鋁鎂澆注料以鋁礬土熟料和燒結(jié)鎂砂為主要原料,同時加入適量的活性硅灰粉及減水劑配制而成。使用時直接加水?dāng)嚢?振動成型。由于其施工方便,經(jīng)濟(jì)耐用,受到用戶的歡迎。但在使用過程中,由于條件變化,出現(xiàn)了一些問題,影響了正常使用,對此進(jìn)行了探索。

施工中出現(xiàn)的問題及解決辦法

凝固時間是影響鋁鎂澆注料施工的一個重要因素。環(huán)境溫度對鋁鎂澆注料的凝固時間影響很大,特別是在夏季,當(dāng)環(huán)境溫度超過35 ℃時,鋁鎂澆注料趨于速凝,給澆注施工帶來了一系列問題：

(1)增加了職工的勞動強(qiáng)度。當(dāng)環(huán)境溫度高,澆注料凝固時間縮短時,澆注料自身流變性變差,特別是當(dāng)澆注料速凝時,從攪拌機(jī)放出的澆注料來不及進(jìn)入包內(nèi),在包胎上平面和流槽內(nèi)已凝固,將澆注料送入包壁內(nèi)的勞動強(qiáng)度增大;

(2)影響使用壽命。在炎熱的夏季,工人為增加澆注料的流動性往往多加水,由于用水量的增加造成澆注料烘干后氣孔率增加,強(qiáng)度降低。另外,在環(huán)境溫度超過40 ℃時,即使多加水,澆注料仍有速凝趨勢,從而使強(qiáng)度降低,影響使用壽命;

(3)脫胎困難。正常情況下,鋼包澆注完畢,要放置24h才脫胎。但在炎熱的夏季,由于澆注料凝固時間縮短,使?jié)沧⒘虾桶ゾo緊粘在一起,造成脫胎困難。

因此,無論從降低工人勞動強(qiáng)度出發(fā),還是給澆注施工創(chuàng)造一個良好條件,提高澆注料的使用壽命,減少使用事故,都有必要從根本上調(diào)整鋁鎂澆注料的凝固時間,使之滿足現(xiàn)場的使用要求。經(jīng)過一段時間的研究,發(fā)現(xiàn)木質(zhì)素磺酸鹽能改變澆注料的凝固時間,使鋁鎂澆注料的初凝時間即使在環(huán)境溫度超過35 ℃時,也能延長到 30min以上,徹底解決了鋁鎂澆注料在夏季凝固時間短的問題。需要注意的是,鋁鎂澆注料的凝固時間與木質(zhì)素磺酸鹽的加入量有關(guān)系,在滿足施工要求的前提下,其加入量越少越好。另外隨著季節(jié)的變化,其加入量也要作相應(yīng)的調(diào)整,一般夏天加入量大,冬天少加甚至可以不加。如果冬天加入較多的木質(zhì)素磺酸鹽,由于鋁鎂澆注料的終凝時間延長,按正常操作脫胎時,就會造成塌料現(xiàn)象,這時反而是有害的。

使用時出現(xiàn)的問題及解決辦法

1裂紋

鋁鎂澆注料在使用中出現(xiàn)裂紋,降低了使用壽命,其現(xiàn)象是;當(dāng)鋼包用到5爐次時,包內(nèi)壁開始出現(xiàn)裂紋,布滿整個包壁,隨著使用次數(shù)的增加,裂紋變深變寬,當(dāng)用到20多爐時,只好被迫停用。為解決澆注料裂紋問題,曾試驗過以下一些方法:(1)將豎窯煅燒的鋁礬土熟料更換成由倒焰窯煅燒的鋁礬土,這樣礬土的燒結(jié)性和體積密度都增加了,認(rèn)為可減少由于礬土煅燒不完全而在使用過程中重新燒結(jié)所造成的體積收縮,但沒有成功;(2)認(rèn)為裂紋和澆注料內(nèi)細(xì)粉總量多有關(guān),試著將澆注料內(nèi)的細(xì)粉減少到30 % (質(zhì)量分?jǐn)?shù))以下,最低到25%,也沒能解決問題;(3)從化學(xué)反應(yīng)著手解決裂紋。由于Al2O3和MgO在高溫作用下可生成鋁鎂尖晶石,且伴隨有較大的體積膨脹,經(jīng)一系列試驗,調(diào)整Al2O3 /MgO,也沒達(dá)到滿意的效果,甚至當(dāng)MgO含量過高時,反而又產(chǎn)生了剝落。

