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添加Al2O3微粉對出鐵口炮泥長時間加熱后性能的影響

2019-08-15 09:34:00     作者:張艷利

  

 

  炮泥用作高爐出鐵口的封堵材料,要求具有穩定的封堵性能并且易于開口。炮泥開口后,在出鐵口表面形成的沉積層依然存在,暴露在高爐內部的炮泥沉積層要長期受到高溫鐵水的侵蝕。因此,對炮泥長期受熱的性能穩定性及抗侵蝕性有很高的要求。國外有關耐火公司的研究人員考察了添加Al2O3微粉對炮泥長時間加熱后物理性能及抗侵蝕性的影響。

  試驗采用兩種基質組成的炮泥作對比:SiC-C-SiO2(SC-A)和Si3N4-C-SiO2(SN-A),Al2O3微粉加入量分別為0、2.5%、5%、10%,同時改變SiO2微粉的加入量,具體配方見表1。按配方稱料,混合均勻并加入煤焦油后在行星式攪拌機中混合20分鐘。調整煤焦油的加入量使每組料具有相同的馬夏值。在5兆帕下壓制成尺寸為160 毫米×40 毫米×40 毫米的試樣后,將試樣在300攝氏度下預先熱處理12 小時,然后在電爐中埋焦炭條件下和溫度為1500攝氏度時分別在3小時和24小時燒成。

  測量試樣分別經1500攝氏度3小時和24小時燒后的質量變化率、常溫抗折強度、常溫耐壓強度與顯氣孔率。抗侵蝕試驗采用高頻感應爐法和電弧加熱轉鼓法兩種方法,通過澆注成型所需尺寸的試樣并進行相應的熱處理。高頻感應爐法:向高頻感應爐中加入20千克生鐵,升溫到1500攝氏度~1540攝氏度保持4小時。電弧加熱轉鼓法:采用高爐渣在1600攝氏度侵蝕5小時,每小時更換1千克高爐渣。選取試樣進行化學分析、XRD物相分析。

  研究結果顯示,對于SiC質和Si3N4質兩種基質組成的炮泥,Al2O3微粉加入量的增多均使炮泥試樣加熱后的質量損失率減小;經1500攝氏度熱處理后,SiC質試樣保溫3小時和24小時的質量損失率非常接近,而Si3N4質試樣保溫3小時和24小時的質量損失率有很大的差別,Si3N4質試樣經1500攝氏度、24小時熱處理后的質量損失率最大,顯氣孔率顯著升高,常溫耐壓強度顯著降低。隨著Al2O3微粉加入量的增多,SiC質試樣經1500攝氏度、24小時熱處理后的常溫抗折強度逐漸增大,其他試樣常溫抗折強度變化不大。

  隨著Al2O3微粉加入量的增多,SiC質和Si3N4質炮泥抗熔融鐵水的侵蝕指數均逐漸減小,抗鐵水侵蝕性得到改善,受熱處理時間的長短影響不大。其中,Si3N4質炮泥的抗熔融鐵水侵蝕性優于SiC質炮泥。

  隨著Al2O3微粉加入量的增多,SiC質炮泥以及1500攝氏度3小時熱處理后Si3N4質炮泥抗高爐渣的侵蝕指數均逐漸減小,抗渣侵蝕性得到改善,熱處理時間的長短對SiC質炮泥的抗渣侵蝕性受影響不大。Al2O3微粉對1500攝氏度24小時熱處理后Si3N4質炮泥的抗渣性改善效果不明顯。其中,SiC質炮泥的抗渣侵蝕性優于Si3N4質炮泥。

  XRD物相分析顯示,添加Al2O3微粉的SiC質和Si3N4質炮泥經1500攝氏度3小時和24小時熱處理后均生成了莫來石相,只是SiC質炮泥中的莫來石峰值更強;Si3N4質炮泥經1500攝氏度24小時熱處理后,β-Si3N4的峰值減小,生成了β-SiC和Si2N2O相。抗鐵水侵蝕試驗后,SN-A0試樣熱面中的Si2N2O相消失,而SN-A10試樣熱面中的Si2N2O相仍然存在。

  總之,向高爐炮泥基質中添加Al2O3微粉可以有效降低炮泥熱處理后的質量損失率,提高常溫強度,改善了炮泥的抗侵蝕性,提高了高爐內部的炮泥沉積層長時間處于高溫環境下的耐用性。

來源:中國冶金報-中國鋼鐵新聞網

編輯:網站實習2

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