二氧化硅微粉對中頻爐堿性爐襯性能的影響

廠家：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量，而且還影響生產成本。堿性爐襯具有抗堿性熔渣侵蝕的優異性能，不污染鋼液，原料來源豐富，生產工藝簡單，使用方便等優點。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，導致爐襯的使用壽命短、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，產生的揮發性SiO或Si氣體遇空氣迅速氧化而成的非結晶相無定形圓球狀顆粒，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。化學成分分析見表1。表1 原料化學分析結果
顆粒料與細粉料的質量比為65∶35。加入2%~3%的水，以激發二氧化硅微粉的活性及防止施工時起灰。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條件下進行烘干，以降低水分排出不當引起的試樣開裂。二氧化硅微粉屬非結晶相，在1 100 ℃會發生晶型轉化，形成α-方石英，并伴隨著體積膨脹，不利于材料的致密化燒結；轉化形成的α-方石英沒有活性，起不到活化燒結的作用。同時由于爐襯材料的長期使用溫度較高（1 500~1 600 ℃），為了保證爐襯能形成合理的三層結構，不發生過燒現象，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，當二氧化硅微粉加入量小于5%時，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，隨著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剩導致材料堆積致密度下降；同時大量的二氧化硅微粉水化產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，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；同時作為結合劑的二氧化硅超微粉在升溫過程中發生晶型轉化，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。