以電熔棕剛玉、白剛玉、板狀剛玉、鎂砂為顆粒料,鎂砂細(xì)粉、剛玉細(xì)粉為粉體,添加高溫復(fù)合促燒劑,硼酸作為外加劑,經(jīng)過(guò)調(diào)理顆粒級(jí)配,將各原料混合平均。將硬紙卷成直徑60*80mm的紙筒，放入內(nèi)徑為84*87mm的坩堝內(nèi)，紙筒與坩堝之間填滿1~0.5mm的白剛玉細(xì)顆粒。將混合平均的干式料倒入紙筒內(nèi)，搗打密實(shí)，制成直徑60*60mm干式搗打料試樣。各原料的化學(xué)組成如表1所示。

表1 實(shí)驗(yàn)原料化學(xué)組成(w)%

2

實(shí)驗(yàn)辦法

本實(shí)驗(yàn)丈量干式搗打料規(guī)程密度的辦法為：制造一個(gè)直徑80*80mm的規(guī)范鋼桶以及一個(gè)內(nèi)徑為80*30mm的鋼圈，能夠在上方套住直徑80*80mm規(guī)范鋼桶。如圖1所示。將混合平均的干式搗打料放入鋼桶內(nèi)，在振動(dòng)臺(tái)上震動(dòng)1分鐘后，移去鋼圈，刮平外表，測(cè)定搗打料堆積重量，依據(jù)公式1計(jì)算干式搗打料的堆積密度。

ρ=m/V

其中，ρ為干式搗打料的堆積密度(g·cm?³),m為鋼桶內(nèi)搗打料質(zhì)量(g)，V為鋼桶體積(cm3)

將坩堝內(nèi)搗打密實(shí)的干式料,分別在1000℃3h,1200℃3h,1350℃3h,1600℃3h條件下熱處置,對(duì)1600℃3h燒后試樣的直徑線變化率、高度線變化率、體積密度以及耐壓強(qiáng)度停止檢測(cè)。并對(duì)現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)用后的干式搗打料殘襯停止顯微構(gòu)造察看。

檢驗(yàn)結(jié)果與討論

1顆粒級(jí)配對(duì)干式搗打料性能的影響

合理的顆粒級(jí)配使干式搗打料施工后致密度高,燒結(jié)時(shí)體積變化小,強(qiáng)度高,抗熱震性好,不易產(chǎn)生裂紋。合理的顆粒級(jí)配能夠進(jìn)步搗打料的抗熱震性能以及抗化學(xué)腐蝕性能,搗打料粒度配比也關(guān)系到施工后中頻爐工作襯的燒結(jié)質(zhì)量。

干式搗打料的顆粒級(jí)配與球體最大堆積原理分歧,依據(jù)不同尺寸顆粒自在堆積排列到達(dá)最高致密度的Dinger的模型:

其中,df是粉體中最小的顆粒尺寸,氏是最大的顆粒尺寸,d為某顆粒尺寸,CNPF是小于該尺寸的顆粒的累積百分?jǐn)?shù)。Dinger的模型闡明了假如粉體顆粒的尺寸散布契合該條件,則能夠到達(dá)最大的堆積密度,并給出了可以到達(dá)最大堆積密度的n值為0.37。

圖2為dc為6mm，df為0的Dinger的模型粒度散布曲線圖。

圖2 Dinger理論粒度散布圖

以Dinger理論散布為根據(jù),對(duì)顆粒級(jí)配做微調(diào)整,配制干式搗打料,詳細(xì)配比方表2所示。各組配比制備的干式搗打料堆積密度如圖3所示。經(jīng)1600℃3h燒后試樣的各項(xiàng)性能如圖4一圖8所示。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果標(biāo)明:試樣1號(hào)一8號(hào)振動(dòng)堆積密度為2.8g·cm?³左右,差異不大。經(jīng)過(guò)1000℃3h后,試樣都沒(méi)有脫模強(qiáng)度,闡明在1000℃時(shí)試樣不會(huì)燒結(jié)。各試樣經(jīng)過(guò)1200℃3h后有一點(diǎn)脫模強(qiáng)度,8號(hào)簡(jiǎn)直沒(méi)有強(qiáng)度,在1200℃時(shí)試樣會(huì)產(chǎn)生少量的燒結(jié),但燒結(jié)強(qiáng)度很低。各試樣經(jīng)過(guò)1350℃3h后,具有一定的燒結(jié)強(qiáng)度,8號(hào)強(qiáng)度最低,其他試樣強(qiáng)度根本依照1*7組試樣的強(qiáng)度在增加,闡明在1350℃時(shí)試樣曾經(jīng)產(chǎn)生了局部燒結(jié)。燒結(jié)強(qiáng)度隨著鎂砂細(xì)粉含量的增加而增大,試樣只是局部燒結(jié)。經(jīng)1600℃3h燒后,沒(méi)有添加鎂砂的8號(hào)試樣體密最大,資料的線變化最小,燒結(jié)強(qiáng)度較低,能夠看出鎂砂關(guān)于搗打料的燒結(jié)強(qiáng)度奉獻(xiàn)較大。干式搗打料中,增加粗顆粒添加量能夠進(jìn)步試樣抗熱震性,但是粗顆粒添加比例過(guò)高會(huì)降低試樣的燒結(jié)性能和燒后強(qiáng)度。細(xì)顆?？杀ＷC試樣經(jīng)高溫?zé)Y(jié)后內(nèi)部氣孔較少且尺寸較小,使試樣具有良好的致密性,但是細(xì)顆粒添加比例過(guò)高會(huì)使試樣燒后產(chǎn)生較大裂紋,試樣收縮率過(guò)大會(huì)降低抗熱震性。綜合各配比狀況,第4組配方綜合性能較好。

