镁质复合滑板材料的研究与开发

维普资讯 http://www.cqvip.com 第３０卷第６期　２００７年１２月　鞍山科技大学学报　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ａｎｓｈａｎ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　Ｖｌ０Ｉ．３０　Ｎｏ．６　Ｄｅｃ．．２００７　镁质复合滑板材料的研究与开发　罗旭东，张国栋，刘海啸，游杰刚　（辽宁科技大学材料科学与工程学院。辽宁鞍山１１４０５１）　摘　要：以优质电熔镁砂、烧结镁铝尖晶石为主要原料，采用纸浆废液作为结合剂研究镁质复合滑板材料。　为了提高材料的热震稳定性，在基质中加入一定量电熔镁砂、镁铝尖晶石和ａ—Ａｌ２０３细粉。原料经过混炼、　成型、干燥后在１　７６０℃的高温隧道窑中烧成。通过对试样进行性能检测与分析得出结论：对于镁质复合材　料，尖晶石以预合成形式或以再生形式加入在基质中，随着加入量增加，材料的热震稳定性都提高，常温耐压　强度先降低后增大。　关键词：电熔镁砂；镁铝尖晶石；镁质复合滑板；热震稳定性　中图分类号：ＴＱ１７５．７文献标识码：Ａ文章编号：１６７２—４４１０（２００７）０６—０５８６．０４　新型优质耐火材料是对冶金新技术和新工艺顺利实现和达到预期效果的前提标准，也是生产洁净　钢和节能的重要内容之一…。今年来，国内外为适应钙处理钢浇注开发了镁尖晶石等新产品，为了适应　炉外精炼及连铸技术的发展正在着手研究：氧化钙系、无碳和超低碳、无氧化硅和低氧化硅等镁质复合　耐火材料　。　我国菱镁矿资源丰富，品位高，储量约为３１亿ｔ，大约占世界菱镁矿总储量的２５％一３０％。但是，　我国镁资源的利用与世界先进国家相比还存在不少差距ｌ３　Ｊ。大力开发镁质资源对我国的经济发展有着　深远的影响，必定带来广泛的经济效益和社会效益。镁质复合材料以其良好的耐火材性能得到了钢铁　企业的首先肯定，虽然作为滑板材料也得到了一些使用　Ｊ，但其突出问题还是材料的热震稳定性，通　过改变材料组成与结构来提高材料的热震稳定性对镁质复合滑板材料的研制具有一定的理论基础，对　镁质资源的利用和开发有着很深远的意义。　ｌ　实　验　１．１原料　为使镁质复合耐火材料在连铸工艺中具有良好的抗热冲击能力，要求选用优质的晶体发育良好的　电熔镁砂颗粒作为骨料。同时，引入粒度相对小的尖晶石骨料作为主体原料以缓解电熔镁砂热膨胀系　数比较大的缺点，在基质中引入预合成尖晶石和氧化铝微粉，实验原料的化学组成，如表１。　表１主体原料的化学组成　Ｔａｂ．１　Ｃｈｅｍｉｃａｌ　ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ　ｏｆ　ｍａｉｎ　ｒａｗ　ｍａｔｅｒｉａｌ　收稿日期：２（１０７—１（）．１５。　作者简介：罗旭东（１９８０一），男，辽宁沈阳人。　维普资讯 http://www.cqvip.com 第６期　罗旭东，等：镁质复合滑板材料的研究与开发　．５８７．　１．２粒度级配及基础配比　根据Ｆｕｒｎａｓ最紧密堆积原理，又根据原料的粒度特点选择了临界粒度为３—１　ＩＴｌｒｎ、１—０　１Ｔｌｒｎ、　０．