摘要
镁钙质耐火材料具有耐火度高、抗热震性良好、抗熔渣侵蚀性能优良、热力学性质稳定且原料价廉、储量丰富等特点，在钢铁冶炼的过程中受到了重点关注。但是由于镁钙质耐火材料存在不易烧结，以及原料中SiO2、Al2O3等杂质高温下形成低熔相降低抗熔渣渗透能力等问题，影响了其推广与应用。针对以上问题,本文通过引入含SrO（BaO）添加剂，在研究与镁钙质材料中MgO、CaO固溶,以及与原料中主要杂质反应行为的基础上，探讨了其对耐火材料物相组成、显微结构、力学性能与抗渣性能等方面的影响规律。论文取得了以下研究结论: （1）针对镁钙材料所使用的原料中含有的SiO2等杂质，分别引入了 SrCO3、BaCO3,研究了其对材料物相组成与显微结构的影响。热处理（1600℃)过程中,SrO（BaO）能够固溶进MgO、CaO的晶胞形成固溶体，并且与原料中的SiO2杂质反应形成复杂硅酸盐物相。由于固溶体的形成，导致MgO、CaO的晶格畸变，从而提高了材料的烧结活性;热处理过程中形成的复杂硅酸盐物相，具有促进材料烧结的作用，有利于提高材料的致密度。 （2）针对镁钙材料所使用的原料中含有的Al2O3等杂质，通过低温固相法预合成了铝酸锶（钡）前驱体作为添加剂，研究其对材料物相组成与显微结构的影响。经1600℃热处理，含SrO与BaO两个系列材料中生成的物相，除了 Ca3Al2O6,分别生成了 Ca1.97Sr1.03Al2O6和BaAl2O4。生成的铝酸盐主要存在于主晶相颗粒之间的孔隙中，在填充孔隙的同时，有利于促进物质扩散，协同提高了材料的致密度。控制铝酸盐前驱体的引入量（＜5mol.％）,在调节形成的铝酸盐填充孔隙状态的同时，结合其对材料烧结的促进作用，提高了所制备镁钙质材料的力学性能。 （3）对镁钙质耐火材料烧结行为研究表明，适量SrO（BaO）的引入，分别在材料中形成了 Ca3（Fe,Al）（SiO4）3、Sr3Fe2O7及Ba1.55Ca0.45SiO4等物相，在填充材料中孔隙的同时，促进了烧结致密化、提高了耐火材料的力学性能。对两种添加剂而言，引入量的增加表现出不同的作用规律:较高含量含SrO添加剂的引入（＞6wt.％）,生成的大量Sr3Fe2O7无法有效填充颗粒间孔隙，阻碍热处理过程中物质的扩散，不利于材料致密性和力学性能的进一步提高;含BaO添加剂引入量的增加(实验研究的含量范围)，生成的Ba1.55Ca0.45SiO4始终填充在颗粒之间的孔隙中，因而有利于改善耐火材料的致密性与力学性能。 (4)对镁钙质耐火材料抗渣侵蚀性能研究表明，所制备耐火材料抗碱性熔炼渣的侵蚀性能较高。含SrO(BaO)添加剂的引入，在耐火材料的熔渣渗透区域中分别形成了 Sr3Al2O6、Ba1.3Ca0.7SiO4等物相，调控耐火材料-熔渣界面结构的同时，改变了界面附近熔渣的成分与粘度，能够抑制熔渣对耐火材料的渗透。但是，由于在抗渣侵蚀过程中形成物相的差异，导致两种系列耐火材料抗熔渣渗透能力表现不同:较高含量含SrO添加剂的引入(＞6wt.％),在抗渣实验过程中形成的物相熔点较低，反而降低了耐火材料的抗熔渣渗透能力;BaO在耐火材料与熔渣界面形成的高熔点物相，阻碍了熔渣向耐火材料内部的持续渗透。
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