增加、烘干和1600℃燒后耐壓強(qiáng)度也提高。但是，超微粉比表面積大于27m2/g時(shí)，其強(qiáng)度提高不顯著，制造超微粉的成本較高，因此綜合平衡，α-Al2O3超微粉的比表面積為22~27m2/g為宜。
應(yīng)當(dāng)指出，在耐火澆注料中，α-Al2O3超微粉的比表面積越大，其用量越小。反之亦然。總之，添加α-Al2O3超微粉的用量，應(yīng)根據(jù)其表面積的大小和活性而定，以確保耐火澆注料的施工流動(dòng)性、體積致密性和高溫下反應(yīng)的充分性。
表1-2為鋁鎂尖晶石質(zhì)耐火澆注料的性能。表中耐火骨料均為鎂鋁尖晶石，臨界粒徑為10mm;耐火粉細(xì)度小于0.088mm的大于90%。編號(hào)2和編號(hào)4粉料用鎂鋁尖晶石粉，編號(hào)1為電熔和燒結(jié)氧化鋁混合粉，編號(hào)3為棕剛玉和燒結(jié)氧化鋁混合粉，編號(hào)5和編號(hào)6分別為剛玉、鎂砂混合粉和兩種鋁鎂尖晶石混合粉。為了強(qiáng)化料的基質(zhì)，還添加了α-Al2O3he Cr2O3等超微粉。選用單一或復(fù)合材料作結(jié)合劑及其外加劑。抗渣試驗(yàn)為坩堝法，溫度為1650℃，保溫2h;轉(zhuǎn)爐終渣m(CaO)/m(SiO2)比為2.75.按配合比的技術(shù)要求，水用量為5%~6.2%。試樣振動(dòng)成型、自然養(yǎng)護(hù)3d后，再檢測(cè)各種性能。
表1-2 鋁鎂尖晶石質(zhì)耐火澆注料的性能
從表1-2中看出，耐火澆注料的基質(zhì)料較純，較難燒結(jié)，強(qiáng)度較低。用混合料作基質(zhì)時(shí)，則強(qiáng)度高些;從抗渣性上看，前者抗渣性好、后者差些。如編號(hào)3摻加了棕剛玉粉，雜質(zhì)多，抗渣性差;編號(hào)2、編號(hào)4和編號(hào)6用鋁鎂尖晶石作基質(zhì)，抗渣性較好，而且無(wú)變質(zhì)層，抗剝落性也較好。
在高技術(shù)鋼包耐火澆注料中，選擇耐火骨料品種，確定臨界粒徑及顆粒級(jí)配，都是重要的。其關(guān)鍵技術(shù)是嚴(yán)格選擇基質(zhì)組成材料的品種與匹配，合理控制基質(zhì)中的m(MgO)/m(Al2O3)，盡量減少SiO2等有害雜質(zhì)，適宜增加高溫相的礦物組分。這樣才能使?jié)沧⒘袭a(chǎn)生自反應(yīng)、自燒結(jié)和自膨脹，減少組織結(jié)構(gòu)中的內(nèi)應(yīng)力，降低高、中溫的強(qiáng)度化，提高抗渣性能，達(dá)到長(zhǎng)壽的目的。
在高新技術(shù)鋼包耐火澆注料中，添加的高溫相外加物，主要有工業(yè)氧化鉻和鎂鋯合成料等。Cr2O3用量對(duì)澆注料抗渣性的影響。隨著Cr2O3用量的增加，抗渣性有較大的提高，特別是抗熔渣侵蝕性提高很明顯。因?yàn)镃r2O3在高溫下能與基質(zhì)中的多種氧化物形成高熔點(diǎn)化合物后固溶體，同時(shí)也能促進(jìn)方鎂石及其尖晶石對(duì)FeO的吸收，形成固溶體，增加了熔渣的黏度，減少了熔渣的滲透通道，澆注料的變質(zhì)層也變薄了，故提高了澆注料抗熔渣侵蝕和滲透的能力，也提高了澆注料的抗剝落性。
應(yīng)當(dāng)指出，在高技術(shù)鋼包耐火澆注料中，添加少量的鎂鋯合成料，能提高其抗渣性和抗熱震性。當(dāng)鎂鋯合成料用量多時(shí)，帶進(jìn)基質(zhì)的SiO2也增加，對(duì)鋁鎂尖晶石質(zhì)澆注料的性能不利，特別是直接添加鋯英石粉，其利弊幾乎各半，應(yīng)慎重使用。
