SiO2微粉加入量对ρ-Al2O3结合刚玉质浇注料性能的影响

doi:10.3969/j.issn.1001-1935.2021.01.001

耐火材料 ›› 2021, Vol. 55 ›› Issue (1): 1-6.DOI: 10.3969/j.issn.1001-1935.2021.01.001

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SiO₂微粉加入量对ρ-Al₂O₃结合刚玉质浇注料性能的影响

王欢(), 王战民(), 冯海霞, 焦云杰, 柳军, 许应顺

中钢集团洛阳耐火材料研究院有限公司先进耐火材料国家重点实验室河南洛阳 471003

收稿日期:2020-06-29 出版日期:2021-02-15 发布日期:2021-02-15
通讯作者: 王战民,男,1966年生,博士,教授级高级工程师。E-mail: wangzm@lirrc.com
作者简介:王欢:男,1996年生,硕士研究生。E-mail: 2831357162@qq.com

Effect of microsilica addition on properties of ρ-Al₂O₃ bonded corundum castables

Wang Huan(), Wang Zhanmin(), Feng Haixia, Jiao Yunjie, Liu Jun, Xu Yingshun

State Key Laboratory of Advanced Refractories,Sinosteel Luoyang Institute of Refractories Research Co.,Ltd.,Luoyang 471039,Henan,China

Received:2020-06-29 Online:2021-02-15 Published:2021-02-15
Contact: Wang Zhanmin

摘要/Abstract

摘要：

为了研究SiO₂微粉添加量对ρ-Al₂O₃结合刚玉质浇注料抗爆裂性能的影响,以电熔白刚玉、ρ-Al₂O₃、活性α-Al₂O₃微粉等为主要原料,分别添加质量分数为0、1%、2%、3%、4%、5%和6%的SiO₂微粉代替基质中的电熔白刚玉细粉,振动浇注成型后,分别检测其常温力学性能、透气度、孔径分布和抗爆裂温度。结果表明:随着SiO₂微粉加入量的增加,试样的常温力学性能增加,脱模后和110 ℃烘后的透气度值逐渐降低,经1 400 ℃热处理后的透气度值逐渐增加,且烧后试样的整体孔径逐渐增大,抗爆裂性能则是先增加后降低。综合考虑试样的力学性能和抗爆裂性能,SiO₂微粉的适宜添加量为1%~2%(w)。

关键词: SiO₂微粉, ρ-Al₂O₃, 刚玉质浇注料, 抗爆裂性

Abstract:

In order to study the effect of the microsilica addition on the resistance to explosive spalling of ρ-Al₂O₃ bonded corundum castables,white fused corundum,ρ-Al₂O₃,reactive α-Al₂O₃ micropowder,etc.,were used as the main raw materials,adding microsilica with mass fraction of 0,1%,2%,3%,4%,5% and 6%,respectively,to replace fused white corundum fine powder in the matrix.After vibration casting,the cold mechanical properties,the air permeability,the pore size distribution and the resistance to explosive spalling temperature were tested,respectively.The results show that with the microsilica addition increasing,the cold mechanical properties of the specimens increase,the air permeability after demoulding and drying at 110 ℃ gradually decreases,the air permeability after heat treatment at 1 400 ℃ gradually increases,the overall pore diameter increases,and the resistance to explosive spalling first increases and then decreases.In consideration of the mechanical properties and the resistance to explosive spalling,the optimal microsilica addition is 1%-2%.

Key words: microsilica, ρ-alumina, corundum castables, resistance to explosive spalling

中图分类号:

TQ175

王欢, 王战民, 冯海霞, 焦云杰, 柳军, 许应顺. SiO₂微粉加入量对ρ-Al₂O₃结合刚玉质浇注料性能的影响[J]. 耐火材料, 2021, 55(1): 1-6.

Wang Huan, Wang Zhanmin, Feng Haixia, Jiao Yunjie, Liu Jun, Xu Yingshun. Effect of microsilica addition on properties of ρ-Al₂O₃ bonded corundum castables[J]. Refractories, 2021, 55(1): 1-6.

图/表 10

表1 主要原料的化学组成

Table 1 Chemical composition of main starting materials

原料	w/%
原料	Al₂O₃	SiO₂	Fe₂O₃	CaO	K₂O	Na₂O
电熔白刚玉	99.4	0.05	0.15			0.2
SiO₂微粉	0.4	96.77	0.1	0.2	0.26	0.29
α-Al₂O₃微粉	99.38	0.13				0.19

表2 试验配方

Table 2 Experimental formulations

原料		w/%
原料		S₀	S₁	S₂	S₃	S₄	S₅	S₆
电熔白刚玉	5~3 mm	18	18	18	18	18	18	18
	3~1 mm	30	30	30	30	30	30	30
	≤1 mm	18	18	18	18	18	18	18
	≤0.074 mm	26	25	24	23	22	21	20
SiO₂微粉		0	1	2	3	4	5	6
α-Al₂O₃微粉		3	3	3	3	3	3	3
ρ-Al₂O₃		5	5	5	5	5	5	5
六偏磷酸钠(外加)		0.2	0.2	0.2	0.2	0.2	0.2	0.2
水(外加)		5.3	5.1	4.8	4.5	4.3	4.1	4

图1 试样S0、S5和S6在1 400 ℃保温3 h后的XRD图谱

Fig.1 XRD patterns of specimens S0,S5 and S6 after holding at 1 400 ℃ for 3 h

图2 试样S0、S5和S6在1 400 ℃保温3 h后的SEM照片

Fig.2 SEM photos of specimens S0,S5 and S6 after holding at 1 400 ℃ for 3 h

图3 不同SiO2微粉含量试样经不同温度热处理后的常温抗折强度和耐压强度

Fig.3 Cold modulus of rupture and cold crushing strength of specimens with different microsilica additions after heat treatment at different temperatures

图4 不同SiO2微粉加入量试样的体积密度、显气孔率和线变化率

Fig.4 Bulk density,apparent porosity and permanent linear change rate of specimens with different microsilica additions

图5 不同SiO2微粉加入量试样经1 400 ℃热处理后的孔径分布图和孔径累积百分含量图

Fig.5 Pore size distribution and pore size cumulative percent of specimens with different microsilica additions after heat treatment at 1 400 ℃

表3 试样脱模、干燥和烧后的透气度

Table 3 Air permeability of specimens after demoulding,drying and burning

条件	透气度/(10^-15 m²)
条件	S₀	S₁	S₂	S₃	S₄	S₅	S₆
脱模后	1.40	0.33	0.17	0.11	0.07	0.09	0.08
110 ℃,24 h	1.85	0.76	0.23	0.14	0.14	0.10	0.12
1 400 ℃,3 h	50.92	97.34	114.87	128.05	124.91	152.25	156.15

表4 不同SiO2微粉加入量试样在不同温度下的抗爆裂结果

Table 4 Resistance to explosive spalling results of specimens with different microsilica additions at different temperatures

炉温/℃	S₀	S₁	S₂	S₃	S₄	S₅	S₆
600	××	××	××	――	――	――	――
550	××	OO	O×	××	××	××	××
500	OO	OO	OO	××	××	××	××
450	――	――	――	OO	OO	OO	OO

图6 不同SiO2微粉加入量在不同温度下爆裂后的碎样照片

Fig.6 Photographs of broken specimens with different microsilica additions at different temperatures

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