摘要:
Alphabond是一种水合氧化铝，它是一种用于无水泥浇注料的结合剂, 这类浇注料被用于钢包和其他场合。这种无氧化钙的水硬结合剂始于二十世纪九十年代，最近几年开始广泛使用。尽管Alphabond在可工作时间，凝固时间，需水量和流动性上与高纯铝酸钙水泥浇注料性能相近，但是它在应用过程中所表现出的独特的特性特别值得关注。总体来说，使用Alphabond的致密浇注料需要延长混合时间从而完全“浸润”。本文提到的是一种新型的改良Alphabond结合剂，与水泥结合浇注料相比，它显著地减少了混合差异。与通常的低水泥浇注料比较，它将混合至完全“浸润”的时间缩短到了大约120秒。本文同时还研究了Alphabond浇注料与水泥浇注料在干燥性能上的差异。本文还讨论了无氧化钙Alphabond尖晶石形成的浇注料的优异的热态性能。 双人雨披
介绍
近些年来，众多刊物和论文[1-9]都证明：采用水合氧化铝结合剂作为铝酸钙水泥的高级替代品之后，
无氧化钙的高性能浇注料越来越引起人们的兴趣，应用也越来越广泛。低水泥（LC）或者超低水泥（ULC）浇注料的主要优点是提升了抗渣性和热性能以及良好的使用性能（特种耐火材料内衬不能含有CaO）。
使用水合氧化铝结合剂的缺点有：达到浸润需要更长的混合时间，同时有可能加入过量的水。这种情况使得采用水合氧化铝结合的浇注料最好在生产地制作成预制件，而不是在现场进行施工。例如，整体钢包内衬用浇注料需要快速混合，甚至需要在现场安装时连续混合。
本文所述的是最新型的水合氧化铝浇注料Alphabond 500, 该种产品消除了麻烦且耗时的与浸润时间相关的混合过程。
Alphabond 300和Alphabond 500的典型数据
表1所示为Alphabond 300和Alphabond 500的化学成份及颗粒尺寸分布。与Alphabond 300相比，新型的Alphabond 500的灼减（LOI）更高，并且改良了颗粒尺寸分布。
表1 Alphabond300和Alphabond500的典型产品数据
为了控制分散和凝固行为，在产品中以专利配方工艺加入了高性能添加剂，导致Alphabond 500的灼减比较高。改良后的颗粒尺寸分布为浸润时间的进一步改进作出了贡献。表1是沉降图5100和Microtrac VSR的数据。对于相同试样的d50和d90的偏差是由沉降或激光衍射的偏差造成的，同时由特殊仪器软件所建立的相对应的运算法则也可能造成这种偏差。即使Microtrac VSP比沉降5100测出的
颗粒尺寸分布粗，但是由于激光颗粒测量仪Microtrac VSP能在较短的时间内给出精确的可重复的结果，它仍是确保质量的首选设备。图1采用Mictrotrac VSP根据相对重量测量了Alphabond 300和Alphabond 500的颗粒尺寸分布。新型的Alphabond 500的细粉比例较低，但是最大颗粒尺寸却可与Alphabond 300匹敌。上述的添加剂Alphabond 300产品的颗粒尺寸分布也能改良到含新型添加剂的Alphabond 500的范围内。
图1 用Microtrac VSP测定的Alphabond 300和Alphabond 500的颗粒尺寸分布
浸润时间的定义与测量
浸润时间是指从加入水到耐火浇注料均匀润湿的时间。在混合过程中会出现以下典型结果：
灰尘和碎片消失。
粗粒级变的明显。
减少噪音，依靠混合和混合器的设计。
形成直径约8mm的干燥球团。
这些球团成簇或成块，表面有光泽。
当这些结块的表面变的有光泽的时候，该混合物浸润均匀，这就是通常所说的浸润时间的终点。
图2所示为浇注料在一个普通实验室用混合器中达到浸润终点的状态。
图2 实验室搅拌器内浇注料的润湿时间终止点
使用Alphabond 300和500的混合情况
配制自流浇注料SFL AB 300和SFL AB 500用来比较Alphabond 300和Alphabond 500. 表2列出了原材
料、配方、自流性能、浸润时间和物理数据。所有的试验用混合物均采用Hobart A200式行星搅拌机在以速度分级1在20℃室温条件下分批制成5kg的干燥料，转动器的搅拌速度为50rpm。
表2 含Alphabond 300和Alphabond 500的浇注料的成分及其在自流试验中的性质
由于新型的Alphabond 500混合有分散剂和凝结剂，因此，只要Alphabond 500的含量大于或等于3％时，不需要加入其他的添加剂。盖型螺母>水培鱼缸
测量自流值所使用的方法是由Kriechbaum等人详细描述过的[10]。自流值试验用测量锥下部直径为100mm，上部直径为70mm，高度为80mm。
当Alphabond 300的浇注料加入分散剂ADS3和ADW1之后，其自流值与Alphabond 500的浇注料相当。
浸润时间根据上述方法测定。与使用Alphabond 300相比，使用Alphabond 500使浸润时间显著节省了大约50％，约为100-140秒。在试验条件下，这与使用先进的LC或者ULC 浇注料所使用的80-120秒的范围相近。
EXO最大值是凝固过程中达到最高温度所用时间，该值仅说明在超过30小时后出现了一个小的峰顶，这是使用水合结合剂的浇注料的典型特征，Vance和Moody曾描述过这一特征[1]。然而，Alphabond浇注料的凝固不能采用这种方法进行测量。混合物在3小时后在20℃室温下硬化，这一点可通过手工试验验证。
