以电熔白刚玉和电熔致密刚玉为主要原料，研究了活性-α-Al2O3微粉对RH浸渍管浇注料的施工性能(振动流动度)、强度及抗渣性能的影响。研究表明：添加适量活性α-Al2O3微粉能提高RH浸渍管用Al2O3-MgO浇注料在高、中、低温下处理后的强度、并且能够有效地提高浇注料的抗渣性能。但活性α-Al2O3微粉对浇注料的施工性能不利，且施工温度越高，其影响越显著。
钢液真空循环脱气法(即RH法)的实施，要求相关耐火材料必须能够经受高真空环境条件、高温以及急冷急热、钢水湍流冲刷、各种碱度的渣和合金成分的强烈化学作用。由于使用条件特殊(长时间浸渍在钢水及渣液中)，浸渍管对其内衬耐火材料的要求颇为苛刻。
目前，浸渍管内衬大都采用优质镁铬砖，而镁铬砖与外壳及通气管道的固定则需依赖于浸渍管外部的浇注料，因此浇注料的寿命直接影响到RH浸渍管的使用寿命。在前期工作的基础上，针对浸渍管浇注料的施工及对使用过程中存在的问题，研究了活性α-Al2O3微粉对RH浸渍管浇注料的施工性能、强度及抗渣性能的影响。
1 实验
1.1 原料
实验用原料为电熔白刚玉(FWC)、致密刚玉(EDC)、电熔镁砂(FM)等。有关原料的理化指标如表1所示。
表1 原料的化学组成(w)
实验用活性α-Al2O3为国内某企业生产，其中位径DV50=1.68um，比表面积为1.3m2·g-1，粒度累积分布见图1。
图1 活性α-Al2O3的粒度分布
1.2 浇注料的粒度分布
浸渍管浇注料的粒度分布不仅影响着产品的最终性能，如气孔率、体积密度、强度等，同时，许多工艺性能也取决于颗粒粒度分布。浇注料颗粒粒度配比的理论模型主要有两种：一种是经典的连续堆积理论，即安德里森方程;另一种是分布和堆积理论，即Dinger-Funk方程。本实验采用安德里森公式对浇注料的粒度分布进行设计。配料的颗粒粒度分布如图2所示。
图2 浇注料颗粒粒度分布曲线
1.3 实验方法
将不同粒级的原料及分散剂按设计的比例放入搅拌锅内干搅拌30s，再加入适量水搅拌2~3min。将搅拌好的料置于振动流动度测量仪中测定其流动值。然后将试样制成40mm×40mm×160mm的条形样，用于测定试样经110℃4h、1000℃3h、1600℃3h热处理后的强度。抗渣试验采用静态坩埚法，试样为70.7mm×70.7mm×70.7mm的立方法，坩埚内孔为32mm×40mm，自然养护24h后脱模，再在烘箱内于110℃干燥24h。在干燥后的抗渣试样中加入70g炉渣(组成见表2)，于1600℃3h条件下进行抗渣试验，冷却后用切割机沿坩埚轴线将其切开，分析坩埚试样侵蚀和渗透的程度，并进行岩相分析。
表2 试验用渣的化学组成(w)
2 结果与讨论
2.1 活性α-Al2O3对浇注料流动性的影响
加有活性α-Al2O3微粉的试验料在不同环境温度下的振动流动值见图3。
从图3可以看出；在施工环境温度较高的环境下，活性α—Al2O3加入量对浸渍管浇注料施工性能的影响比较显著，活性α—Al2O3加入量对浇注料施工性能的影响比较显著，活性α-Al2O3加入量越多，浇注料的振动流动值越小，当活性α—Al2O3的加入量超过一定量后，浇注料的流动性能将会全部丧失;而在较低环境温度下施工时，活性α—Al2O3加入量对浇注料振动值流动值影响较小，并且有波折。这是因为α—Al2O3d活性大，比表面积高，与水接触是生生如下反应；
