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(shù)： 231

中頻爐爐襯作為感應(yīng)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，原料來源豐富，生產(chǎn)工藝簡單，使用方便等優(yōu)點(diǎn)。目前，以硼酸為燒結(jié)劑的堿性爐襯應(yīng)用廣泛，但由于硼酸的強(qiáng)烈助熔作用，導(dǎo)致爐襯的使用壽命短、熔煉成本高。本試驗(yàn)以二氧化硅微粉為燒結(jié)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(jié)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(xué)成分分析見表1。表1 原料化學(xué)分析結(jié)果
顆粒料與細(xì)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(xì)粉料≤0.088 mm。燒結(jié)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(dāng)引起的試樣開裂。二氧化硅微粉屬非結(jié)晶相，在1 100 ℃會發(fā)生晶型轉(zhuǎn)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(jié)；轉(zhuǎn)化形成的α-方石英沒有活性，起不到活化燒結(jié)的作用。同時(shí)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(jié)構(gòu)，不發(fā)生過燒現(xiàn)象，本試驗(yàn)將燒成條件定為1 450 ℃×3 h。而1 100 ℃×3 h下的燒結(jié)試驗(yàn)可以評價(jià)二氧化硅微粉的中溫?zé)崽幚淼牟焕绊憽?測定試樣熱處理后的抗壓強(qiáng)度和體積密度，以評定試樣的結(jié)合性能和燒結(jié)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(wěn)定性。

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在110 ℃×24 h條件下烘干時(shí)，當(dāng)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(dāng)二氧化硅微粉加入量大于5%時(shí)，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(xiàn)過剩導(dǎo)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(jié) 合水導(dǎo)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(jié)，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?yàn)樵? 100 ℃時(shí)，由于燒成溫度低，試樣達(dá)不到燒結(jié)溫度，材料內(nèi)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(dǎo)致體積密度減小的影響就越強(qiáng)，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(shí)作為結(jié)合劑的二氧化硅超微粉在升溫過程中發(fā)生晶型轉(zhuǎn)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(jié)，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(jié)，體積收縮，結(jié)構(gòu)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。