不同鋁基原料對MgO-Al-C材料性能和顯微結構的影響

韓曉源，石 凱，夏 熠，洪思陽，劉 洋，商劍釗

(河南工業大學材料科學與工程學院，鄭州 450001)

0 引 言

滑動水口是煉鋼用功能耐火材料，主要起調節和控制鋼水流量、保護澆注、擋渣出鋼作用，由于使用條件的苛刻性，對其抗侵蝕性、抗熱震性、抗沖刷性等綜合高溫性能都提出了嚴格要求[1-2]。目前滑動水口以Al2O3-C[3-5]、Al2O3-ZrO2-C為主[6-9]，但在澆注鈣處理鋼時，鋼水中含有一定量的[Ca]和CaO，[Ca]易與滑動水口中的Al2O3、SiO2成分發生還原反應，CaO和滑動水口中的Al2O3、SiO2反應生成一系列CaO-Al2O3系和CaO-Al2O3-SiO2系低熔物，造成異常熔損，嚴重影響使用壽命及安全性[9-10]。由于氧化鎂有較好的抗鋼水和熔渣侵蝕性，人們先后開發了高溫燒成的鎂質、鎂尖晶石質滑動水口[11-13]，及免燒MgO-Al-C滑動水口。MgO的熱膨脹系數(在20～1 000 ℃為13.5×10-6℃-1)較大，對材料的抗熱震性有較大的影響，造成MgO-Al-C滑動水口使用時裂紋明顯、滑動面磨損嚴重，影響使用壽命。

為了改善材料的抗熱震性，主要從兩個方面進行研究：一是抑制裂紋的產生；二是阻止裂紋的擴展[14]。鎂砂熱膨脹系數大，在高溫下易造成熱應力集中，從而在材料內部產生裂紋。可以通過引入熱膨脹系數小、具有多孔結構的材料，舒緩材料內部的熱應力，改善材料的抗熱震性。當前，有專家學者通過研究鎂砂骨料改性，以改善鎂質材料的抗熱震性。Gu等[15]通過在MgO-Al-C材料中加入納米ZrO2改性鎂砂骨料，促進AlN的形成，可顯著提高材料的高溫強度,且納米ZrO2也可起到釘扎作用和相變增韌作用，阻礙裂紋的進一步擴展，使得材料的抗熱震性顯著提高。……