2復(fù)合高溫促燒對(duì)干式搗打料性能的影響

改動(dòng)復(fù)合高溫促燒劑的參加量,其他配比不變,詳細(xì)配比方表3所示。對(duì)試樣A一F經(jīng)1350℃3h燒結(jié)后試樣再經(jīng)1600℃3h燒后性能檢測(cè),實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖9一圖13所示。

在通常狀況下,鎂鋁尖晶石開端構(gòu)成溫度為1400℃,到1500℃時(shí)才大量構(gòu)成。而要構(gòu)成尖晶石網(wǎng)絡(luò),燒結(jié)溫度要大于1600℃。經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蚩闯?參加適量硼酸后,在1350℃時(shí)已有尖晶石構(gòu)成,硼酸能夠在較低溫度下促進(jìn)尖晶石構(gòu)成,1600℃鎂砂細(xì)粉已完成大局部尖晶石的轉(zhuǎn)變,并充沛發(fā)育,構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)包圍著剛玉顆粒,從而進(jìn)步了爐襯的耐壓強(qiáng)度。

C組試樣中、高溫強(qiáng)度較高，線變化率比擬合理，該配比試樣在1000℃以下為粉狀，1200℃下略微有點(diǎn)強(qiáng)度,在1350℃下資料有一定的強(qiáng)度,在1600℃下有較高的燒結(jié)強(qiáng)度,能夠滿足中頻爐搗打料各方面請(qǐng)求,接觸鋼水部位有較高的強(qiáng)度,到達(dá)了致密燒結(jié)。在運(yùn)用過(guò)程中,與鋼水或渣接觸的工作面資料中的鎂砂細(xì)小顆粒能夠持續(xù)和基質(zhì)中氧化鋁細(xì)粉反響生成尖晶石,能夠改善資料的抗鋼水或渣的浸透,同時(shí)能夠抵消資料在燒結(jié)時(shí)的收縮,減少資料燒結(jié)層與半燒結(jié)層之間的構(gòu)造應(yīng)力,加強(qiáng)資料的抗剝落性能。因而，選擇C組配比作為工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)用料的配比。

現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)用狀況式搗打料現(xiàn)場(chǎng)施工

依照C組試樣的配比消費(fèi)出一批干式搗打料在某廠st中頻爐上試用。干式搗打料筑爐施工是一項(xiàng)精密的工作,僅有好的爐料,假如筑爐施工不好也不能到達(dá)高的運(yùn)用壽命,現(xiàn)場(chǎng)施工工藝如下:

(l)打結(jié)爐襯前,首先將絕緣層破損部位修補(bǔ)平整,然后在爐子線圈絕緣層內(nèi)鋪設(shè)一層石棉布。

(2)打結(jié)爐底:先固定好爐底透氣塞透氣安裝,再以透氣磚為中心放置恰當(dāng)直徑的圓筒,圓筒內(nèi)放入透氣爐底搗打料,搗打致密,圓筒四周填入普通搗打料。爐底分屢次填砂,普通填砂厚度不大于100mm·次-1,打結(jié)時(shí)留意保證施工后各處密度平均,預(yù)防燒結(jié)后爐襯密度差異較大惹起開裂。

