尖晶石细粉对中包冲击板性能的影响

孟祥宇 李志辉 辛永兵 徐崧铭 王众孚 马占乾

摘要：随着钢铁冶炼连续浇铸炉数的进一步提高以及对洁净钢需求的增加，中间包耐火材料逐步向碱性化方向发展，冲击板也由高铝质材料向耐火度更高、抗冲刷性能更强且不污染钢水的镁质材料发展。

关键词：中间包;冲击板;镁质浇注料

1中间包冲击板简介

1.1中间包冲击板作用

中间包冲击板是安放于中间包内钢包注流冲击区的一种防湍流装置，它能限制钢包注流的冲积能，减輕注流对包底的直接冲蚀，同时减少钢水飞溅，降低钢水的湍流流动，防止卷渣，提高中间包钢水流动的活塞流特征，减少死区和短路流等。图1为中间包系统示意图，其中中部黑色材料为冲击板。

1.2中间包冲击板用耐火材料的性能要求

根据冲击板的使用环境及要求，其必须具备如下性能：

（1）耐熔渣和钢水的冲刷;

（2）不污染钢水;

（3）常温、中温、高温均有一定强度;

（4）烘烤时无爆裂现象[1]。

2试验原理

图2为MgO-Al2O3系统相图，系统中有一化合物镁铝尖晶石（MA）熔点2135℃。理论组成Al2O371.7%，MgO28.3%。其组成两侧有一个很宽的固溶区域，分别形成富镁的尖晶石和富铝的尖晶石。以MA为界，形成了MgO-MA、MA-Al2O3两个分系统，其低共熔温度分别为2050℃和1920℃，这说明MgO与Al2O3二元任何比例混合，开始出现液相温度都高于1900℃，整个系统均为耐火性物质[2]。铝尖晶石可以提高浇注料的烧后强度，降低气孔率，还可以提高抗热震性和耐磨性;另外，加入的镁铝尖晶石可作为晶种，促进了α-Al2O3微粉在镁质浇注料中生成镁铝尖晶石。

3试验及数据分析

以镁砂和尖晶石为骨料，引入SiO2微粉和添加剂，制成8组配料试样。对其分别进行110℃烘干、1100℃中温热处理、1550℃高温热处理，之后检测各组试样的抗折强度、耐压强度、显气孔率、体积密度等各项性能指标，并制作柱状图进行分析。比如图3为各组试样耐压强度试验结果对比图。

4分析结论

通过对8组试样在各个性能指标上的比较分析，可以看出：

（1）试样经过1100℃烧成后，4#样的线变化最小，其次为6#、5#样。1550℃烧后，仍然是4#样最佳，线变化最小，其次为5#、1#样。

（2）常温的所有试样中6#样的抗折强度最好，其次为7#、8#样;1100℃烧后，其中6#样最佳，达到8MPa远高于其他几个试样，其次是5#样;在1550℃烧后的试样中6#样抗折强度远高于其他几个试样，高达11MPa，1#、3#、7#样强度相近，低于6#样。

（3）常温试样的耐压强度好于烧后试样的耐压强度;其中常温的各组试样中7#样的耐压强度为149MPa，略高于6#、5#、4#样，1100℃烧后，耐压强度较常温比明显下降，其中4#样最高，其次为7#样;1550℃烧后，其中5#样最佳为85MPa，其次为6#样。

（4）常温显气孔率除了2#样略高外，其余都在10%～11%之间变动。1100℃烧结后1#、 4#、7#样最好，2#、3#、5#、6#次之，8#样最小。1550℃烧结后，7#、8#样较大，6#样次之，2#样最小。

（5）常温2#样体积密度最大， 6#样体积密度较小。烧结后，无论是1100℃还是1550℃，6#样的体积密度都有所增加，尤其是1550℃烧结后，体积密度增加很明显。

（6）综合各项指标，6#样性能最优，即以SiO2微粉作为结合剂，其加入量为3%，尖晶石含量为6%时为最佳方案，满足对中包冲击板性能的要求。

参考文献

[1]陆彩云，孙中强，陈敏，等.中间包冲击板用镁质浇注料的研究和试制[J].2009全国不定形耐火材料学术会议论文集.洛阳：中国金属学会耐火材料分会，2009，158-159.

[2]陈树江，田凤仁，张芸，等.相图分析及应用[M].北京：冶金工业出版社，2007：132-135.

辽宁科技大学2021年大学生创新创业训练计划项目（编号X202110146001）。

作者简介：

孟祥宇（1999-），男，吉林通化人，本科生，进行无机非金属材料学习研究。

通讯作者：李志辉（1974-），男，黑龙江富裕人，硕士，高级工程师、副教授、高级实验师，从事无机非金属材料工程专业的教学与科研工作。