Al2O3+3H2O→2Al(OH)3
Al(OH)3→Al3+3OH-
此反应的速度随着温度的提高而加快，当在浇注料中加入含Na+的减水剂后，Na+被泥浆蛊的Al3+交换，使泥浆中的电位下降，粘度提高，从而使浇注料的流动性能相应下降。
图3 活性α—Al2O3加入量对浇注料振动流动值的影响
2.2 活性α—Al2O3对浇注料强度的影响
图4示出了活性α—Al2O3加入量对不同温度处理后浇注料强度的影响
图4 活性α—Al2O3加入量对浇注料强度的影响
从图4可以看出；加入适量活性α—Al2O3可有效提高经高、中、低温处理后浇注料试样的强度。这是由于活性α—Al2O3的粒径很小(见图1)，在浇注料中除了可以填充颗粒与颗粒间的空隙(微粉的填充效应)，减少浸渍管浇注料中的缺陷外，在高温下还可以起到促进烧结的作用。但当活性α—Al2O3添加量超过一定值后，经不同温度处理后的浇注料试样均出现强度下降的趋势。这是因为在加入量的活性α—Al2O3后，除一部分起填充空隙和减少浇注料施工用水量的作用外，剩余的部分优先于浇注料中的水泥反应生成CA2或CA6等，其反应式如下：
CaO·Al2O3+nAl2O3→CaO·(n+1)Al2O3
上述反应不但消耗基质中大量的Al2O3，同时还伴有体积膨胀，使浇注体经中、高温处理后存在结构缺陷，强度也相应下降。从这个角度来说，高性能RH浸渍管浇注料中的水泥用量应尽量少，并应开发无水泥浇注料。
2.3 活性α—Al2O3对浇注料抗渣性能的影响
图5示出了浇注料的抗渣性能与活性α—Al2O3添加量的关系。可以看出，随着配料中活性α—Al2O3添加量的增加，浇注料的侵蚀深度与渗透深度在开始阶段不断下降，但当活性α—Al2O3加入量超过一定量后，浇注料的抗渣性与上面分析的强度相一致，与组织结构密切相关。浇注料的机构越致密，结构缺陷减少，则其抗渣性能也越好。
图5 试样的抗渣性能随活性α—Al2O3添加量的变化
在浇注料中加入适量的活性α—Al2O3微粉，一方面能起到微粉的填充作用，减少浇注料的气孔率，使浸渍管浇注料中的结构缺陷减少，提高其康渣侵蚀能力；另一方面，加入的活性α—Al2O3微粉与配料中的水泥反应，形成CA6并伴随有一定的体积密度膨胀，使浇注料的结构更加致密。但活性α—Al2O3加入量过多，体积膨胀也会相应增大，将导致浇注料中的缺陷增多，抗渣性能相应下降。
图6为抗渣试验后试样的显微结构照片。可以看出：试样原质层与颗粒的分布比较均匀，但存在一定数量的气孔(见图6(a)黑色部分)，炉渣正是通过这些气孔不断向浇注料的内部渗透的;由于炉渣中存在大量CaO、Fe2O3等低熔物，这些低熔物渗透进入试样后与基质中的α—Al2O3反应形成铁铝酸四钙及铝酸钙等低熔点相，如图6(b)和图6(c)所示：随着反应的进行，这种低熔点相不断向炉渣中熔出，导致试样的蚀变层主要以针状的铝酸盐为主，如图6(b)所示。若能提高浇注料的致密度，减少其结构缺陷，则能有效地提高浇注料的抗渣性能。
3 结论
(1)在Al2O3-MgO浇注料中加入适量的活性α—Al2O3，能有效地提高浇注料的高、中、低温强度;但过多的加入量对浇注料的施工性能不利，且随施工温度的提高而其不利影响加重;
(2)在Al2O3—MgO浇注料中加入适量的活性α—Al2O3微粉，能促进浇注料在高温下的致密化，从而提高浸渍管浇注料的抗渣性能。