科学研究大家都知道，原材料的构成对资料的结构特征与特性有主要危害。此章工作中集中化对铝铬渣(ACS)开展了**化学构成、显微结构、**化学性能和热力学性能的综合性科学研究，棕刚玉为对比，以判断ACS做为防火原料的可行性分析。
1、铝铬渣基本性能的研究思路
较先剖析ACS的外貌，随后测量了ACS的基本上**化学特性，包含致相对密度(显孔隙率、颗料相对密度、吸水性和堆密度)的表现、结构力学性能(堆密度)的测量、ACS的物相构成、显微结构及其热力学性能(导热系数和线膨胀系数)的测量，较终开展了ACS的抗渣腐蚀热学仿真模拟科学研究。
2、铝铬渣基本性能科学研究的结论与探讨
2.1铝铬渣的外貌与**化学成分
为较为ACS性能的好坏，故与棕刚玉开展对比。图3.1为ACS和棕刚玉外型对比分析。由图1可看得出：ACS外型呈棕红色，颗粒物不规律，多呈类椭球状或块状，边沿不光滑，颗粒物表层出气孔较多，横断面有金属质感；棕刚玉外型呈深褐色，颗粒物外型不规律，多呈立方体状，边沿不光滑，颗粒物表层高密度且出气孔非常少。
选用ICP-AES电感耦合等离子发送光谱仪对棕刚玉和ACS的成分开展剖析，結果如表1所显示。由表1得知，ACS中Al2O3成分比棕刚玉的稍低，但**出了86%，Cr2O3占有率约为10%，Cr约为3%，ACS中碱土金属成分稍**棕刚玉。
2.2铝铬渣颗粒物相对密度与堆密度
颗粒物相对密度由原材料的体积密度、孔隙率及其吸水性来表现；原材料的堆密度则用真密度仪测量，結果如表2所显示。
由表2得知，棕刚玉的颗粒物体积密度和堆密度均略大ACS的，而显孔隙率和吸水性皆略低于ACS的。故从原料致相对密度上看，棕刚玉比ACS稍为高密度。但ACS的致相对密度仍达到《耐火材料标准汇编》中的灰黑色行业对高密度电熔管件钢玉的规范规定。
2.3铝铬渣的物相构成
图2为铝铬渣的XRD透射图普。由图2得知，ACS主晶相为Al2-xCrxO3(约占75%)、β-Al2O3(约占20%)、及其少许的SiO2、Ca2Fe2O5和CaAl4Si2O11。铝铬离子晶体是良好的防火物相，β-Al2O3在持续高温下不稳定会溶解变化为α-Al2O3，导致容积收拢，而SiO2、Ca2Fe2O5和CaAl4Si2O11都为低熔相。
图2铝铬渣的XRD图普
2.4铝铬渣的显微结构
图3为铝铬渣在扫描仪透射电镜下的显微结构及能谱分析。表3为图3中不一样物相的构成剖析結果。
因遭受试验标准的管束，没法激光切割出达到标准尺寸的条型试件，故无法用基本方式测量原料的颗粒物抗压强度，本科学研究根据引进测量原料扎坏率的方法[70]来表现原料的结构力学抗压强度。图4为在50kN工作压力下颗粒物的堆密度。由图4得知，ACS的颗粒物堆密度略大棕刚玉，表明ACS的结构力学抗压强度稍低于棕刚玉。
2.6铝铬渣的热力学性能
2.6.1铝铬渣的导热系数
导热系数为评定耐火保温材料热力学性能的重要主要参数之一。**化学成分、分子结构、显微结构、温度和体积密度危害着原材料导热系数。分子结构和**化学构成越繁杂，致相对密度越低，晶体越小，位错越多，导热系数越低。文中运用LFA467型热分析仪并根据激光器闪亮测定方法了25℃~900℃的导热系数。
图5为ACS在25℃~900℃内的导热系数。由图5得知，在25℃~900℃的温度范畴内，ACS的导热系数随温度的升高而降低，这也许是由于：在空气中，温度的上升使试件內部金属铬空气氧化并产生容积胀大，这会减少试件的出气孔直径，从而减少导热系数。除此之外，相关资料表明棕刚玉常温状态的导热系数38W/(mK)，这比ACS大，这是由于ACS的致相对密度比棕刚玉低，分子结构和**化学成分比棕刚玉更繁杂，故ACS的导热系数比棕刚玉的低。
2.6.2铝铬渣的热变形度及线膨胀系数
在耐火保温材料的服现役全过程中，随着温度的转变，原材料的容积会发生胀大或收拢，这可能降 ** 品的使用期限，故规定耐火保温材料具备一定的容积可靠性。文中运用高溫胀大仪对ACS的线膨胀系数和热变形率开展了测量，为此点评ACS的热变形性能。
