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人員的重點關注。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)、顯氣孔率和強度等

2、性能。并分析了其對澆注料中原位生成尖晶石反應動力學的影響。為了進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。
　　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，而當溫度升高至1450℃時，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速率常數(shù)隨TiO2添加量和溫度而變化。當熱處理溫度為1450℃時，添加2wt％TiO2的澆注料中生成尖晶石的反應速率常數(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活化能與TiO2的添加量

5、呈非線性關系。⑶當處理溫度為1250℃和1350℃時，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。而當處理溫度為1450℃時，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度也呈現(xiàn)出相應的變化。⑷Na2O-CaO-Al2O3-SiO2體系低熔相的軟化點和半球點隨β-Al2O3的添加而增大，物相由鈉黃長石轉(zhuǎn)變成富