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影響鎂鉻磚性能的幾個因素

更新時間:2018-07-05作者:閱讀:

一、制備工藝對鎂鉻磚性能的影響

生產工藝的不同使得鎂鉻材料的結構存在明顯差異,進而影響鎂鉻磚的性能。例如,直接結合鎂鉻磚熱震穩定性好,電熔再結合鎂鉻磚的抗侵蝕性能強,半再結合鎂鉻磚的性能介于兩者之間。為此,本部分將詳細討論生產工藝對鎂鉻磚性能的影響。

制備工藝和鉻礦對鎂鉻磚性能的影響

1.組織結構性能

不同生產工藝制備的鎂鉻耐火材料的顯氣孔率、體積密度如圖3-5所示。

不同生產工藝制備的鎂鉻耐火材料的顯氣孔率、體積密度

從圖3-5可知,不同工藝的鎂鉻耐火材料的氣孔率和體積密度差異較大,氣孔率變化規律如下:硅酸鹽結合鎂鉻耐火材料(T)>直接結合鎂鉻耐火材料(C)>半再結合鎂鉻耐火材料(B)>電熔再結合鎂鉻耐火材料(D);體積密度則呈相反趨勢。這主要是由工藝不同引起的,優質鎂鉻磚(電熔再結合鎂鉻磚、半再結合鎂鉻磚和直接結合鎂鉻磚)由于其生產原料純度高、成型壓力高、燒成溫度高,因此制品的結構致密,氣孔率低,體積密度大。由此可見,生產工藝對耐火材料性能影響很大。

熱態強度

NEWBB体育滚球 生產工藝對鎂鉻耐火材料高溫強度的影響如圖3-6所示。

生產工藝對鎂鉻耐火材料高溫強度的影響

從圖3-6中可以看出,不同工藝的鎂鉻耐火材料高溫強度變化規律如下:硅酸鹽結合鎂鉻耐火材料<直接結合鎂鉻耐火材料<半再結合鎂鉻耐火材料<電熔再結合鎂鉻耐火材料。由于高溫抗折強度主要代表了磚中各礦物的結合情況,這說明電熔再結合鎂鉻磚的結合強度最大,因而高溫下其抗侵蝕沖刷能力最好。

NEWBB体育滚球 由于液相在不同晶粒間的滲透能力要低于在相同晶粒間的滲透能力,當液相含量固定時,第二固相的出現會使固-固接觸增加,從而能夠提高磚的高溫強度。在生產電烙再結合鎂鉻磚或半再結合鎂鉻磚時,添加預合成鎂鉻砂為原料,從而提高了第二固相的含量,使磚的高溫強度增大。

從圖3-6中可以看出,不同工藝的鎂鉻耐火材料高溫強度變化規律如下:硅酸鹽結合鎂鉻耐火材料<直接結合鎂鉻耐火材料<半再結合鎂鉻耐火材料<電熔再結合鎂鉻耐火材料。由于高溫抗折強度主要代表了磚中各礦物的結合情況,這說明電熔再結合鎂鉻磚的結合強度最大,因而高溫下其抗侵蝕沖刷能力最好。

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2.熱震穩定性

NEWBB体育滚球 采用1100℃,風冷1次后的殘存強度百分率比較各種鎂鉻磚的熱震穩定性,結果如圖3-7所示。由圖3-7可知,不同生產工藝鎂鉻磚中普通鎂鉻磚的熱震穩定性最好,半再結合鎂鉻磚和直接結合鎂鉻磚次之,電熔再結合鎂鉻磚最差。

各種鎂鉻磚的熱震穩定性

3.抗渣性

NEWBB体育滚球 由于晶間尖晶石是從硅酸鹽液相中析出的,因此少量SiO2的存在對晶間尖晶石形成有利。但SiO2含量多了,液相量會顯著増加,從而降低鎂鉻磚高溫強度并有助于外來熔體沿液相渠道的滲入,使侵蝕加劇。CaO含量高了,會顯著降低出現液相的溫度,對高溫強度與抗侵蝕不利,特別是在鎂鉻磚中A12O3與Fe2O3含量高時更為顯著。因此,在制作優質鎂鉻磚時,應盡量選用SiO2、CaO、Fe2O3(FeO)含量低,而Cr2O3、A12O3含量高的鉻礦為原料。

