以高純棕剛玉為主要原料，同時(shí)加入α-Al₂O₃微粉、SiO₂微粉、純鋁酸鈣水泥制備了棕剛玉澆注料。結(jié)果表明：選用粗顆粒、中顆粒、細(xì)粉質(zhì)量比為58：22：20，其中α-Al₂O₃微粉加入量為6%（w），uf-SiO₂加入量為6（w），水泥加入量為1%（w）制備了棕剛玉澆注料。澆注料的結(jié)構(gòu)致密、高溫線變化小、高溫強(qiáng)度高、抗熔渣及鐵水滲透侵蝕性好，在高溫還原氣氛下長(zhǎng)期使用性能穩(wěn)定。

試驗(yàn)

主要原料有高純棕剛玉，α-Al₂O₃微粉、SiO₂微粉、純鋁酸鈣水泥等。稱取原料，澆注成40mm×40mm×160mm的長(zhǎng)條樣，在110℃烘干后，再在1200、1500℃燒成。按相關(guān)檢測(cè)試樣的體積密度、顯氣孔率、耐壓強(qiáng)度、抗折強(qiáng)度、線變化率。

抗渣性：采用靜態(tài)坩堝法，抗渣坩堝外形尺寸65mm×60mm，內(nèi)孔尺寸25mm×30mm，取自寶鋼爐渣20g，試驗(yàn)溫度為1500℃ 5h。爐渣的化學(xué)組成（w）為：SiO₂ 32.15%，Al₂O₃ 15.43%，TiO₂ 0.63%，F(xiàn)e₂O₃ 0.43%，CaO 48.48%，MgO 1.59%，k₂O 0.19%，Na₂O 0.22%，SO₃ 0.75%。

抗堿性：采用棕剛玉預(yù)制塊和剛玉磚，剛玉莫來(lái)石磚作為對(duì)比試驗(yàn)。將試樣切塊20mm×20mm×20mm的立方體，采用紅柱石質(zhì)匣缽埋入法，焦炭與碳酸鉀按1:1的質(zhì)量比混勻，將每種試樣四塊依次排列埋入其中，將匣缽放入爐中，升溫速度為10℃·min^-1，100℃保溫30h。冷卻后取出試樣，進(jìn)行體積、強(qiáng)度及K₂O含量測(cè)試。

粒度級(jí)配

按方程計(jì)算，棕剛玉澆注料中骨料部分的粒度分布系數(shù)q值不應(yīng)高于0.30，適于振動(dòng)施工剛玉澆注料的粒度分布系數(shù)q為0.29時(shí)，具有良好的流動(dòng)性。

試樣采用骨料8~5、5~3、3~1、≤1mm四級(jí)配料，分布系數(shù)q為0.25、0.29、0.31及兩種經(jīng)驗(yàn)配比，粗顆粒、中顆粒、細(xì)粉質(zhì)量比分別為①32:28:40；②34:29:37；③35:29:36；④54:29:17；⑤58:22:20，試樣編號(hào)分別為1#-5#。顆粒級(jí)配的試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 顆粒級(jí)配的試驗(yàn)結(jié)果

由表1可以看出，要獲得相同的作業(yè)性，粗顆粒、中顆粒、細(xì)粉質(zhì)量比為58:22:20的5#配料用量較少，各項(xiàng)物理指標(biāo)也較好。也即增加顆粒的加入量可以提高棕剛玉澆注料的密度。

α-Al₂O₃微粉種類選擇加入量以53配比為基礎(chǔ)，試驗(yàn)選用編號(hào)為y、s、z、b、j、c的；六種α-Al₂O₃微粉做對(duì)比試驗(yàn)，這六種α-Al₂O₃微粉的粒徑分布和比表面積各不相同。采用的六種微粉盡管粒徑分布不同，比表面積各異，但配制的棕剛玉澆注料的物理性能都能滿足預(yù)期要求。相比之下，含微粉c的配料用水量（w）更小些（3.3%），各項(xiàng)物理指標(biāo)也較好些。

