微粉加入量不超过这个数值时，尖晶石浇注料的流变性能最佳-耐火砖知识与新闻-耐火砖高铝砖刚玉砖浇注料河南耐火材料厂-宏泰耐材

氧化镁-尖晶石耐火材料具有热导率和热膨胀率低，抗钢渣、碱盐和水泥熟料液相侵蚀能力强，抗热震性能优良等特性，是一种性能优良的环境友好型耐火材料，有望作为含铬耐火材料的替代材料而被广泛应用。不定形耐火材料无需预成型和煅烧即可使用，具有高效和节能的优点，同时采用不定形材料整体制作大型预制件可从结构上消除砌筑砖缝。因此,氧化镁-尖晶石浇注料的研发具有重要的意义。

不定形耐火材料的流变行为对其施工性能具有重要的指导作用，因此不定形耐火材料特别是浇注料的流变性能一直是研究的热点。在本研究中，采用ρ-Al₂0₃作为结合剂，以电熔氧化镁细粉、氧化铝微粉和镁铝尖晶石微粉为主要基质组成，研究了镁铝尖晶石微粉对氧化镁-尖晶石浇注料基质流变性能的影响。

试验

采用的原料主要有:电熔镁砂细粉(≤0.088mm)、ρ-Al₂0₃、α-Al₂0₃微粉(d50=3.2μm)、镁铝尖晶石微粉(d50=2μm)。原料的化学成分如表1所示。

表1基质原料的化学组成

将氧化镁-尖晶石浇注料中骨料与基质的质量比固定为73:27,对基质进行流变学研究。基质的配比如表2所示。精确配料后混合均勻，然后加入14%(w)的去离子水搅拌均勻，制成浆体。用流变仪测定浆体的流变性。

表2 氧化镁-尖晶石浇注料中基质原料的配比

结果与讨论

2.1镁铝尖晶石微粉含量对氧化镁-尖晶石浇注料基质流变性的影响

常用的流变模型有：Bingham模型、Ostwald模型、Herschel-Bulkley模型。符合Bingham模型的流体称为塑性流体或Bingham流体，其受到大于屈服值的剪切力时出现流动形变，未出现流动前只发生弹性形变，一旦发生流动，黏度不再发生变化，则为牛顿流体行为。

图1为加入不同量的镁铝尖晶石微粉的氧化镁-尖晶石浇注料基质的剪切速率和切应力之间的关系图。从中可知，所有试样均具有一定的屈服值，其切应力随剪切速率的升高而增大,而且二者之间接近直线关系,表明其流变行为符合Bingham模型。

图1 不同试样的剪切速率-切应力曲线

采用Bingham模型对加入不同量镁铝尖晶石微粉的浇注料基质的剪切速率和切应力曲线的进行拟合，模拟方程的截距为屈服应力，斜率为(相对)塑性黏度,所得不同试样的的屈服应力和塑性黏度如表3所示。由表3可知，随着镁铝尖晶石微粉加入量的增多,α-Al₂0₃微粉加入量的减少，浇注料基质的屈服应力不断升高。克服屈服应力后，基质开始流动的塑性粘后度差异较小。

表3 不同试样的屈服应力值和塑性粘度值

图2为加入不同量的镁铝尖晶石微粉的氧化镁尖晶石浇注料基质的剪切速率和黏度之间的关系图。由图可知,低剪切速率下试样黏度均随剪切速率的增加而降低,0~20S⁻¹剪切速率之间为试样黏度下降最快的区间，高于40S⁻¹剪切速率后试样黏度接近恒定值。因此,试样均具有流动开始后黏度变化不明显的特征。这与Bingham模型的剪切速率和黏度的特征相符,进一步证实了试样为Bingham型流体。

图2 不同试样的剪切速率-黏度曲线

理想的Bingham流体应该具有高的固相含量且内部颗粒大小均勻，本实验中氧化镁-尖晶石浇注料基质由于颗粒大小不均勻，颗粒表面结构的作用使流变曲线偏离直线，呈近线性的关系。其流变特征为:在外力不超过屈服应力时不流动;当超过屈服应力后，浆体与壁面接触处的结构先遭到到破坏;随着剪切速率的逐步升高，浆体结构逐步破坏，其黏度也逐渐变小，此时剪切速率和黏度曲线呈现曲线变化趋势;剪切速率进一步增大时,浆体内部的结构破坏，形成较稳定的层流，剪切速率和黏度曲线接近直线，有较为稳定的塑性黏度值。活性镁铝尖晶石微粉加入量越大，对浇注料基质部分的填充作用越好，其结构越稳定，破换结构需要的屈服应力越大。

2.2 时间对氧化镁-尖晶石浇注料基质流变特性的影响

在恒定剪切速率的条件下,研究了时间对氧化镁-尖晶石浇注料基质流变特性的影响。图3为400S⁻¹的剪切速率下，加入不同氧化镁尖晶石微粉的浇注料基质黏度随时间的变化关系图。由图可知，镁铝尖晶石微粉加入2%(w)时，试样先剪切变稀后黏度保持不变;其加入4%(w)时，随着时间增加试样黏度逐渐增大，100s后试样黏度出现上下波动的现象;其加入6%(w)时，试样黏度呈上下波动状态。这表明:氧化镁-尖晶石浇注料基质中镁铝尖晶石微粉加入量越多，其黏度随时间的变化曲线越容易波动。

图3 不同试样的黏度-时间曲线

对于镁铝尖晶石微粉含量为6%(w)的试样而言，其黏度-时间曲线出现波动的原因是由于实验所用的镁铝尖晶石微粉是一种由烧结法合成的活性镁铝尖晶石微粉,其中含有少量游离的Al₂0₃和MgO,当镁铝尖晶石微粉含量增加时，游离MgO的量也随之增多，从而促进了浇注料结合剂ρ-Al₂0₃的固化。试样固化程度越高，浇注料基质内部中越容易形成空隙，使得其运动特征出现不连续性，即为上下波动状况。因此,浇注料中镁铝尖晶石微粉的加入量不宜超过6%(w)。

结论

氧化镁-尖晶石浇注料的基质具有近Bingham流体的特征，随着镁铝尖晶石微粉加入量的增多，其屈服应力不断升高，其黏度随时间的变化曲线越容易波动,浇注料中镁铝尖晶石微粉的加入量不宜超过6%(w)。