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添加剂对中频感应炉酸性炉衬的性能影响

更新时间:2016-04-07 13:48:00点击次数:486次字号:T|T
  添加剂对中频感应炉酸性炉衬的性能影响

摘要

试验以石英砂为主要原料,微粉为烧结剂,硼酸为助烧剂,074mm的颗粒级配进行配比,干式捣打成型,并在1550微粉和硼酸加入量,测试和比较了微粉和硼酸加入量对试样烧后性能的影响。结果表明:微粉的合适加入量为4%5%,硼酸的合适加入量为1%。

炉衬作为感应炉的重要组成部分,不但直接影响熔炼质量,而且还影响生产成本,因此提高炉料寿命就备受厂家重视。与中性和碱性材料相由于石英砂的价格低,以硼酸为烧结剂的酸性石英干式捣打炉料目前应用广泛,但由于硼酸的强烈助熔作用,导致炉衬的使用寿命短、熔炼成本高。研究以氧化铝微粉为主要烧结剂,硼酸为助利用氧化铝微粉和二氧化硅在高温下生成性能优良的莫来石使材料达到烧结,避免了单一硼酸作为烧结剂时产生过多液相的危害作用。1试验试验以石英砂为主要原料、-为烧结剂,硼酸为助烧剂。所用原料的化学成分见表石英骨料颗粒临界尺寸为3mm,采用三级35!25!40进行配比。硼O3微粉分别按1%、2%、3%、4%、5%加入,配方如表2。把混合均匀的干式料分批次加入到5050模具中成型,每次加入厚度大约20mm,逐层加料捣打,在捣打完一层之后应该小心的刨松mm,再捣打下一层,以保证两层之间有良好的结合性。试样成型后,4h烧成制度下烧成,并测试和比较试样的物理性能:体积密度、永久线变化率、耐压强度。石英砂氧化铝微粉试样编号石英

结果与讨论

硼酸加入量对试样性能的影响硼酸加入量对体积密度、线变化率的影响硼酸加入量小于3%时,随着硼酸加入量的增加,试样的体积密度逐渐增加。硼酸含量为3%时,试样的体积密度达到最大值。原因:酸在加热至300时分解生成硼酐:2H3BO3B2O3B2O3体系相图可知,生成的B2O3和二氧化硅在372生成低共熔物产生液相,液相充填材料中的气孔,使材料中的气孔率减少,结构致密度提高,体积密度增加,使材料在较低的温度下进行烧结。随着硼酸加入量的增加,生成的液相量逐渐增加,液相的充填效果逐渐增大,试样的体积密度逐渐增加。当硼酸加入量超过3%时,由于硼酸含量过高,材料在高温产生的液相量过多,引起材料过烧,冷却形成的玻璃相引起材料的气孔率增加,导致体积密度下降。B2O3系二元相图试样烧成时,石英在870时转变为磷石并伴随着16%的体积膨胀较大的体积膨胀抵消了液相充填引起的材料收缩,试样的整体变化表现出膨胀,即线变化率均为正值。同时可知,试样烧后线变化率的变化趋势和体积密度的变化趋势正好相反,符合变化规律。硼酸加入量对耐压强度的影响随着硼酸加入量的增加,材料的耐压强度先增加后减小。在硼酸含量为3%时,试样的耐压强度达到最大值。硼酸在高温下分解生成的硼酐和石英产生的是材料烧结的主要因素。当硼酸加入量为3%时,液相量合适,材料烧结良好。硼酸加入量小于3%时,材料不能烧结,试样结构疏松,耐压强度较小。硼酸加入量大于3%,材料在高温烧成时,产生的液相量过多,出现过烧现象,引起结构疏强度下降。研究中硼酸作为助烧剂,主要作用是利用其能够和l2O3微粉、石英在材料的烧结中产生为莫来石晶相的生成创造条件。综合考虑,以下的实验将硼酸的加入量定为1%。l2O3微粉加入量对试样性能的影响Al2O3微粉加入量对体积密度的影响Al2O3微粉加入量小于4%时,随着Al2O3微粉含量的增加,试样的体积密度不断增大。原因:l2O3微粉颗粒小,分散性好,可以填充颗粒与颗粒间的空隙Al2O3微粉加入量的增加,材料中的气孔率逐渐减少,材料致密度逐渐增加,积密度就逐渐增大;同时由于O3的烧结作用,适量的Al2O3微粉和二氧化硅在1100反应生成莫来石的体积膨胀效应也可以填充颗粒与颗粒间的空隙,提高体积度微粉加入量大于4%时,试样的体积密度又开始减小。当微粉含量超过4%,生成莫来石的量增加,产生更大的体积膨胀,过度的体积膨胀引起结构疏松,使得体积密度下降。同时由于过量导致微粉的填充效应减弱,填充颗粒与颗粒间的空隙后剩余微粉由于拱桥效应反而使材料的气孔率增大,减小试样的体积密度。Al2O3微粉加入量对线变化率的影响试样的烧后线变化率均随着Al2O3含量的增加先减小后增大。试样的烧后线变化率普遍高于只加硼酸烧结剂的试样,说明有体积膨胀效应的莫来石生成。Al2O3微粉加入量小于5%时,随着Al2O3微粉含量的增加,试样的烧后线变化率不断减小,膨胀现象逐渐减弱。原因是当l2O3微粉加入量小于5%时,粒细小,填充性好,促进烧结引起材料结构致同时少量的莫来石的生成也只是起充填致密作用,不会引起材料体积的膨胀化。但l2O3含量超过5%,生成的莫来石量增多,积膨胀过大,此时莫来石的膨胀效应大于充填效主表现为由大量莫来石生成所引起的体积膨胀效应,使线变化率增大。Al2O3微粉加入量对耐压强度的影响试样的耐压强度普遍高于只加硼酸烧结剂的试样,总体变化趋势:随着Al2O3微粉含量的增加逐渐增大,Al2O3微粉含量达到5%时,耐压强度达到最大值。强度是由材料组织结构决定的,根据B2O3系相图可知,B2O3450左右与Al2O3形成不一致熔融化合物2Al2O3B2O3,该化合物在1035发生熔融分解,生成液相和一致熔融化合9Al2O32B2O3,其熔点高达1965。低温下产生的液相填充作用有利于试样的烧结,而高温下一致熔融化合物9Al2O32B2O3的形成可保证材料的高温性能。同时1035发生熔融分解生成的液相又能促进莫来石生成,伴有的体积膨胀有助材料结构的致密化,耐压强度增大。Al2O3微粉含量超过5%,生成量可能过多,莫来石的体积膨胀效应过大,相应就减弱了颗粒与基质的结合程度,导致结构越疏松,气孔率增加,耐压强度降低。综合考l2O3微粉的加入量定为4%B2O3系二元相3结论硼酸作为烧结剂,当硼酸含量超过3%,试样出现过烧现象,综合性能不好。硼酸加入量1%较为合适。固定助烧剂硼酸加入量1%,加入微粉。试样综合性能好于只加硼酸烧结剂的试样,Al2O3微粉的合适加入量为4%
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关键词: 中频炉,感应炉