浇注料是一种由耐火物料制成的粒状和粉状材料。它具有较高的流动性, 适用于以浇注方式施工。主要用于构筑各种加热炉内衬等整体构筑物。某些由优质粒状和粉状料组成的品种也可用于冶炼炉。目前, 焦宝石-铝矾土浇注料因具有优良的高温性能, 已在冶金、建材、石化等行业得到了广泛的应用。 本实验中的焦宝石-铝矾土浇注料具有优良的耐熔融金属侵蚀性能及耐热冲击性能, 适用于与铁水直接接触的转炉、铁水包等设备的衬里部位。本文在已有研究的基础上， 通过研究不同热处理温度对焦宝石-铝矾土浇注料的体积密度、线变化率、抗折强度、耐压强度和热膨胀系数等性能的影响, 找出焦宝石-铝矾土浇注料随热处理温度不同的变化规律, 以期拓展满足不同温度应用环境下浇注料的研究。 本实验的主要原料为焦宝石、铝矾土、蓝晶石、粘土和铝酸钙水泥。所用原料的主要化学组成见表1。
按照表2配方组成进行配料, 具体是将骨料及粉料加入搅拌罐中, 搅拌均匀后再加入水搅拌3 min, 然后制备成160 mm× 40 mm× 40 mm的试样。试样经110 ℃烘干后分别于1000 ℃、1300 ℃和1500 ℃保温3 h煅烧, 测试经过不同热处理温度后试样的体积密度、线变化率、常温抗折强度和常温耐压强度。制备Φ20mm×100mm的试样, 用于测试材料的热膨胀系数。 采用YB/T5200-1993致密耐火浇注料显气孔率和体积密度试验方法, YB/T5203-1993致密耐火浇注料线变化率试验方法, YB/T5201-1993致密耐火浇注料常温抗折强度和耐压强度试验方法, 分别检测烧成后试样体积密度、线性变化率、常温抗折强度和常温耐压强度。采用GB/T 7320.1-2000耐火材料热膨胀试验方法-顶杆法检测试样的热膨胀系数。用游标卡尺测定试样的收缩量, 并通过计算求得它的线性变化率及体积密度。用日本产CT-1000型抗折实验机测试试样的抗折强度。用日本产MS-20-S1型耐压试验机测试试样的耐压强度。用RPZ-03型高温热膨胀仪测试试样的热膨胀系数。 图1示出了试样经过不同热处理温度后的体积密度。由图1可以看出, 试样经过110 ℃烘干后, 再经过1000 ℃、1300 ℃和1500 ℃热处理,试样的体积密度随着烧结温度的提高呈现减小的变化规律。这是因为试样经过110 ℃烘干后水泥水化后的产物为C3AH6, 随着热处理温度的不断提高,水化产物C3AH6逐渐转变为C12A7, 在这个转变过程中, 结晶水逐渐排出, 试样的质量不断降低, 体积变化不大, 因此试样的体积密度随着烧结温度的提高不断减小。
图2示出了试样经过不同热处理温度后的线变化率。由图2可以看出, 试样经过110 ℃烘干后, 再经过1000 ℃、1300 ℃和1500 ℃热处理, 线变化率随热处理温度的提高呈现收缩先增大后减小, 最终出现膨胀的变化规律。这是因为随着热处理温度的提高, 试样逐渐被烧成, 在烧结驱动力的作用下颗粒间的距离被拉近, 并且气孔逐渐缩小以至排除, 这就导致试样在高温下会发生烧结收缩。其次, 试样中含有粘土,粘土具有收缩性, 粘土的收缩包括干燥收缩和烧成收缩。因此随着热处理温度的提高, 粘土逐渐发生烧成收缩, 因此也会导致试样的收缩。但试样经过1300 ℃～1500 ℃热处理后, 试样的收缩逐渐减小, 最终出现膨胀。这是因为试样中含有蓝晶石, 蓝晶石的理论组成为Al2O3·SiO2, 在加热至1300 ℃～1350 ℃温度范围内, 蓝晶石分解为莫来石和熔融状游离二氧化硅 (方石英玻璃) , 其反应式为:
3 (Al2O3·SiO2) →3Al2O3·2SiO2+ SiO2
随着这个反应的发生呈现很大的体积膨胀。因此, 由于蓝晶石的膨胀导致了试样发生经过1300 ℃～1500 ℃热处理后先收缩逐渐减小, 最终出现膨胀的情况。
图5示出了试样的热膨胀系数随热处理温度不同而变化的关系曲线。由图5可以看出, 试样的热膨胀系数随热处理温度的提高而减小。分析其原因可能是因为一方面粘土的收缩会造成试样热膨胀系数的降低;另一方面随着热处理温度的提高, 试样中逐渐形成液相, 液相形成后, 在表面张力作用下试样颗粒之间的距离被拉近, 导致材料整体的膨胀减小, 因此材料的热膨胀系数呈现减小的变化趋势。 4.1 焦宝石-铝矾土浇注料的体积密度随着热处理温度的提高而减小。 4.2 焦宝石-铝矾土浇注料的线变化率随着热处理温度的提高呈现收缩先增大后减小最终出现膨胀的变化规律。
4.3 焦宝石-铝矾土浇注料的抗折强度和耐压强度随着热处理温度的提高而增大。 4.4 焦宝石-铝矾土浇注料的热膨胀系数随着热处理温度的提高而减小。
全部商品分类
易耐网公众号