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二氧化硅微粉對中頻爐堿性爐襯性能的影響
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廠(chǎng)家：二氧化硅微粉對中頻爐堿性爐襯性能的影響 日期：：2020-01-21 瀏覽次數： 231
中頻爐爐襯作為感應爐的重要組成部分，不但直接影響熔煉質(zhì)量，而且還影響生產(chǎn)成本。堿性爐襯具有抗堿性熔渣侵蝕的優(yōu)異性能，不污染鋼液，原料來(lái)源豐富，生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，使用方便等優(yōu)點(diǎn)。目前，以硼酸為燒結劑的堿性爐襯應用廣泛，但由于硼酸的強烈助熔作用，導致?tīng)t襯的使用壽命短、熔煉成本高。本試驗以二氧化硅微粉為燒結劑，利用其顆粒小、活性大、填???? 粉。該二氧化硅微粉是冶煉金屬硅或硅鐵時(shí)，產(chǎn)生的揮發(fā)性SiO或Si氣體遇空氣迅速氧化而成的非結晶相無(wú)定形圓球狀顆粒，表面較為光滑，粒度小于1 μm的占87%以上，平均粒徑在0.2~0.3 μm，比表面積為19.2 m2/g，活性高?；瘜W(xué)成分分析見(jiàn)表1。表1 原料化學(xué)分析結果
顆粒料與細粉料的質(zhì)量比為65∶35。加入2%~3%的水，以激發(fā)二氧化硅微粉的活性及防止施工時(shí)起灰。其中顆粒料為：5~3 mm，3~1 mm，1~0 mm三級顆粒級配；細粉料≤0.088 mm。燒結劑二氧化硅微粉的加入量
脫模后的試樣必須在110 ℃×24 h條件下進(jìn)行烘干， 以降低水分排出不當引起的試樣開(kāi)裂。 二氧化硅微粉屬非結晶相，在1 100 ℃會(huì )發(fā)生晶型 轉化，形成α-方石英，并伴隨著(zhù)體積膨脹，不利于材 料的致密化燒結；轉化形成的α-方石英沒(méi)有活性，起 不到活化燒結的作用。同時(shí)由于爐襯材料的長(cháng)期使用 溫度較高 （1 500~1 600 ℃），為了保證爐襯能形成合 理的三層結構，不發(fā)生過(guò)燒現象，本試驗將燒成條件定為1 450 ℃×3 h。而1 100 ℃×3 h下的燒結試驗可以評 價(jià)二氧化硅微粉的中溫熱處理的不利影響。 測定試樣熱處理后的抗壓強度和體積密度，以評 定試樣的結合性能和燒結性能。測定試樣熱處理前后 的線(xiàn)變化率，以評定試樣的高溫體積穩定性。
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在110 ℃×24 h條件下烘干時(shí)，當二氧化硅微粉加 入量小于5%時(shí)，由于二氧化硅微粉的顆粒小，分散性 好，可以填充顆粒與顆粒間的空隙[1]，這使材料顆粒堆 積的致密度逐漸提高，氣孔率減少，體積密度逐漸增 加 （圖1）；隨著(zhù)二氧化硅微粉加入量的增加，材料中的氣孔率逐漸減少，材料致密度逐漸增加，體積密度 就逐漸增大；當二氧化硅微粉加入量大于5%時(shí)，隨著(zhù) 二氧化硅微粉加入量的逐漸增多，二氧化硅微粉充填 空隙后出現過(guò)剩導致材料堆積致密度下降；同時(shí)大量 的二氧化硅微粉水化產(chǎn)物烘干后失去自由水和部分結 合水導致材料氣孔率逐漸增大 （圖2），從而使試樣的 體積密度逐漸減小。 在1 100 ℃×3 h條件下燒結，試樣體積密度普遍小 于110 ℃×24 h樣品的體積密度 （圖1），而氣孔率普遍 高于1 10 ℃×24 h樣品的 （圖2）。因為在1 100 ℃時(shí)， 由于燒成溫度低，試樣達不到燒結溫度，材料內部形 成的液相量少，不足以填充空隙以提高材料的致密度； 在此溫度下，試樣的主要變化是二氧化硅微粉水化產(chǎn) 物的完全脫水，二氧化硅微粉加入量越多，二氧化硅 微粉水化產(chǎn)物脫水引起氣孔率增加而導致體積密度減 小的影響就越強，故隨著(zhù)二氧化硅微粉加入量的增大， 試樣的體積密度呈減小的趨勢；同時(shí)作為結合劑的二 氧化硅超微粉在升溫過(guò)程中發(fā)生晶型轉化，引起試樣 體積膨脹[2]，體積密度變小。 