MgO对纯铝镁浇注料性能的影响

在铝镁浇注料体系中，MgO主要是以铝镁尖晶石或MgO粉方式引入。当以尖晶石的形式加入时，尖晶石的组成(MgO/Al2O3之比)以及它的结晶大小、杂质种类及含量等都有可能对其抗渣性等性质产生影响，而且与渣的组成、性质有关。

当以MgO细粉形式添加时，浇注料在逐步升温以及作业过程中，Al2O3与MgO在一定的高温条件下原位生成尖晶石，有报道认为原位生成尖晶石产生的膨胀有利于减小气孔孔径，有利于组织渣的渗透。同时，具备较强活性的原位生成尖晶石，能够积极吸收渣中Fe2O3、MnO等氧化物，同时渣的性质有一定改变，在一定程度上对浇注料的抗渣侵蚀/渗透能力有一定帮助。但也有些的试验结果并不支持这一观点。这可能和试验条件、渣的组成存在一定关联。所以，究竟以何种形式加入为好，需根据具体情况、渣的性质等来确定。

电熔MgO颗粒尺寸在一定程度上对尖晶石的形成速度产生影响，MgO颗粒尺寸较小时，发生二次尖晶石反应的温度较低，并且在浇注料的基质呈平均分散状态，对渣的渗透进行有效控制，使结构剥落的可能性大大下降，极大提高了抗渣侵蚀性能。纯AM浇注料中MgO粒度的直径与开口显气孔率与残余膨胀率之间的关系的研究，残余膨胀率和开口显气孔率与氧化镁粒度直径尺寸成正比。MgO细粉颗粒直径D<0.1㎜是比较合适的，粒度较小的电熔镁砂与氧化铝作用产生二次尖晶石，阻止渣进一步的渗入材料中，同时生成二次尖晶石产生一定的体积膨胀，可有效预防收缩产生的网状裂纹。在设计配方过程中，要求基质部分达到MgO≥97%纯度，使材料的抗渣侵蚀性能得到提高。

电熔镁砂粒度较细的散状料和粒度较粗的电熔镁砂的散状料相比较，尖晶石形成峰高出一倍，浇注料中WSiO2=0.2%的使用次数和WSiO2=0.5%~1.5%的使用次数相比，前者寿命长25%。材料基质中WAl2O3/MgO的质量比对材料的物理性能有一定的影响。基质中达到的WAl2O3/MgO=75/25，且其基质中只含有MgO细粉时，在1300℃条件下，材料的耐压抗折强度最高，高中温强度比大大下降，使浇注料衬体由于温度变化导致的组织结构改变得到有效解决。将基质中电熔镁砂含量提高，可使浇注料的抗渣侵蚀性能得到较大提高。随着MgO加入量的提高，渣中较多的Fe2O3被浇注料吸收，对其内部结构产生了影响，降低了材料的抗渣和钢水渗透的能力，使材料容易发生结构性剥落。

当MgO的加入量为5.8-6%时，AM浇注料的耐压强度最大，MgO加入量每提高2%，线变化率约上升1%，同时合适的MgO超粗颗粒在材料组织内产生网络支架的作用，使材料的结构整体性强度得到加强，热震稳定性大大提高。同时可以阻止熔渣对材料的渗透和更好的抑制材料内部扩展裂纹。总的来说，MgO粉在基质中的含量范围为2.1~10.1%之间。

AM浇注料中添加MgO量和液相生成量对尖晶石膨胀大小有一定影响。为了阻止渣的浸润，当渣的碱度为2.8-3.1时，电熔镁砂含量控制范围在7.3~10.2%时效果最好。当添加二氧化硅的量在0.2~0.5%范围内时，其膨胀和收缩的性状和铝尖晶石浇注料基本相似。MgO加入量对渗透/侵蚀指数的影响，当提高MgO加入量时，无论渣表现在何种状态下，均提高了高温下AM浇注料的抗渣侵蚀的性能，而且当加入MgO>3%的量时，AM浇注料抗渣侵蚀的能力优于铝尖晶石浇注料;AM浇注料的抗渣侵蚀能力与抗渣渗透能力趋势基本一致，材料抗渣渗透能力随MgO添加而逐步提高，当MgO含量在5-10%之间时，为最小程度的炉渣的渗透量。

MgO含量和AM浇注料的抗渣渗透能力关系主要为：

①当WMgO>7%时逐步减弱;

②当WMgO>10%时，铝-尖晶石材料抗渣的渗入能力比AM质材料的好，具体见图1、图2。

对AM尖晶石材料和AM质材料抗侵蚀性能相对比，AM尖晶石材料较AM质材料承受更广范围的碱性炉渣的侵蚀能力较低。且AM质材料的线变化率随着MgO含量的逐步增多而上升，见图3。AM浇注料中MgO加入量与材料的抗断裂系数R的关系表现为“凸”的曲线形式，当WMgO>7%时，R表现为降低形式，见图4。主要是由于随着MgO含量的增加，膨胀造成的。

采用的炉渣C/S=3，对AM浇注料然后进行抗渣试验，并研究了MgO含量大小对抗渣性能的影响，炉渣侵蚀深度及熔损深度和MgO加入量的关系与文章[10]的观点基本一致。在抗渣渗透和损毁能力方面，AL-尖晶石材料要低于AM质材料，而且熔损厚度随着MgO含量的减少呈现相反的表现形式，当MgO加入量在5.0-7.5wt%范围内时熔损厚度快速增多，同时，渣渗透厚度随着MgO逐步添加而增厚，特别是在10.0-15.0wt%范围内时，渣渗透深度显著增加。因而，MgO加入量在7.5-10.0wt%为最宜。