鄂州電熔鎂砂加入量對(duì)鋼包透氣磚的性能影響有哪些？
發(fā)表時(shí)間：2023-10-24 訪問(wèn)量：11155鄂州電熔鎂砂是由菱鎂石或燒結(jié)鎂砂在電弧爐中經(jīng)2500℃的高溫熔融而制成的。電熔鎂砂包含的主晶相為方鎂石，在結(jié)構(gòu)中粗大的方鎂石晶粒彼此之間緊密排列，具有較高的純度，顆粒間的結(jié)構(gòu)相對(duì)很穩(wěn)固，具有較強(qiáng)的抗渣性和抗熱震性，目前作為含碳不燒磚和鄂州不定型耐火材料優(yōu)質(zhì)材質(zhì)。
配方設(shè)計(jì)
本文根據(jù)氧化鎂的加入量初步設(shè)定四組方案且加入量依次為3%、4%、5%、6%，記為F1、F2、F3、F4，經(jīng)過(guò)不同溫度燒結(jié)分析了電熔鎂砂微粉的加入量對(duì)透氣磚性能的影響。
實(shí)驗(yàn)結(jié)果及討論
01 電熔鎂砂微粉對(duì)顯氣孔率和體積密度的影響 圖1和圖2依次為試樣中加入電熔鎂砂110℃，1100℃，1550℃高溫?zé)Y(jié)后試樣致密度的效果圖。根據(jù)圖1和圖2可知：試樣經(jīng)過(guò)烘箱110℃干燥24h后，由于電熔鎂砂的引入量在不斷的提高，試樣顯氣孔率呈先降低后增加的趨勢(shì)，體積密度先增加后呈下降趨勢(shì)。澆注料分別經(jīng)過(guò)1100℃×4h和1550℃×4h高溫?zé)Y(jié)后，試樣的氣孔率隨著電熔鎂砂加入量的增加呈現(xiàn)先降低后升高的趨勢(shì)，當(dāng)電熔鎂砂加入量為5%時(shí)致密度出現(xiàn)更佳值。
主要原因是：經(jīng)過(guò)1100℃×4h熱處理后，澆注料中不斷的增加電熔鎂砂微粉引入量，此時(shí)澆注料使基質(zhì)中的活性α-Al2O3和電熔鎂砂微粉中的MgO發(fā)生不同程度的反應(yīng)并且形成一定數(shù)量的鎂鋁尖晶石，此反應(yīng)產(chǎn)生一定的體積膨脹，使骨料與基質(zhì)間的氣孔減少并且加強(qiáng)基質(zhì)間的結(jié)合程度，并隨著電熔鎂砂微粉加入量的增多，氣孔率降低，體積密度增加;當(dāng)電熔鎂砂加入量超過(guò)5%時(shí)，生成過(guò)多的鎂鋁尖晶石，試樣中由體積膨脹所形成的細(xì)小裂紋轉(zhuǎn)變成毀壞性裂紋，使試樣內(nèi)部組織變得不緊致，由于毀壞性裂紋的增多，結(jié)構(gòu)中的孔隙明顯增加，從而試樣的顯氣孔率不斷的升高，體積密度不斷的減小。1550℃×4h熱處理后，試樣基質(zhì)中生成的適量鎂鋁尖晶石所形成一定的體積膨脹提高了試樣組織結(jié)構(gòu)的致密度;當(dāng)試樣基質(zhì)中鎂鋁尖晶石生成量達(dá)到一定數(shù)量時(shí)，反應(yīng)膨脹產(chǎn)生的微裂紋轉(zhuǎn)變成毀壞性裂紋，降低試樣基質(zhì)間的結(jié)合程度。
02 電熔鎂砂微粉對(duì)線變化率的影響 由圖3可知，澆注料經(jīng)過(guò)高溫處理后，隨著電熔鎂砂加入量的增加，線變化率也隨之增加，不過(guò)增大的幅度不是十分明顯。由1100℃溫度處理后試樣剛加入電熔鎂砂微粉時(shí)，試樣出現(xiàn)收縮現(xiàn)象，因?yàn)樵?100℃時(shí)，試樣內(nèi)部的水化產(chǎn)物將會(huì)澆注時(shí)所結(jié)合的水分進(jìn)而產(chǎn)生收縮，此時(shí)試樣中的鎂鋁尖晶石剛剛開(kāi)始發(fā)生反應(yīng)，該過(guò)程所形成的體積膨脹不能抵消收縮所產(chǎn)生的收縮效應(yīng)。 