图6为ACS的热膨胀率和线膨胀系数。由图6得知，ACS的含水率在加热历程中整体呈线形增长的趋势，即**低温段(0℃~400℃)迟缓升高，中温段(400℃~1000℃)较快上升，高溫段(1000℃~1300℃)速度与中温段一样地升高，但在1300℃~1400℃温度范畴内变轻缓。线膨胀系数在加热历程中的变动状况与热变形率各有不同，**低温段(0℃~400℃)迟缓升高但稍有波动，中温段(400℃~1000℃)较快升高但稍有波动，高溫段(1000℃~1100℃)加速升高，但在1100℃~1300℃温度范畴内变轻缓，1300℃~1400℃又稍有升高。需注意到，ACS在1400℃下的线膨胀系数为7.9×10-6(℃-1)，相对于同温度下的尖晶的7.7×10-6(℃-1)略高，但比钢玉的8.8×10-6(℃-1)稍低。
2.7铝铬渣的抗渣腐蚀热学仿真模拟
炼铁高炉铁沟耐火浇注料的服现役時间与本身对铁屑腐蚀的抵抗力紧密相连，若想将ACS运用到炼铁高炉出铁沟耐火浇注料中，务必对ACS抗渣腐蚀性能开展点评。有鉴于此，这节选用热学计算软件Factsage6.2对ACS在1500℃下抗渣腐蚀开展了热学仿真模拟，以期在热学方面上，掌握铁屑对ACS的腐蚀全过程，并且为ACS在铁沟耐火浇注料中的运用给予理论来源。
仿真模拟应用热学APPFactsage6.2中的Equilib控制模块，采用Fact5.3和FToxid数据库查询，选择ACS和炼铁高炉铁屑做为研究对象(**化学成分见表4)开展仿真模拟。模拟方式与参考文献中的一致，将反映关联界定为：
式中A:反映率；L:炼铁高炉铁屑；R:耐火保温材料。数值模拟时，设定的反映温度为1500℃，且不考虑到管理体系中有成分蒸发，反映管理体系的气体压强设置为1atm。图7是反映率的实体模型。
图8为铁屑腐蚀铝铬渣时，反映率与渣-耐火保温材料管理体系中各物相成分及管理体系中的金属氧化物成分的关系图。由图8得知，针对ACS而言，当<0.1时，系统软件中仅有高效液相存有，高效液相成份关键以Al2O3、CaO、Na2O、Fe2O3及其MgO为主导，则表明在这里地区中耐火保温材料立即融解于渣液，并且渣中的Al2O3还未达饱和状态；从=0.1逐渐，ACS中的β-Al2O3及其别的残渣正离子持续向渣液中融解，钙长石和钠长石在高效液相中转化成并进行析出，而高效液相中Al2O3和SiO2的含量持续提升，高效液相黏度扩大；从0.3到0.5才行，高效液相中的Al2O3与CaO反映转化成CA6，与MgO反映转化成MgAl2O4，因为六铝酸钙和镁铝尖晶的转化成；
在=0.5时，六铝酸钙和镁铝尖晶产生量做到较大，这时高效液相成分及其高效液相中CaO和MgO成分逐渐降低，Al2O3先提升后降低，SiO2提升，高效液相黏度提升；从0.5再次增加到1的环节中，因为镁黄大理岩逐渐转化成并慢慢提升，这进一步使用了高效液相中一部分Al2O3和MgO，也促使钙长石、钠长石、CA6和MgAl2O4逐渐溶解；Na2O、Fe2O3及其MgO在高效液相里所占百分数基本上保持不变，Al2O3再次提升，Na2O与CaO所占百分数也再次提升，在这里地区中高效液相黏度慢慢减少，成分有所增加。除此之外，在整个过程中Cr2O3成分较低，表明Al2-xCrxO3遭受炼铁高炉铁屑腐蚀比较轻，而β-Al2O3被腐蚀消失殆尽。
2.8铝铬渣的应用性能
耐火保温材料的耐火性为耐火保温材料在无承载力的标准下抵挡高溫而不融化的*特特性，是一个评定耐火保温材料承受高溫工作能力的主要技术参数之一。文中根据行业标准GB/T7322-2007对将由总体目标耐火保温材料所制取的实验锥和已经知道耐火性的规范温度测量锥一并栽入**型锥台子上，于规范所定标准下提温，根据比较实验锥与规范温度测量锥二者弯倒状况表现实验锥的耐火性。按规范检测ACS的耐火性**过1790，合乎防火原料的运用规定。
3总结
此章关键对铝铬渣做为防火原料时的基本性能指标值开展了试验室的检测剖析和点评，ACS中的Al2O3成分**出80wt%，其体积密度3.10g/cm3以上，吸水性较低(低于4.5%);XRD图普表明，ACS中关键物相为Al2-xCrxO3(约占75%)和β-Al2O3(约占20%);其颗粒物抗压强度略低棕刚玉;常温下导热系数为4.91w/mK小于棕刚玉的(6.5w/mK)，而且随温度的上升，导热系数减少;线膨胀系数略低棕刚玉，而且随温度的增高而上升;耐火性高过1790℃;抗渣热学数值模拟表明：ACS中的Al2-xCrxO3抗渣性能较优良，而这其中的遭受β-Al2O3铁屑比较严重的腐蚀。
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