1、前言概述

　　高性能刚玉-尖晶石浇注料在精炼钢包内衬上的使用也越来越广泛，这得益于该浇注料具备纯度高、强度高、耐磨性能好、抗渣性能优异等优点。为了提高该浇注料的上述性能，耐火材料工作者在其中添加了微粉或者超微粉。然而，微粉的加入提高了浇注料的致密度，但气孔通道的填充使得浇注料在升温烘烤过程中水蒸气不易排出，导致高性能刚玉-尖晶石浇注料在烘烤过程中常出现爆裂现象，尤其是整体施工的衬体和大型预制件。

　　（金属铝粉）

　　高性能浇注料抗爆裂性能较差主要有以下原因：一是加入的微粉填充较多微小气孔，浇注料透气性能降低，水蒸气的排出受阻;二是微粉引入后并未形成一般水泥水化物，而形成凝胶或钙铝硅水化物，其在300℃以下脱水缓慢，难以形成排气通道，而在300℃以上急剧脱水，释放大量水蒸气，造成内部压力急剧增大，当压力超过水化物所提供的极限强度时，就会导致浇注料的爆裂破坏。

　　金属铝粉加入到水泥结合浇注料中可提高其透气性，改善其抗爆裂性能，但其仅从金属铝粉与水反应的发气量、发起速率等角度进行了分析。

　　2、金属铝粉对浇注料抗爆裂性能影响

　　随着铝粉加入量的增加，刚玉尖晶石浇注料试样的抗爆裂温度呈现先升高后降低的趋势，说明金属铝粉可提高刚玉尖晶石浇注料的抗爆裂性能，但当其加入量大于0.075%时，浇注料的抗爆裂性能反而会降低。

　　3、金属铝粉对试样透气性的影响

　　随着金属铝粉加入量的增大，浇注料透气度呈先显著增大，后缓慢增大，最后下降的趋势。金属铝粉加入量超过0.075%之后，透气度基本上不再增大，甚至略有减小;这与浇注料抗爆裂温度随铝粉加入的变化趋势具有高度的吻合性。由此说明透气度是抗爆裂性的敏感影响因素，提高透气性是解决浇注料烘烤爆裂的关键。

　　4、金属铝粉对试样气孔影响

　　浇注料中金属铝粉的引入显著改变了其孔径分布。经110℃烘干处理后，中位径随着金属铝粉含量的增加而稳步增大，而当铝粉含量高于0.075%时，试样气孔的中位径大幅增大。这是由于试样经110℃烘干处理，仅仅是铝酸钙水泥水化产物的脱水过程，各组分尤其是基质部分颗粒之间只是简单的物理堆积，金属铝粉的引入则与水反应生成H2造成较多气孔，从而使得试样的中位径增大;当铝粉含量高于0.075%时，产生的气体数量很大，发生气孔聚集，即部分小气孔集聚成大气孔，使中位径大幅增大。

　　浇注料中水蒸气的逸散机制可采用湍流模型进行描述。模型认为，浇注料中大气孔之间是由微气孔连接起来的，且从气孔连接部的微气孔流出的水蒸气流在大气孔内完全变成无方向的涡流。

　　5、金属铝粉对试样的硬化过程影响

　　将加入不同量金属铝粉的浇注料加水搅拌后在20℃恒温箱中放置900min，采用自动测温仪测量浇注料温度，以衡量金属铝粉对浇注料中水泥水化过程的影响。

　　与不加金属铝粉相比，添加金属铝粉的试样的放热峰均有所提前，且随着金属铝粉加入量的增大，浇注料的放热峰稳步前移，说明铝粉对水泥水化有促进作用。金属铝粉加入量分别为0.075%和0.100%的试样，其放热峰的时间相差很大，说明当加入量高于0.075%时，铝粉对水泥水化的促进作用显著提高。

　　铝粉发挥抗爆裂作用的主要机理在于：金属铝粉与水反应生成H2，H2排出时形成贯通气孔，提高了试样的透气度，为试样温度提高时水泥水化产物脱水产生的水蒸气排出提供通道。众所周知，只有当H2排出过程与浇注料硬化过程重合时才有利于形成通道。当铝粉加入量较少时，反应生成的H2已经排完，浇注料仍然具有良好的流动性，此时形成的通道再次被流动的基质阻塞，无法有效提高试样的透气度，发挥不了抗爆裂作用。当铝粉加入量过大时(如加入量≥0.100%)，铝粉未完全反应，而浇注料已经硬化，一部分铝粉继续反应生成的H2被封闭在浇注料中，烘烤过程中H2压力迅速上升，致使浇注料可能发生爆裂。因此，铝粉过量，反而会降低浇注料的抗爆裂性能。

　　6、试样的显微结构

　　添加金属铝粉后浇注料的气孔的数目均有显著增多。

　　随着铝粉加入量的增加，气孔的孔径也有增大的趋势。这是由于当铝粉加入量较大时，较短时间内铝粉与水发生反应生成较多的气体，这些气体在有浇注料粘性带来阻力作用下缓慢排出，在排出过程中发生聚集现象而使得气孔孔径增大。