03 電熔鎂砂微粉對(duì)常溫強(qiáng)度的影響 圖4依次試樣中電熔鎂砂的引入量在110℃，1100℃，1550℃高溫?zé)Y(jié)后常溫強(qiáng)度的效果圖。 從圖4可以看出：經(jīng)過(guò)110℃×24h烘干后，隨著電熔鎂砂微粉的加入量提高，常溫強(qiáng)度無(wú)明顯變化;經(jīng)過(guò)1100℃×4h和1550℃×4h熱處理后，隨著電熔鎂砂微粉加入量的提高，試樣的常溫耐壓強(qiáng)度和常溫抗折強(qiáng)度都是先逐漸提高后降低的，試樣在電熔鎂砂加入量為5%時(shí)，常溫強(qiáng)度均達(dá)到更大值;根據(jù)加熱溫度的增加，單個(gè)試樣的常溫強(qiáng)度也顯現(xiàn)為不斷提高的趨勢(shì)。 主要原因是：1550℃×4h熱處理后，試樣基質(zhì)中生成的鎂鋁尖晶石不僅能產(chǎn)生一定的體積膨脹來(lái)提高試樣強(qiáng)度，還能通過(guò)促進(jìn)試樣的充分燒結(jié)來(lái)增加試樣強(qiáng)度;當(dāng)基質(zhì)中的鎂鋁尖晶石達(dá)到一定數(shù)量時(shí)，使膨脹形成的微裂紋轉(zhuǎn)變成毀壞性裂紋，因此使試樣的內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)不緊致，致密性不斷的下降，導(dǎo)致試樣的常溫強(qiáng)度不斷的減小。 04 電熔鎂砂微粉對(duì)抗渣性的影響 從上文電熔鎂砂微粉加入量對(duì)電熔鋁鎂鉻透氣磚的常溫物理性能上看，當(dāng)加入量為5%時(shí)，試樣的綜合性能更佳。 通過(guò)靜態(tài)坩堝法對(duì)檢測(cè)的試樣進(jìn)行抗渣性實(shí)驗(yàn)。試樣經(jīng)過(guò)抗渣檢測(cè)后的切面如圖5。圖5中F1、F2、F3、F4分別表示電熔鎂砂加入量為3%、4%、5%、6%試樣的剖面照片。 從圖5可以看出：F1、F2試樣氣孔數(shù)量較多，結(jié)構(gòu)不夠致密，鋼渣相對(duì)能夠很容易的對(duì)試樣進(jìn)行侵蝕，其內(nèi)部存在氣孔的數(shù)量和氣孔的孔徑使得其渣侵蝕較為嚴(yán)重，能夠看出侵蝕深度、底部和側(cè)面的滲透深度均比較大，試樣抗渣侵蝕性差。F3、F4試樣氣孔較少，結(jié)構(gòu)相對(duì)致密，抵抗渣侵蝕能力較強(qiáng)，渣滲透程度相對(duì)較弱，試樣抗渣侵蝕性較好。 從圖5中可以看出F3、F4試樣被侵蝕程度較小，為了進(jìn)一步分析試樣抗渣性的好壞，結(jié)合圖6試樣F3、F4原磚層與過(guò)渡層結(jié)合部位的SEM照片可以看出：圖中紅線表示鋼渣侵蝕的大致深度，F(xiàn)3試樣中渣侵蝕的位置相比于F4試樣淺，試樣的抗渣性較好。這主要是因?yàn)殡娙坻V砂微粉的加入，使基質(zhì)中產(chǎn)生了一定數(shù)量的鎂鋁鉻尖晶石，基質(zhì)將產(chǎn)生一定的體積膨脹，使試樣的組織結(jié)構(gòu)穩(wěn)固，隨著電熔鎂砂微粉加入量的提高，試樣的致密程度逐漸增加，抗鋼渣的滲透能力也將不斷的提高。繼續(xù)加入電熔鎂砂微粉，生成的尖晶石量過(guò)多，造成孔隙的形成，致使試樣組織結(jié)構(gòu)不牢固，抗渣滲透能力大幅度下降，抗渣侵蝕性也會(huì)降低。
