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中頻爐內襯耐火材料抗硅鐵渣侵蝕性能(下)
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廠(chǎng)家：中頻爐內襯耐火材料抗硅鐵渣侵蝕性能(下) 日期：：2020-01-30 瀏覽次數： 76
中頻爐內襯材料板狀剛玉、電熔白剛玉、鋁鉻渣三種試樣的體積密度、顯氣孔率、常溫抗折強度和常溫耐壓強度如圖 1、 圖 2 所示。由圖可知，板狀剛玉試樣顯氣孔率最小，鋁鉻渣顯氣孔率最大，但是板狀剛玉的體積密度小于鋁鉻渣的體積密度。電熔白剛玉的顯氣孔率和體積密度雖處于板狀剛玉和鋁鉻渣兩者之間，但電熔白剛玉試樣常溫抗折和耐壓強度最大。因此就中頻爐內襯材料綜合性能而言，電熔白剛玉試樣最佳。
中頻爐動(dòng)態(tài)抗渣實(shí)驗后三種試樣和坩堝澆注料試 樣的宏觀(guān)圖片如圖 3 所示。坩堝澆注料是以板狀剛玉 和活性氧 化 鋁 為 骨 料、鉻 綠 為 細 粉、純 鋁 酸 鈣 水 泥 ( secar 71) 為結合劑制備的。在切割分離坩堝中鑲嵌的試樣的過(guò)程中，由于切割機的震動(dòng)對試樣產(chǎn)生剪切應力，導致試樣斷裂，試樣斷裂的程度與試樣的強度成正相關(guān)。在切割過(guò)程中板狀剛玉試樣未斷裂，僅在侵蝕處出現裂紋，并且圖 4 中板狀剛玉試樣的截面圖反映試樣基質(zhì)和骨料燒結良好，結構致密。電熔白剛玉試樣與板狀剛玉試樣相比裂紋較大，但是整體結構完整，其截面圖較板狀剛玉試樣基質(zhì)部分出現較多的大氣孔，可能是由于物料的級配和搗打工藝導致; 鋁鉻渣試樣基本已經(jīng)破碎，從破碎的斷口處可以看出，試樣內部的基質(zhì)處和骨料均具有較多的小氣孔，樣品結合性較弱，強度較低，導致切割過(guò)程中損毀嚴重。
對上述四種中頻爐內襯試樣侵蝕部位進(jìn)行觀(guān)察如圖 5 所示。試樣寬度均為 25 mm，板狀剛玉試樣被侵蝕約 5 mm， 電熔白剛玉試樣未觀(guān)察到宏觀(guān)侵蝕，鋁鉻渣試樣被侵蝕約 12 mm，坩堝澆注料試樣被侵蝕約 5 mm，按公式 ( 1) 計算試樣侵蝕指數如表 3 所示。 侵蝕指數 Ｒ = 侵蝕面積 測量面積 × 100%
從圖 6b 中可以看出，試樣抗熔渣侵蝕和滲透能力均較強。當中頻爐熔渣與試樣接觸時(shí)，在工作層表面形成了 一個(gè)明顯的邊界層，這是由于基質(zhì)中含有一定量的 Cr2O3，一方面 Cr2O3 與剛玉骨料形成固溶體，鋁鉻固溶體 的存在可阻止熔渣向內部的侵蝕滲透，顯著(zhù)提高其抗 SiO2-FeO 渣侵蝕性能。另一方面渣中的 FeO 和 SiO2 與 Al2O3 和 Cr2O3 成分反應生成鐵鉻、鐵鋁尖晶石、莫來(lái)石等高熔點(diǎn)化合物，生成的高熔點(diǎn)化合物填充于基 質(zhì)和氣孔從而提高了材料的致密性度并且能有效的抵抗爐渣的侵蝕。圖 6c 為鋁鉻渣經(jīng)爐渣侵蝕后的 SEM 和 EDS 圖片，由于試樣氣孔率較高，且骨料雜質(zhì)含量高，導致高溫燒成時(shí)液相量和基質(zhì)遷移所造成的空隙增加。 高溫下，中頻爐熔融的爐渣和液相沿著(zhù)氣孔、裂紋和空隙滲入材料內部導致?tīng)t渣對試樣的侵蝕深度的急劇增加。