最后,采用如下方法基本解決了這一問題：

(1)將骨料粒度上限由原來的15mm上調(diào)到25 mm,其中20～25mm部分占總量的7.2% (質(zhì)量分?jǐn)?shù))。這是由于超大顆粒的存在,不僅起到骨架作用,而且可以改變長裂紋方向,有助于阻止內(nèi)裂紋的擴(kuò)展;

(2)在基質(zhì)中加入鋯英石粉。這種鋯英石粉產(chǎn)地為澳大利亞,其中ZrO2含量在66%左右。由于ZrO2本身熔點很高,在使用中它可以吸收渣中CaO,生成高熔點、高抗侵蝕性的CaZrO3,封閉氣孔和裂紋,強(qiáng)化了基質(zhì)。同時由于鋯英石的存在,還可以使?jié)沧⒘蟽?nèi)形成微裂紋結(jié)構(gòu),改善澆注料的高溫使用性能;

(3)盡可能降低活性硅灰粉的用量。由于硅灰粉質(zhì)量不穩(wěn)定,加入量大,則帶入的雜質(zhì)成分多,對使用不利。將澆注料內(nèi)硅灰的用量控制在1.5 %(質(zhì)量分?jǐn)?shù))以下,效果較好;

(4)澆注時,嚴(yán)格控制加水量并保證均勻振動也很關(guān)鍵。

2剝落

剝落也是鋁鎂澆注料在使用中常見的問題之一。它是澆注料內(nèi)產(chǎn)生不均勻應(yīng)力的結(jié)果。如基質(zhì)中Al2O3 和MgO在使用時由于受高溫鋼水作用易發(fā)生反應(yīng)生成MA尖晶石,同時伴有較大的體積膨脹,如果這種反應(yīng)很激烈,在鋼水的沖擊作用下就容易發(fā)生結(jié)構(gòu)剝落。因此,在基質(zhì)中要控制這種尖晶石反應(yīng),就要控制各成分的含量,特別是MgO的含量很關(guān)鍵,如果MgO含量過高,除發(fā)生尖晶石反應(yīng)外,其自身還有較大的線變化率,產(chǎn)生體積膨脹,也會助長剝落的產(chǎn)生。一般將鎂砂的含量控制在10% (質(zhì)量分?jǐn)?shù))左右,使用效果較好。

澆注施工對產(chǎn)生剝落也有影響。這方面要嚴(yán)格控制加水量,同時做到均勻振動。如果加水量過大,坯體振動不均勻,都會使氣孔率增加,使用時易出現(xiàn)鉆鋼現(xiàn)象,使包壁產(chǎn)生剝落。

3渣線侵蝕快

由于鋼渣成分復(fù)雜,容易與澆注料發(fā)生化學(xué)反應(yīng),使渣線部位的澆注料過早蝕損,從而造成渣線和包壁不能同步使用,這也是實際使用中遇到的一個問題。在不大量增加成本的前提下,采用如下一些方法;(1)專門配制渣線料,用于渣線部位的澆注。渣線料的原料提高一個檔次,如礬土粉采用ω(Al2O3) =86 %,體積密度>3.2g·cm-3 的優(yōu)質(zhì)高鋁礬土熟料;(2)在渣線料中加入部分預(yù)合成的鋁鎂尖晶石并采用高M(jìn)gO配比,這樣可以提高抗堿性渣的能力;(3)減少活性硅灰的用量,控制在1.0 % (質(zhì)量分?jǐn)?shù))左右;(4)澆注時嚴(yán)格控制加水量并振動均勻。通過這些措施,使渣線和包壁壽命基本做到了同步。

結(jié)論

(1) 緩凝技術(shù)是鋁鎂澆注料施工的關(guān)鍵技術(shù)之一,要根據(jù)季節(jié)及環(huán)境溫度的變化,適時加入木質(zhì)素磺酸鹽等緩凝劑,可使凝固時間能滿足澆注施工的需要。

(2) 在澆注料內(nèi)加入部分超大骨料及鋯英石粉,對抑制裂紋的產(chǎn)生十分有利。

(3) 渣線料采用高M(jìn)gO配比,并加入部分預(yù)合成的鋁鎂尖晶石粉,可以提高渣線部位的抗渣侵蝕能力。

(4) 澆注施工時,嚴(yán)格控制加水量并振動均勻,對提高澆注料的使用壽命具有十分重要的意義。