樂山電熔鎂砂加入量對鋼包透氣磚的性能影響有哪些？
發(fā)表時間：2023-10-24 訪問量：6369樂山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樂山不定型耐火材料優(yōu)質(zhì)材質(zhì)。
配方設(shè)計
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)過不同溫度燒結(jié)分析了電熔鎂砂微粉的加入量對透氣磚性能的影響。
實驗結(jié)果及討論
01 電熔鎂砂微粉對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，體積密度先增加后呈下降趨勢。澆注料分別經(jīng)過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，當(dāng)電熔鎂砂加入量為5%時致密度出現(xiàn)更佳值。
主要原因是：經(jīng)過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5%時，生成過多的鎂鋁尖晶石，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，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 電熔鎂砂微粉對線變化率的影響 由圖3可知，澆注料經(jīng)過高溫處理后，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，試樣出現(xiàn)收縮現(xiàn)象，因為在1100℃時，試樣內(nèi)部的水化產(chǎn)物將會澆注時所結(jié)合的水分進(jìn)而產(chǎn)生收縮，此時試樣中的鎂鋁尖晶石剛剛開始發(fā)生反應(yīng)，該過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)度無明顯變化;經(jīng)過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，常溫強(qiáng)度均達(dá)到更大值;根據(jù)加熱溫度的增加，單個試樣的常溫強(qiáng)度也顯現(xiàn)為不斷提高的趨勢。 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提高試樣強(qiáng)度，還能通過促進(jìn)試樣的充分燒結(jié)來增加試樣強(qiáng)度;當(dāng)基質(zhì)中的鎂鋁尖晶石達(dá)到一定數(shù)量時，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 電熔鎂砂微粉對抗渣性的影響 從上文電熔鎂砂微粉加入量對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，試樣的綜合性能更佳。 通過靜態(tài)坩堝法對檢測的試樣進(jìn)行抗渣性實驗。試樣經(jīng)過抗渣檢測后的切面如圖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，鋼渣相對能夠很容易的對試樣進(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)相對致密，抵抗渣侵蝕能力較強(qiáng)，渣滲透程度相對較弱，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。這主要是因為電熔鎂砂微粉的加入，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，抗渣侵蝕性也會降低。
