镁质浇注料开裂的解决措施__张子英

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1、镁质浇注料开裂的解决措施赵子龙　陈勇　罗先进　吴　晓　宋世峰　（濮阳濮耐高温材料（集团）股份有限公司，河南濮阳457100）摘要从分析镁质浇注料开裂原因入手，选取MgO-SiO2体系作为解决问题的基本方案，通过调整镁质浇注料的配比和改进生产工艺等措施，较好的解决了制品开裂问题。关键词镁质浇注料；镁砂水化；硅微粉；金属铝粉；镁质预制件1引言MgO-SiO2系统耐火材料属碱性耐火材料，具有耐火度高、荷重软化温度高等特点，且能够吸收熔融钢水和渣中Al2O3夹杂物在其表面形成镁铝尖晶石，对碱性渣和铁渣都有很好的抗侵蚀性，同时也具有净化钢水的作用。资料[1]表明，

2、镁质耐火材料对钢液的污染明显低于高铝质耐火材料。然而镁质浇注料的显著缺点就是所使用的镁砂易于水化，在生产过程中容易出现上涨、裂纹等现象，另外在快速烘烤过程中，容易产生很大的热应力而造成热震损伤，甚至发生爆裂现象，严重影响材料的高温使用性能，从而限制了镁质浇注料的大规模使用。2镁质浇注料体系的选取镁质浇注料在自然养护和干燥过程中，容易出现上涨、开裂等现象，这是由于镁砂水化引起的。镁砂水化就是镁砂中的MgO在常温下与H2O发生溶解析出反应，同时伴随很大的体积膨胀，促使镁质浇注料产生内应力，最终导致裂纹的产生。采用高密度的大结晶镁砂、通过添加有机物包裹镁砂等方

3、法，可以提高镁砂的抗水化性能，然而在实际应用中，由于受产品价格和工艺等因素的制约，具体操作起来往往比较困难。根据工艺的实际情况，并参考李楠[2]等人对镁质浇注料的研究：常温下SiO2超微粉遇水后，其表面形成羟基，即Si-OH键，经自然养护和干燥后，脱水架桥形成了硅氧烷网络结构。同时，由于其表面有大量未键合的O2-，它们很容易被吸附于MgO颗粒表面的Mg2＋离子上而形成镁氧硅链，从而减少了与Mg2＋结合的OH一基团。同分别形成H-O-Mg-O-H及氢氧硅链相比，水分子减少了。每形成一个镁氧硅链即可减少一个水分子。由于排出的水量减小，降低了镁质产品烘烤过程中

4、开裂的可能性。同时由于MgO颗粒被镁氧硅链互相连接起来，从而提高了产品的强度。最终选取SiO2超微粉作为镁质浇注料的结合剂进行具体的实验分析。3镁质浇注料的配比优化3.1硅微粉加入量的选择选据

5、 型成型3938823试验用原料为95中档镁砂，挪威ELKEM公司生产的牌号为U920的二氧化硅微粉，其化学成分见表1。根据Andreasen方程MgO颗粒临界粒径选为8mm，将级配不同

6、的MgO颗粒和SiO2超微粉按照一定比例混合均匀，倒入40×40×160mm的三联模中在常温下振动成型，其中加水量控制在5.2%左右，研究硅微粉加入量对镁质浇注料热震稳定性的影响。表1原料的化学成分（wt%）MgOSiO2Al2O3Fe2O3CaO烧失量中档镁砂93.972.030.491.261.730.59硅微粉92.451.71试样自然养护24h后脱模，经110℃×24h烘干后，在1600℃进行热处理3h，然后进行抗热震稳定性试验。将炉温升到1100℃保温30min，再将试样放入炉内，保证炉温恒定30min后，取出试样采用高压风进行快速风冷，确保2

7、0min内试样表面温度降至100℃以下。如此循环5次，最后检测试样的抗折强度。表2热震试验前后抗折强度变化硅微粉含量（%）12345试验前抗折强度（MPa）20.323.521.814.313.6试验后抗折强度（MPa）8.57.99.68.17.2抗折强度保持率（%）41.933.644.056.652.9注：试样抗折强度保持率按下式计算Rr=Ra/Rb×100%式中Rr—抗折强度保持率，%；Ra—试验前抗折强度，MPa；Rb—试验后抗折强度，MPa。图1氧化硅微粉加入量对镁质浇注料热震稳定性的影响由图1可知，试样的抗折强度保持率呈现先下降后上升随后再

8、下降的趋势。当硅微粉加入量在4%时，试样抗折强度的保持率最高。而试样抗折强度保持