當(dāng)選用α-Al2O3微粉c，加入量（w）為3%~6%時(shí)，配料用水量相同，并且試樣的物理指標(biāo)也在目標(biāo)值內(nèi)。

Uf-SiO₂種類選擇加入量

本實(shí)驗(yàn)選用國(guó)產(chǎn)微粉和埃肯微粉作對(duì)比試驗(yàn)，國(guó)產(chǎn)uf-SiO₂配料用水量3.5%（w），埃肯uf-SiO₂配料用水量3.3%（w）。澆注料的物理性能見(jiàn)表2。可以看出，要達(dá)到相近的流動(dòng)性，用國(guó)產(chǎn)的uf-SiO₂時(shí)，施工用水量多于用埃肯uf-SiO₂的用水量，試驗(yàn)的各相物理指標(biāo)都不如用進(jìn)口微粉的試樣。更為嚴(yán)重的是，因?yàn)閲?guó)產(chǎn)微粉雜質(zhì)含量高，1500℃燒后試樣外觀規(guī)整。為了制得質(zhì)量?jī)?yōu)良的預(yù)制塊，決定采用埃肯的uf-SiO₂。

表2 國(guó)產(chǎn)和埃肯微粉的物理性能

試驗(yàn)選用埃肯微粉的加入量（w）為3%、4%、5%、6%、7%做對(duì)比試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果列與表3。由表3可以看出，當(dāng)uf-SiO₂加入量為3%~4%（w）時(shí)，施工用水量較大，燒后線變化也較大，當(dāng)加入量為5%~7%（w）時(shí)，施工用水量較小，各項(xiàng)指標(biāo)也在目標(biāo)值內(nèi)。

水泥種類和加入量剛玉預(yù)制塊由于位于陶瓷杯中心和風(fēng)口部位，為保證其良好的高溫性能，由配料引入的CaO必須小于0.5%（w），所以該澆注料應(yīng)為性能優(yōu)良的超低水泥澆注料。試驗(yàn)選用CA-75G和71兩種純鋁酸鈣水泥做對(duì)比試驗(yàn)，加入量在0.5%~1.5%（w）。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，兩種水泥當(dāng)加入量為0.5%~1.5%（w）時(shí)，各項(xiàng)物理指標(biāo)都能滿足要求。但前者雜質(zhì)略高于后者，后者性能較為穩(wěn)定，故決定采用71水泥。

表3 uf-SiO₂的用量選擇結(jié)果

配比確定選用粗顆粒、中顆粒、細(xì)粉質(zhì)量比為58:22:20，其中α-Al₂O₃微粉加入量為6%（w），uf-SiO₂加入量為6%（w），71水泥加入量為1%（w）制備了棕剛玉澆注料。

棕剛玉澆注料的抗渣結(jié)果為：切開(kāi)坩堝，無(wú)明顯的浸蝕滲透現(xiàn)象。從抗堿試驗(yàn)來(lái)看，剛玉莫來(lái)石完全潰散，無(wú)一完整的。克隆剛玉樣與棕剛玉澆注料試樣完整無(wú)裂紋，其抗堿性試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表4。棕剛玉澆注料有較好的抗堿性能，但與塞隆剛玉樣相比，抗渣試驗(yàn)后體積膨脹較大，吸收的K₂O也較好。

表4 抗堿性試驗(yàn)結(jié)果

結(jié)論

選用粗顆粒、中顆粒、細(xì)粉質(zhì)量比為58:22:20，其中α-Al₂O₃微粉加入量為6%（w），uf-SiO₂加入量為6%（w），71水泥加入量為1%（w）制備棕剛玉澆注料。澆注料的結(jié)構(gòu)致密、高溫線變化小、高溫強(qiáng)度高、抗熔渣及鐵水滲透侵蝕性好，在高溫還原氣氛下長(zhǎng)期使用性能較好。可以達(dá)到還原氣化爐的要求。