在1 450 ℃×3 h條件下燒結，試樣體積密度普遍增 大 （圖1）。隨二氧化硅微粉加入量的增加，試樣體積 密度逐漸增大，氣孔率逐漸降低 （圖2）。在1 450 ℃ 下，鎂質(zhì)澆注料中的MgO和SiO2生成鎂橄欖石[3]，即： 2MgO+SiO2→2MgO·SiO2，這使材料燒結，體積收縮， 結構致密程度提高，體積密度增大。隨二氧化硅含量 的增加，2MgO·SiO2生成量逐漸增加，體積密度逐漸 增大，氣孔率逐漸降低。
顆粒料與細粉料的質(zhì)量比為65∶35。加入2%~3%的水，以激發(fā)二氧化硅微粉的活性及防止施工時(shí)起灰。其中顆粒料為：5~3 mm，3~1 mm，1~0 mm三級顆粒級配；細粉料≤0.088 mm。燒結劑二氧化硅微粉的加入量
脫模后的試樣必須在110 ℃×24 h條件下進(jìn)行烘干， 以降低水分排出不當引起的試樣開(kāi)裂。 二氧化硅微粉屬非結晶相，在1 100 ℃會(huì )發(fā)生晶型 轉化，形成α-方石英，并伴隨著(zhù)體積膨脹，不利于材 料的致密化燒結；轉化形成的α-方石英沒(méi)有活性，起 不到活化燒結的作用。同時(shí)由于爐襯材料的長(cháng)期使用 溫度較高 （1 500~1 600 ℃），為了保證爐襯能形成合 理的三層結構，不發(fā)生過(guò)燒現象，本試驗將燒成條件定為1 450 ℃×3 h。而1 100 ℃×3 h下的燒結試驗可以評 價(jià)二氧化硅微粉的中溫熱處理的不利影響。 測定試樣熱處理后的抗壓強度和體積密度，以評 定試樣的結合性能和燒結性能。測定試樣熱處理前后 的線(xiàn)變化率，以評定試樣的高溫體積穩定性。
?在110 ℃×24 h條件下烘干時(shí)，當二氧化硅微粉加 入量小于5%時(shí)，由于二氧化硅微粉的顆粒小，分散性 好，可以填充顆粒與顆粒間的空隙[1]，這使材料顆粒堆 積的致密度逐漸提高，氣孔率減少，體積密度逐漸增 加 （圖1）；隨著(zhù)二氧化硅微粉加入量的增加，材料中的氣孔率逐漸減少，材料致密度逐漸增加，體積密度 就逐漸增大；當二氧化硅微粉加入量大于5%時(shí)，隨著(zhù) 二氧化硅微粉加入量的逐漸增多，二氧化硅微粉充填 空隙后出現過(guò)剩導致材料堆積致密度下降；同時(shí)大量 的二氧化硅微粉水化產(chǎn)物烘干后失去自由水和部分結 合水導致材料氣孔率逐漸增大 （圖2），從而使試樣的 體積密度逐漸減小。 在1 100 ℃×3 h條件下燒結，試樣體積密度普遍小 于110 ℃×24 h樣品的體積密度 （圖1），而氣孔率普遍 高于1 10 ℃×24 h樣品的 （圖2）。因為在1 100 ℃時(shí)， 由于燒成溫度低，試樣達不到燒結溫度，材料內部形 成的液相量少，不足以填充空隙以提高材料的致密度； 在此溫度下，試樣的主要變化是二氧化硅微粉水化產(chǎn) 物的完全脫水，二氧化硅微粉加入量越多，二氧化硅 微粉水化產(chǎn)物脫水引起氣孔率增加而導致體積密度減 小的影響就越強，故隨著(zhù)二氧化硅微粉加入量的增大， 試樣的體積密度呈減小的趨勢；同時(shí)作為結合劑的二 氧化硅超微粉在升溫過(guò)程中發(fā)生晶型轉化，引起試樣 體積膨脹[2]，體積密度變小。 在1 450 ℃×3 h條件下燒結，試樣體積密度普遍增 大 （圖1）。隨二氧化硅微粉加入量的增加，試樣體積 密度逐漸增大，氣孔率逐漸降低 （圖2）。在1 450 ℃ 下，鎂質(zhì)澆注料中的MgO和SiO2生成鎂橄欖石[3]，即： 2MgO+SiO2→2MgO·SiO2，這使材料燒結，體積收縮， 結構致密程度提高，體積密度增大。隨二氧化硅含量 的增加，2MgO·SiO2生成量逐漸增加，體積密度逐漸 增大，氣孔率逐漸降低。
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