(3)打結(jié)爐壁:爐壁接受著高溫鋼液靜壓力、沖刷力、內(nèi)外溫差應(yīng)力以及鋼液的浸透與腐蝕作用等,打結(jié)爐壁時(shí)特別要留意保證料的密度平均,防止惹起分層。爐底打結(jié)到達(dá)所需高度時(shí)刮平,放入鋼制型模,對(duì)準(zhǔn)中心后固定型心開端打結(jié)爐壁。調(diào)整周邊間隙相等后用三個(gè)木楔卡緊,中間吊重物壓上,防止?fàn)t壁打結(jié)模具產(chǎn)生位移。請(qǐng)求爐壁搗打時(shí)每次填料不超越12cm,每一層打結(jié)請(qǐng)求平均、致密,每層打結(jié)完后爐料外表要刮毛,使打結(jié)后的爐襯不會(huì)產(chǎn)生明顯的分層,這樣燒結(jié)后才可能得到優(yōu)秀的工作面。打結(jié)密實(shí)后的爐底與爐壁如圖14所示

圖14 打結(jié)密實(shí)的中頻爐爐底與爐壁

(4)烘烤與燒結(jié):爐襯打結(jié)完成后在鋼模具內(nèi)參加廢鋼以加強(qiáng)感應(yīng)圈加熱作用,鋼模具留在爐內(nèi),化鋼時(shí)同廢鋼一同凝結(jié)。第一次運(yùn)用在加熱時(shí),控制升溫速度,避免爐襯在燒結(jié)時(shí)產(chǎn)生裂紋。經(jīng)過(guò)低功率送電產(chǎn)生較為平穩(wěn)的電磁力,使?fàn)t襯上下受熱平均。從室溫至1630℃共烘烤了10h,烘烤良好,鋼水液面曾經(jīng)到達(dá)正常工作液面。1630一1710℃升溫lh,1700℃左右保溫lh,冶煉期間最高溫度超越1730℃,出鋼后察看爐襯。運(yùn)用后的爐襯外表潤(rùn)滑,燒結(jié)良好。依據(jù)該廠的消費(fèi)布置,從2011年12月29日至2012年2月6日運(yùn)用實(shí)驗(yàn),白班消費(fèi),晚上停爐,每天消費(fèi)3爐左右,春節(jié)放假10天,隨后運(yùn)用70爐后因設(shè)備毛病檢修,搗打料的運(yùn)用壽命已到達(dá)該廠歷史上最好的運(yùn)用爐次。接著運(yùn)用搗打料的運(yùn)用效果依然很好,完整滿足了工廠消費(fèi)的請(qǐng)求。

2用后結(jié)果剖析

（1）據(jù)拆爐后察看,未燒結(jié)層、半燒結(jié)層、燒結(jié)層界線清楚,未燒結(jié)層有3一5cm厚,爐襯總體強(qiáng)度很好,爐襯外表比擬潤(rùn)滑,在運(yùn)用中構(gòu)成尖晶石產(chǎn)生的收縮與燒結(jié)產(chǎn)生的收縮相匹配,爐壁簡(jiǎn)直沒(méi)有從底部長(zhǎng)起,損毀也比擬平均,拆爐時(shí)沒(méi)有發(fā)現(xiàn)爐襯有明顯的裂紋。拆爐后,爐壁搗打料如圖15所示。

圖15 拆爐后的搗打料

(2)運(yùn)用后拆下的爐壁與鋼水接觸部位己經(jīng)完整燒結(jié),體積密度為3.03g·cm?³,顯氣孔率為17.7%。資料在高溫下燒結(jié)以及爐壁遭到的鋼水靜壓力對(duì)資料的致密化都產(chǎn)生了積極的作用。

(3)經(jīng)過(guò)對(duì)殘襯的顯微構(gòu)造剖析,如圖16所示,搗打料與渣接觸面生成大量尖晶石,降低了資料的氣孔率,從而進(jìn)步了資料得抗渣腐蝕性能,同時(shí)尖晶石的生成還能夠進(jìn)步資料的抗熱震性能。

圖16 渣線部位殘襯的顯微構(gòu)造照片

結(jié)論

(1)經(jīng)過(guò)參加適量的鎂砂進(jìn)步干式搗打料的高溫?zé)Y(jié)和運(yùn)用性能，經(jīng)過(guò)添加促燒結(jié)劑改善爐襯的燒結(jié)狀況,經(jīng)過(guò)合理顆粒級(jí)配進(jìn)步搗打料的致密度,勝利開發(fā)出一種新型中頻爐搗打料配料。

(2)搗打料中促燒結(jié)劑的參加量應(yīng)適量,在保證搗打料運(yùn)用時(shí)產(chǎn)生足夠的強(qiáng)度同時(shí),又不能顯著降低資料的高溫性能。

(3)經(jīng)過(guò)選擇適合的骨料、顆粒級(jí)配以及促燒結(jié)劑配制的搗打料在8t中頻爐運(yùn)用時(shí),燒結(jié)層、半燒結(jié)層、未燒結(jié)層的厚度合理,沒(méi)有明顯的裂紋產(chǎn)生,運(yùn)用壽命長(zhǎng),完整滿足了消費(fèi)需求。

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