０７４　ＩＴｌｒｎ的三因素四水平的正交表，对制成的　５０　ＩＴｌｒｎ×５０　ＩＴｌｒｎ试样的体积密度做出极差分析，当粒　度为３—１　１Ｔｌｒｎ的骨料加入量为３７．５％、粒度为１—０　ＩＴｌｒｎ的骨料加入量为３０％、粒度为０．０７４　ＩＴｌｒｎ的细　粉加入量为３２．５％时，制品的体积密度最高。并在此基础上，选择实验的基础配方，如表２所示。　表２实验配方　Ｔａｂ．２　Ｆｏｒｍｕｌａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ　１．３试样制备　按照表２的实验数据进行配料。首先，利用小型混炼机对细粉进行预混料，用中型混炼机对骨粉进　行预混。骨料预混３　ｍｉｎ后加入约３．７５％的纸浆废液，再混炼２　ｍｉｎ，然后加入预混好的细粉，继续混炼　１５　ｍｉｎ；在８００　ｔ摩擦压砖机上以３００　ＭＰａ压制成２３０　ｍｍ×１１５　ｒｎｉｎ×６５　ｒｎｉｎ的标准砖，在１　７６０℃的　高温隧道窑中烧成，保温１１０　ｍｉｎ，缓慢冷却。　１．４试样性能的检测　实验设备：热震稳定仪、电热干燥箱、抽真空装置、常温耐压强度测定仪。　实验步骤：（１）按照致密定型耐火材料试验的制样标准进行切样；（２）按照致密定型耐火制品显气　孔率、吸水率、体积密度和真气孔率试验方法测量试样的干燥时质量、饱和试样表观质量、饱和试样在空　气中的质量，并根据实验计算出试样的体积密度和显气孔率；（３）按照致密定型耐火制品常温耐压强度　试验方法的规定，把切成的４０　ｍｍ×４０　ｒｎｉｎ×４０　ｍｍ的三组试样依次测量出试样的常温耐压强度；（４）　按照致密定型耐火制品抗热震性试验方法（水急冷法）的要求把三块实验用标准砖安装在夹持器上进行　急冷急热试验，详细记录实验现象，当受热端破损率Ｐ大于５０％停止实验。　２实验数据分析　２．１尖晶石含量对镁质复合材料性能的影响　尖晶石在基质的数量直接影响材料的热震稳定性，因为材料在烧成后基质中的尖晶石与方镁石固　溶在基质中形成方镁石与尖晶石相互结晶形成交叉结构，在受到热冲击时，形成微小纵横微裂纹，缓解　了热应力。如图ｌ所示。　由图ｌ可知，当尖晶石细粉含量小于４ｄ％时，随着尖晶石细粉的加入其常温耐压强度降低，当尖晶　石细粉加入量为零时基质中微裂纹很少。所以，常温耐压强度较高。随着尖晶石的加入，生成微裂纹，　降低了砖体的常温耐压强度。当尖晶石含量大于４ｄ％时，常温耐压强度逐渐升高，并趋于稳定。原因　是基质中尖晶石量的增多促进了方镁石与尖晶石的直接结合，随着尖晶石加入量的增加，材料的常温耐　压强度也有所增加。　维普资讯 http://www.cqvip.com

・５８８・　鞍山科技大学学报　第３０卷　ｌ　１　≈ｌ　＾　綦　ｗ（ＭＡ）／％　ｗ（ＭＡ）／％　ａ　震稳定性　ｂ．常温耐压强度　图１　ＭＡ质量分数与材料热震稳定性和常温耐压强度的关系　Ｆｉｇ．１　Ｃｏｎｔｅｎｔ　ｏｆ　ＭＡ　ａｎｄ　ｓｔａｂｉｌｉｔｙ　ｏｆ　ｔｈｅｒｍａｌ　ｓｈｏｃｋＩｃｏｌｄ　ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ　ｓｔｒｅｎｇｔｈ　２．２再生尖晶石的引入量对镁质复合滑板材料性能的影响　再生尖晶石的引入主要是为了缓解方镁石的热膨胀大的缺点，随着再生尖晶石在基质含量的增加　Ｂｄ荟　谜矮　窿赠瞎　对镁质复合滑板材料性能的影响的试验结果如图２所示。