通過(guò)中頻爐熔渣侵蝕實(shí)驗，對三種試樣抗侵蝕性能進(jìn)行對比，結論如下: ( 1) 與板狀剛玉試樣、和鋁鉻渣試樣相比，電熔白剛玉試樣的抗硅鐵爐渣侵蝕性能最好。 ( 2) 鋁鉻固溶體的存在有利于提高材料的抗侵蝕和滲透性能，中頻爐爐渣中的 FeO 能與試樣中的 Al2O3 和 Cr2O3 成分反應生成鐵鉻、鐵鋁尖晶石等高熔點(diǎn)化合物，鐵鉻、鐵鋁尖晶石填充于基質(zhì)和氣孔中提高試樣的抗爐渣侵蝕性能。
中頻爐動(dòng)態(tài)抗渣實(shí)驗后三種試樣和坩堝澆注料試 樣的宏觀(guān)圖片如圖 3 所示。坩堝澆注料是以板狀剛玉 和活性氧 化 鋁 為 骨 料、鉻 綠 為 細 粉、純 鋁 酸 鈣 水 泥 ( secar 71) 為結合劑制備的。在切割分離坩堝中鑲嵌的試樣的過(guò)程中，由于切割機的震動(dòng)對試樣產(chǎn)生剪切應力，導致試樣斷裂，試樣斷裂的程度與試樣的強度成正相關(guān)。在切割過(guò)程中板狀剛玉試樣未斷裂，僅在侵蝕處出現裂紋，并且圖 4 中板狀剛玉試樣的截面圖反映試樣基質(zhì)和骨料燒結良好，結構致密。電熔白剛玉試樣與板狀剛玉試樣相比裂紋較大，但是整體結構完整，其截面圖較板狀剛玉試樣基質(zhì)部分出現較多的大氣孔，可能是由于物料的級配和搗打工藝導致; 鋁鉻渣試樣基本已經(jīng)破碎，從破碎的斷口處可以看出，試樣內部的基質(zhì)處和骨料均具有較多的小氣孔，樣品結合性較弱，強度較低，導致切割過(guò)程中損毀嚴重。
對上述四種中頻爐內襯試樣侵蝕部位進(jìn)行觀(guān)察如圖 5 所示。試樣寬度均為 25 mm，板狀剛玉試樣被侵蝕約 5 mm， 電熔白剛玉試樣未觀(guān)察到宏觀(guān)侵蝕，鋁鉻渣試樣被侵蝕約 12 mm，坩堝澆注料試樣被侵蝕約 5 mm，按公式 ( 1) 計算試樣侵蝕指數如表 3 所示。 侵蝕指數 Ｒ = 侵蝕面積 測量面積 × 100%
從圖 6b 中可以看出，試樣抗熔渣侵蝕和滲透能力均較強。當中頻爐熔渣與試樣接觸時(shí)，在工作層表面形成了 一個(gè)明顯的邊界層，這是由于基質(zhì)中含有一定量的 Cr2O3，一方面 Cr2O3 與剛玉骨料形成固溶體，鋁鉻固溶體 的存在可阻止熔渣向內部的侵蝕滲透，顯著(zhù)提高其抗 SiO2-FeO 渣侵蝕性能。另一方面渣中的 FeO 和 SiO2 與 Al2O3 和 Cr2O3 成分反應生成鐵鉻、鐵鋁尖晶石、莫來(lái)石等高熔點(diǎn)化合物，生成的高熔點(diǎn)化合物填充于基 質(zhì)和氣孔從而提高了材料的致密性度并且能有效的抵抗爐渣的侵蝕。圖 6c 為鋁鉻渣經(jīng)爐渣侵蝕后的 SEM 和 EDS 圖片，由于試樣氣孔率較高，且骨料雜質(zhì)含量高，導致高溫燒成時(shí)液相量和基質(zhì)遷移所造成的空隙增加。 高溫下，中頻爐熔融的爐渣和液相沿著(zhù)氣孔、裂紋和空隙滲入材料內部導致?tīng)t渣對試樣的侵蝕深度的急劇增加。
通過(guò)中頻爐熔渣侵蝕實(shí)驗，對三種試樣抗侵蝕性能進(jìn)行對比，結論如下: ( 1) 與板狀剛玉試樣、和鋁鉻渣試樣相比，電熔白剛玉試樣的抗硅鐵爐渣侵蝕性能最好。 ( 2) 鋁鉻固溶體的存在有利于提高材料的抗侵蝕和滲透性能，中頻爐爐渣中的 FeO 能與試樣中的 Al2O3 和 Cr2O3 成分反應生成鐵鉻、鐵鋁尖晶石等高熔點(diǎn)化合物，鐵鉻、鐵鋁尖晶石填充于基質(zhì)和氣孔中提高試樣的抗爐渣侵蝕性能。
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