Colle等人[9]采用更先进的超声波方法来测试水合氧化铝结合浇注料的凝结特性。随着时间的变化，一
种电子仪器探测到了超声波脉冲的传播速率发生了改变，这种改变与浇注料的硬化相对应。Colle等人观察出与低水泥浇注料相比，Alphabond浇注料的凝结时间对温度的依赖要明显的低。然而对于低水泥浇注料来说，其凝固时间从25℃时的大约135分钟提高到了5℃时的730分钟，而Alphabond浇注料在25℃、20℃和15℃则无明显变化（约为40分钟），在5℃时则变为约90分钟。Alphabond混合物在低温下的优良凝固性对于现场施工非常有意义，现场条件总是不像预制件的生产条件那样可控。
Alphabond 300和Alphabond 500试验料的体积密度和机械强度水平相当（表2）。永久线变化在1500℃下也相同。电容式料位计
Alphabond浇注料的干燥性能
Vance和Moody[1]建议在水合氧化铝结合浇注料的干燥过程中要特别注意试料的崩裂。
在将SFL AB 500改良为含5％的CA-14 S的SFL CA-14/5（氧化铝含量为70％铝酸钙水泥代替作为结合剂）之后，对比氧化铝结合和水泥结合浇注料的干燥性能。两种浇注料中都加入由0.75％的ADS 3和0.25％的ADW 1 组成的1％的分散氧化铝和4.5％的混合水。为了保持类似的颗粒尺寸分布，SFL AB 500中的10％的尺寸为0-0.045mm的板状刚玉T-60/T-64减少到了8％。
为了研究干燥性能，在德国的DIFK/Bonn进行了下列试验：铸造一些小的立方体（40×40×40），其中
心连着一根热电偶线。在室温下养护24小时后，用托盘将这些立方体放入一个特殊设计的炉内，并将他们和一个外部的天平连接。以1℃/min的速度（这种厚度的不定形内衬通常所采用的适当的干燥速度）加热炉子。随着温度的增加持续的测量其质量损失。
图3所示为低水泥浇注料和Alphabond浇注料从室温到800℃的干燥记录。将总质量损失用100%表示。我们可以明显地发现，含有Alphabond的混合物的干燥性能与水泥结合浇注料的性能不同。很明显应特别关注水合氧化铝浇注料在低温下的性能。在100℃时，Alphabond浇注料的初始湿度损失了50%，而LCC只损失了30%。在200℃时，Alphabond 浇注料几乎完全干燥，干燥率近90%，而LCC的质量损失只有75%。由于水分散失速度过快，而且水合氧化铝浇注料的渗透性较低，因此在早期使用过程中出现了崩裂现象。
图3 比较铝酸钙水泥结合浇注料与Alphabond 500结合浇注料的干燥温度但在过去的几年内进行了大量
纯铝酸钙水泥的干燥和烧成试验，并且现在已经有合适的设备来解决水合结合的整体内衬的干燥问题。
Alphabond 500尖晶石浇注料的热性能
目前水合氧化铝结合剂主要用于生产预制件。新型的Alphabond 500浇注料在浸润性能和混合时间上有很大提高，它在现场施工方面很有潜力。
假肢安装采用镁铝尖晶石制造浇注料以提高抗渣性和热性能是一种趋势，人们根据这一趋势研究现场用整体钢包衬。
选择试验用浇注料SFL SP/CAC和SFL SP/AB进行物理性能的对比，尤其要注意在水泥结合体系和无水泥体系中二者热性能的差异。
表3所示为混合物的配方：二者都采用板状刚玉T-60/T-64作为粗颗粒，细粉中的富铝尖晶石AR 78尺寸为0.5mm，此外还有煅烧和活性氧化铝，MgO细粉和硅灰。SFL SP/CAC 采用2.5%CA-14 S铝酸钙水泥作为超低水泥浇注料，并加入1%的分散氧化铝结合剂；而SFL SP/AB则含有3%的Alphabond 500和混合结合剂。二者的加水量均为5%。在室温20℃条件下硬化2.5小时。在1500℃下预烧5小时后，两种浇注料表现出类似的常温耐压强度、冷淬强度、体积密度和显气孔率。在较低的温度下，两种浇注料表现出了明显的差异。尤其是在1000℃下预烧5小时后，Alphabond浇注料表现出了典型的使用水合
氧化铝结合剂所产生的较明显的强度降低，因为陶瓷结合在1000℃以上才发挥作用，但是这种强度在可以接受的范围内。正如Vance和Moody以前所提到的，在110℃时形成氢氧化铝胶体导致Alphabond
浇注料的显气孔率降低。
表3 镁铝尖晶石自流超低水泥浇注料与Alphabond 500结合浇注料的化学成份及性能
需在镁铝尖晶石形成的浇注料中加入少量的硅灰（例如0.5％），从而解决由于Al2O3和MgO所造成的体积膨胀。所以LC或ULC尖晶石形成的浇注料中含有Al2O3、MgO、CaO 和SiO2等化学成分。
这些组分的熔融性质通过四元CaO-MgO-Al2O3-SiO2相图表现出来[13, 14]。理论上来说，按照上述的化学组分，SFL SP/CAC的熔融起始温度应低于1390℃，而SFL SP/AB则为1578℃。这个不同会通过水泥/无CaO尖晶石形成的浇注料的不断提高的热性能反应出来。
在DIFK/Bonn测试了1500℃下预烧5小时的试样的高温抗折强度和荷重软化温度。试验过程是按照DIN.EN 993-7对高温抗折强度和DIN.EN993-8对荷重软化温度的规定进行。在2MPa条件下， SFL SP/CAC和SFL SP/AB 具有相等的高温抗折强度，取5次测量的平
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