如　∞　如　加　　山　＾　言．　＾　菩　：　奢　：＿－二　ａ一　化铝＿ＪＪＩｊ入　ｔ，ｗ（ＡＩ　Ｏ　）／％　ａ一氧化铝血ｊ入量，ｗ（ＡＩ　Ｏ　）／％　ａ．热震稳定性　ｂ．常温耐ｊＫ强度　图２　ａ．Ａ１２ｏ３质量分数与材料热震稳定性和常温耐压强度的关系　Ｆｉｇ．２　Ｃｏｎｔｎｅｔ　ｏｆ口一Ａ１２　０３　ａｎｄ　ｓｔａｂｉｌｉｔｙ　ｏｆ　ｔｈｅｒｍａｌ　ｓｈｏｃｋＩｏｃｌｄ　ｏｃｍｐｒｅｓｓｉｏｎ　ｓｔｒｅｎｇｔｈ　由图２可以看出，随着ａ—Ａｌ　Ｏ３加入量的增加，材料的热震稳定性逐渐变好。本实验分析材料中　随着ａ—Ａ１　０３加入量增加，基质中ａ—Ａ１　０３与氧化镁生成的再生尖晶石的量增加，而且反应生成的再　生尖晶石在基质中均匀分布。当材料受到热冲击时，由于基质中的尖晶石与方镁石热膨胀系数不匹配　形成的微裂纹能够均匀分布，很好地缓解热应力对砖体的热冲击，所以热震稳定性逐渐增强。常温耐压　强度出现先减小后增大的趋势，主要是ａ—Ａ１　０３微粉与电熔镁砂细粉生成再生尖晶石时会发生７％体　积膨胀，使结构中出现裂纹。所以，随着ａ—Ａ１　０３微粉加入量的增加，裂纹的数量增加，材料的常温耐　压强度下降。当ａ—Ａ１　ｏ３加入量大于３ｗ％时，随着ａ—Ａ１　０３微粉加入量的增加，ａ—Ａ１　０３微粉与氧化　镁细粉生成再生尖晶石的量会增加，形成的再生尖晶石分布更均匀，而且与基质中的预合成尖晶石形成　大量结晶，并与方镁石骨料形成直接结合。所以，随着ａ—Ａ１　０３微粉加入量的增加，材料的常温耐压强　度逐渐上升。　维普资讯 http://www.cqvip.com 第６期　罗旭东，等：镁质复合滑板材料的研究与开发　３结　论　（１）对于镁质复合材料，尖晶石以预合成形式加入在基质中，随着加入量增加，材料的热震稳定性　提高，常温耐压强度先降低后增大；（２）对于镁质复合材料，尖晶石以再生形式加入在基质中时，随着再　生尖晶石数量增加，材料的热震稳定性提高，常温耐压强度同样先降低后增大。　参考文献：　［１］王玺堂，汪犀植，张文杰．钙处理钢、含氧量高的钢用碱性滑板［Ｊ］．炼钢，１９９９。１５（２）：３６—３８．　［２］ＨＩＮＴＺＥＮＵ．钙处理钢［Ｍ］．刘新华。韩郁文译．北京：冶金工业出版社，１９９４：３４—７１．　［３］陈肇友，李红霞．镁资源的综合利用及镁质耐火材料的发展［Ｊ］．耐火材料，２００５，３９（１）：６—１５．　［４］卫忠贤，欧阳本辉．镁质复合滑板的研制和使用［Ｍ］．耐火材料，２００１，３５（４）：２１０—２１２．　［５］王成，张伟，张树军．镁尖晶石滑板的开发［Ｊ］．耐火材料，１９９８。３２（５）：２８３，２８４．　Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ａｎｄ　ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｏｆ　ｍａｇｎｅｓｉｕｍ　ｃｏｍｐｏｕｎｄ　ｓｉｄｅ　ｇａｔｅ　Ｊ［，Ｕ＿０　一ｄｏｎｇ，ＺＨＡＮＧ　Ｇｕｏ－ｄｏｎｇ，Ｊ［，　【，Ｈａｉ—ｘｉａｏ，ＹＯＵＪｉｅ－ｇａｎｇ　（Ｓｃｈｏｏｌ　ｏｆ　Ｍａｔｅｒｉａｌｓ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ。Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　Ｌｉａｏｎｉｎｇ，Ａｎｓｈａｎ　１１４０５１，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂｙ　ｕｓｉｎｇ　ｆｕｓｅｄ　ｍａｇｎｅｓｉａ　ａｎｄ　ｓｉｎｔｅｒｅｄ　ｓｐｉｎｅｌ　ａｓ　ｍａｉｎ　ｍａｔｅｒｉａｌｓ　ａｎｄ　ｓｕｌｐｈｉｔｅ　ｌｉｑｕｏｒ　ａｓ　ｂｉｎｄｅｒｓ，ｍａｇ—　ｎｅｓｉｕｍ　ｃｏｍｐｏｕｎｄ　ｓｉｄｅ　ｇａｔｅ　Ｗａｓ　ｒｅｓｅａｒｃｈｅｄ．Ｔｈｅ　ｆｕｓｅｄ　ｍａｇｎｅｓｉａ，ｍａｇｎｅｓｉａ　ａｌｕｍｉｎａ　ｓｐｉｎｅｌ　ａｎｄ口一ＡＩ２０３　ｗｅｒｅ　ｐｕｔ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｇｒｏｕｎｄ　ｓｕｂｓｔａｎｃｅ　ｆｏｒ　ｄｅｖｅｌｏｐｉｎｇ　ｔｈｅ　ｓｔａｂｉｌｉｔｙ　ｏｆ　ｔｈｅｒｍａｌ　ｓｈｏｃｋ．Ｔｈｅ　ｔｅｓｔ　ｓａｍｐｌｓｅ　ｗｅｒｅ　ｂｕｒｎｅｄ　ａｔ　ｔｈｅ　ｈｉｇｈ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ｏｆ　１　７６０℃ｉｎ　ｔｈｅ　ｔｕｎｎｅｌ　ｋｉｌｎ　ａｆｔｅｒ　ｂｅｄｄｉｎｇ　ｏｕｔ，ｃｏｍｐａｃｔｉｎｇ　ａｒｉｄ　ｄｒｙｉｎｇ　ｆｏ　ｔｈｅ　ｒａｗ　ｎ＇ｉａ—　ｔｅｒｉａ１．Ｔｈｒｏｕｇｈ　ｅｘａｍｉｎａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｐｒｏｐｅｒｔｉｓｅ　ａｎｄ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｆ　ｓａｍｐｌｓｅ，ｔｈｅ　ｃｏｎｃｌｕｓｉｏｎ　ｉｓ　ｄｒａｗｎ　ｔｈａｔ　ｓｔａｂｉｌｉｔｙ　ｏｆｔｈｅｒｍａｌ　ｓｈｏｃｋ　ｆｏｒ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ　ｑｕａｎｔｉｔｙ　ｏｆ　ｐｒｅ－ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ　ｓｐｉｎｅｌ　ａｎｄ　ｒｅｇｅｎｅｒａｔｉｖｅ　ｓｐｉｎｅｌ　ｗｉｌｌ　ｒｉｓｅ　ｗｉｔｈ　ａｄｄｉｔｉｏｎ　ｉｎ—　ｃｒｅａｓｉｎｇ，ａｎｄ　ｔｈｅ　ｏｃｌｄ　ｓｔｒｅｎｇｔｈ　ｗｉｌｌ　ｉｎｉｔｉａｌｌｙ　ｒｅｄｕｃｅ　ｎａｄ　ａｆｔｅｒｗａｒｄｓ　ｒｉｅｓ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｆｕｓｅｄ　ｍａｇｎｅｓｉａ；ｍａｇｎｅｓｉａ　ａｌｕｍｉｎａ　ｓｐｉｎｅｌ；ｍａｇｎｅｓｉｕｍ　ｃｏｍｐｏｕｎｄ　ｓｉｄｅ　ｇａｔｅ；ｓｔａｂｉｌｉｔｙ　ｏｆ　ｔｈｅｒｍａｌ　ｓｈｏｃｋ　（Ｒｅｃｅｉｖｅｄ　Ｏｃｔｏｂｅｒ　１５，２００７）　待发表论文预报　单制理论研究综述　丁桂艳，何希勤　（辽宁科技大学理学院，辽宁鞍山　１１４０５１）　摘　要：综述了近几年来单制理论取得的进展，介绍了一些相关的基本理论和方法以及利用关联图分　析系统的单调性。指出了单制系统的研究领域，最后对其前景趋势进行了展望。