以我國目前實際使用的普通鎂鉻磚(即硅酸鹽結合鎂鉻磚)、電熔再結合鎂鉻磚與共燒結鎂鉻k18a5f5為試樣,進行了抗低冰鎳及抗轉爐渣侵蝕的實驗,結果如表3-1。

抗低冰鎳及抗轉爐渣侵蝕的實驗

二、鉻礦對鎂鉻磚性能的影響

NEWBB体育滚球 鉻礦是生產鎂鉻磚的主要原料,因來源的不同,其主要雜質含量各異。此外,鉻礦的加入量也會對鏷鉻磚的性能產生影響。本部分將主要闡明鉻礦來源及加入量對直接結合鎂鉻磚性能的影響。

1.鉻礦粒度的影響

NEWBB体育滚球 國產的高鉻礦w(Cr2O3)>53%)雖氧化鐵含量遠低于南非鉻礦,但二氧化硅含量較高。為此,主要研究了國產高鉻礦的粒度組成對直接結合鎂鉻磚性能的影響,結果示于圖3-8。由圖3-8可知,制品的耐壓強度隨著鉻礦臨界粒度的減小而提高,高溫抗折強度(1400℃,0.5h)則隨著鉻礦臨界粒度的減小而降低,鉻礦臨界粒度為1.5mm時,熱震穩定性出現峰值。

鉻礦粒度鉻礦對鎂鉻磚性能的影響

NEWBB体育滚球 2.鉻礦加入量的影響

NEWBB体育滚球 將電熔鎂砂與南非鉻礦按照不同的比例配制成Cr2O3含量不同的直接結合鎂鉻試樣,在1740℃的高溫隨道窯中燒成,所用電熔鎂砂、南非鉻礦以及鎂鉻試樣的化學成分見表3-2。

在1740℃的高溫隨道窯中燒成,所用電熔鎂砂、南非鉻礦以及鎂鉻試樣的化學成分

NEWBB体育滚球 南非鉻礦對直接結合鎂鉻磚性能的影響分別示于圖3-9~圖3-11。

南非鉻礦對直接結合鎂鉻磚性能的影響

NEWBB体育滚球 由圖3-10~圖3-11可知,隨著鉻礦含量的增加,直接結合鎂鉻試樣的顯氣孔率降低、體積密度增加、熱震穩定性提高。光學顯微鏡、SEM和EDAX分析表明,高溫煅燒之后,南非鉻礦中的絕大多數氧化鐵均進人方鎂石相中,形成(MgO、FeO)固溶體或鐵酸鎂二次尖晶石。在前面分析中曾提到,形成(Mg,Fe)O時體積收縮20%,而且在有CaO存在下,在1500℃就已有液相出現,促使致密燒結,這就是南非礦使燒結合成料體積密度增加,氣孔率下降的原因之一。

南非鉻礦對直接結合鎂鉻磚性能的影響

EDAX分析鎂富氏體相成分可知:各倍半氧化物在方鎂石的固溶量次序為:Fe2O3>Cr2O3>Al2O3,雖也有一定量氧化鎂通過擴散進入鉻鐵尖晶石中,但比較而言,鉻鐵尖晶石中的倍半氧化物(尤其是Fe203)進人方鎂石中的量大于氧化鎂進入鉻鐵復合尖晶石中的量。故經高溫煅燒后,鎂砂與鉻礦的成分均發生變化,方鎂石中形成了較多的二次尖晶石,其典型成分(EDAX分析,質量分數)為:MgO 75.90%,Al2O3 3.21%,Fe2O3 15.49%,Cr2O3 5.42%。鉻礦顆粒的成分變化也較大,鉻礦顆粒的典型化學成分為(直接結合的邊界);MgO 21.69%,Cr2O3 47.35%,A12O3 12.31%,Fe2O3 12.73%,故該直接結合鎂鉻材料的直接結合程度高。所以隨著鉻礦含量的增加,顯著地改善了鎂鉻試樣的物理性能。

NEWBB体育滚球 直接結合鎂鉻磚抗有色冶煉介質侵蝕性能與鉻礦含量的關系示于圖3-12。

直接結合鎂鉻磚抗有色冶煉介質侵蝕性能與鉻礦含量的關系

NEWBB体育滚球 隨著試樣中Cr203含量的增加,其抗有色冶煉介質的侵蝕能力明顯增加,抗侵蝕和抗滲透能力。

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