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轻质浇注料生产厂家

发布时间:2021/03/15 行业新闻 标签:耐火砖浏览次数:157

  加入氧化铝或氧化锆质空心球等可制备隔热性能较好的轻质浇注料,但空心球的强度低也影响了轻质浇注料的强度。为了提高高铝空心球轻质浇注料的强度,我们首先研究了热处理温度对高铝空心球致密度、强度和物相组成的影响,然后研究了高铝空心球加入量对轻质浇注料性能的影响。

  试验

  1原料

  试验中采用的高铝空心球,其w(Al2O3)≥53%,粒度分为3、5和7mm三级,分别在1300、1330、1360、1390、1420、1450和1480℃保温3h热处理后,检测其体积密度、显气孔率(阿基米德排水法)、筒压强度等,并进行XRD分析。

  制备轻质浇注料的其他原料有:焦宝石,w(Al2O3)≥44%,粒度≤1mm;88矾土细粉;α-Al2O3微粉;二氧化硅微粉;铝酸盐水泥(Secar71);广西黏土;减水剂三聚磷酸钠和六偏磷酸钠。

  2试样制备

  按表1配料。先将88矾土细粉、α-Al2O3微粉、二氧化硅微粉、广西黏土、铝酸盐水泥和减水剂在金宏GMJ型球磨机中预混30min制备成预混细粉,然后与高铝空心球一起放入HOBARTA200C型搅拌机中搅拌2min,再缓慢加入占干料质量11.7%的水继续搅拌3min。搅拌完成后振动浇注成40mm×40mm×160mm的试样,自然干燥24h后脱模,于110℃干燥24h后,分别在1100和1300℃保温3h热处理。

  3性能检测

  按照GB/T2997—2000(2004)测定烧后试样的显气孔率和体积密度;按照GB/T3001—2000测定烧后试样的常温抗折强度和常温耐压强度;按照GB/T5988—2004测定试样的加热永久线变化,并对烧后试样进行XRD、SEM分析。

  结果与讨论

  1不同温度热处理后空心球的性能

  以不同温度热处理前后3mm空心球为例,其致密度、强度和物相组成的变化由于其他两种粒度的空心球的变化趋势与3mm的基本相同)。

  随着热处理温度的升高,空心球的体积密度呈先减小后增大的变化趋势,显气孔率呈先增大后减小的变化趋势,拐点均为1390℃;筒压强度呈先增大后减小再增大的变化趋势,两个拐点分别为1360和1390℃,以1390℃热处理后的筒压强度为最小。

  没有经过热处理的空心球的主要物相是刚玉,其次是莫来石,还伴有一定量的方石英和石英;随着热处理温度从1300℃升高到1390℃,刚玉、方石英和石英的衍射峰逐渐减弱直至消失。这是因为空心球中的方石英和石英与刚玉反应生成了莫来石,并有部分方石英和石英熔入玻璃相中。生成莫来石的膨胀效应会导致空心球的致密度减小,而致密度减小又会导致其强度减小;方石英和石英熔入玻璃相中会增大玻璃相的黏度,而玻璃相黏度的增大以及莫来石相的增多则有利于提高空心球的强度。

  1300~1360℃热处理后空心球强度的增大可能是因为玻璃相黏度的增大起决定性作用,而1360~1390℃热处理后空心球强度的减小则可能是因为致密度减小导致的强度减小起决定性作用。热处理温度超过1390℃后,刚玉和莫来石的衍射峰变化不大,表明方石英和石英与刚玉之间的莫来石化反应趋于完成,空心球主要发生烧结致密化和莫来石晶粒的生长,因此其致密度和强度均逐渐增大。但总体来看,热处理温度对空心球致密度和强度的影响均不大。

  本次研究轻质浇注料的目的是替代传统的致密型钢包永久层材料,在保持强度不下降的同时,提高永久层的保温隔热效果。浇注料所处的工作环境并不恶劣,最高使用温度在1300℃左右。从节约成本的角度来看,可以直接使用未经热处理的空心球(性能与烧后的差别不大)作为骨料制备轻质浇注料。

  2空心球加入量对轻质浇注料性能的影响

  空心球加入量对110℃烘干后浇注料的体积密度和显气孔率随着空心球加入量的增多,烘干后试样的体积密度从2.00g·cm-3逐渐减小至1.85g·cm-3,而显气孔率则从32%逐渐增大至36%。这是因为空心球本身的体积密度小,显气孔率大。

  空心球加入量(w)为30%和35%的试样的常温抗折强度和常温耐压强度都较低,空心球加入量为40%(w)的试样的常温抗折强度和常温耐压强度分别达到最高的5.1和28.4MPa,但空心球加入量为45%(w)的试样的常温抗折强度和常温耐压强度又有所降低。当空心球加入量为40%(w)时,试样中骨料与细粉的配比达到最佳,不同粒径的空心球紧密堆积形成骨架,而细粉填充在空心球骨架的空隙中;对于烘干后试样而言,水泥水化物对基质细粉之间及基质细粉与空心球之间的结合作用较弱,试样的强度主要取决于其结构强度。因此,空心球加入量为40%(w)的试样强度最大。

  烘干后浇注料的常温抗折强度和常温耐压强度1100和1300℃热处理后浇注料试样的体积密度和显气孔率见图6,常温抗折强度和常温耐压强度见图7。由图6、图7可知:随着空心球加入量的增多,经1100或1300℃热处理后试样的体积密度、常温抗折强度和常温耐压强度均逐渐减小,显气孔率均逐渐增大。

  图6不同温度热处理后浇注料的体积密度和显气孔率图7不同温度热处理后浇注料的常温抗折强度和常温耐压强度由于试样细粉中加入了α-Al2O3和广西黏土,经1100℃或1300℃热处理后,试样基质之间及基质与骨料之间都产生了较高的烧结强度,此时试样的强度不是像烘干后试样那样由其结构强度所决定,而是取决于空心球强度、基质细粉之间的结合强度、基质与空心球之间的结合强度三者之中最弱的。可能是因为经1100℃或1300℃热处理后试样基质细粉之间的结合强度以及基质与空心球之间的结合强度均高于空心球的强度,因此热处理后试样的强度随空心球加入量的增多而减小。

  综合来看,空心球加入量为40%(w)时,烘干及热处理后浇注料试样的致密度和强度相对最佳。

  1300℃热处理后,空心球加入量为40%(w)的试样A3的SEM照片。可以看出:左侧为基质,存在一些较大的气孔;右侧为某个空心球的一小部分,包括部分球壳和部分空腔,其球壳厚度约为600μm。空心球与基质之间结合较紧密。

  结论

  1)经1300~1480℃高温热处理后,高铝空心球的体积密度和强度变化不大。

  (2)综合来看,高铝空心球加入量为40%(w)时,烘干及热处理后轻质浇注料试样的致密度和强度相对最佳。