TiO2對鋁鎂質(zhì)澆注料物相演變與性能的影響.pdf

1、鋁酸鈣水泥結(jié)合鋁鎂質(zhì)澆注料因其穩(wěn)定的施工性能，優(yōu)良的抗渣侵蝕能力而被廣泛用于鋼包內(nèi)襯材料。該體系澆注料在高溫下原位生成鎂鋁尖晶石和六鋁酸鈣的反應(yīng)對其性能具有決定性的影響。近年來，通過添加礦化劑來調(diào)控鋁鎂質(zhì)澆注料的結(jié)構(gòu)和性能已受到研究者和工程技術(shù)人員的重點(diǎn)關(guān)注。在眾多的添加劑中，TiO2是最有效的礦化劑之一。本文研究了TiO2對鋁酸鈣結(jié)合鋁鎂質(zhì)澆注料物相演變與性能的影響，包括TiO2添加量對鋁鎂質(zhì)澆注料物相組成、顯微結(jié)構(gòu)、顯氣孔率和強(qiáng)度等

2、性能。并分析了其對澆注料中原位生成尖晶石反應(yīng)動(dòng)力學(xué)的影響。為了進(jìn)一步了解低熔相在澆注料物相演化中的作用，分別選取Na2O-CaO-Al2O3-SiO2(NCAS)和CaO-Al2O3-SiO2(CAS)體系的低熔相，研究了Na2O和TiO2組分含量對低熔相高溫物性的影響，分析了低熔相與α和β氧化鋁之間的反應(yīng)。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴通過對比永久線變化，選用燒結(jié)鎂砂作為澆注料原料。TiO2降低了CA6的初始生成溫度，并加速了尖晶

3、石的形成。未添加TiO2的澆注料在1250℃和1350℃處理后有少量的鈣鋁黃長石(C2AS)和霞石生成，而當(dāng)溫度升高至1450℃時(shí)，C2AS相消失。隨著TiO2的添加，澆注料在1250℃處理后存在CaTiO3和未反應(yīng)的TiO2。從X射線衍射峰的偏移看，初始階段TiO2固溶到尖晶石，隨著TiO2添加量的增大和溫度的升高，TiO2更多地固溶到CA6中。未添加TiO2的試樣中有發(fā)育良好的六方片狀CA6和顆粒狀尖晶石。添加TiO2后，澆注料中片

4、狀晶體數(shù)目減少，CA6片狀結(jié)構(gòu)不再明顯，且顆粒間連接緊密。添加3wt％TiO2的試樣中尖晶石和CA6長成一片，緊密結(jié)合在一起。TiO2顯著地改變了材料中六鋁酸鈣的片狀結(jié)構(gòu)和原位尖晶石的顯微形貌。⑵鋁鎂質(zhì)澆注料中原位生成尖晶石的反應(yīng)速率常數(shù)隨TiO2添加量和溫度而變化。當(dāng)熱處理溫度為1450℃時(shí)，添加2wt％TiO2的澆注料中生成尖晶石的反應(yīng)速率常數(shù)最大。由于TiO2在尖晶石和CA6分布的不同，生成尖晶石的表觀反應(yīng)活化能與TiO2的添加量

5、呈非線性關(guān)系。⑶當(dāng)處理溫度為1250℃和1350℃時(shí)，少量TiO2(0.5-2wt％)添加使得鋁鎂質(zhì)澆注料具有更大的永久線變化和顯氣孔率。而當(dāng)處理溫度為1450℃時(shí)，添加2-3wt％TiO2的澆注料呈現(xiàn)一定的收縮和較低的顯氣孔率。由于TiO2對原位反應(yīng)和燒結(jié)的綜合作用，鋁鎂質(zhì)澆注料的彈性模量和抗折強(qiáng)度也呈現(xiàn)出相應(yīng)的變化。⑷Na2O-CaO-Al2O3-SiO2體系低熔相的軟化點(diǎn)和半球點(diǎn)隨β-Al2O3的添加而增大，物相由鈉黃長石轉(zhuǎn)變成富