中頻爐內襯耐火材料抗硅鐵渣侵蝕性能(下)

廠家：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。

中頻爐動態抗渣實驗后三種試樣和坩堝澆注料試樣的宏觀圖片如圖 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程中，由于切割機的震動對試樣產生剪切應力，導致試樣斷裂，試樣斷裂的程度與試樣的強度成正相關。在切割過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破碎，從破碎的斷口處可以看出，試樣內部的基質處和骨料均具有較多的小氣孔，樣品結合性較弱，強度較低，導致切割過程中損毀嚴重。

對上述四種中頻爐內襯試樣侵蝕部位進行觀察如圖 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察到宏觀侵蝕，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，在工作層表面形成了一個明顯的邊界層，這是由于基質中含有一定量的 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、莫來石等高熔點化合物，生成的高熔點化合物填充于基質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，且骨料雜質含量高，導致高溫燒成時液相量和基質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氣孔、裂紋和空隙滲入材料內部導致爐渣對試樣的侵蝕深度的急劇增加。

通過中頻爐熔渣侵蝕實驗，對三種試樣抗侵蝕性能進行對比，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化合物，鐵鉻、鐵鋁尖晶石填充于基質和氣孔中提高試樣的抗爐渣侵蝕性能。