SiO_2微粉和Al_2O_3微_省略_量对莫来石_刚玉浇注料性能的影响_李洪波
几种微粉对刚玉质浇注料结构与性能的影响研究的开题报告
几种微粉对刚玉质浇注料结构与性能的影响研究的开题报
告
一、研究背景
刚玉质浇注料是一种常用于高温环境下耐磨蚀的材料，其性能受到多种因素的影响，其中微粉的添加量和种类对其结构和性能有着重要的影响。
因此，针对不同的微
粉种类和添加量进行研究，对于进一步优化刚玉质浇注料的结构和性能具有重要意义。
二、研究目的
本研究旨在探究几种微粉对刚玉质浇注料结构和性能的影响，以期为优化刚玉质浇注料的制备工艺提供参考。
三、研究内容
1.收集相关文献，探究不同微粉对刚玉质浇注料结构和性能的影响；
2.选择几种常用的微粉，比如纳米硅粉、纳米碳化硅粉等，设计实验方案，制备不同含量微粉分别加入刚玉质浇注料中；
3.采用扫描电子显微镜、X射线衍射仪等测试手段，对不同含量和种类微粉对刚
玉质浇注料微观结构和相组成进行分析；
4.采用万能材料试验机对不同添加微粉的刚玉质浇注料的力学性能进行测试，包括硬度、强度等指标；
5.综合分析实验结果，探讨不同微粉种类和含量对刚玉质浇注料结构和性能的影响规律。
四、研究意义
1.为进一步完善刚玉质浇注料的制备工艺提供实验依据；
2.对于材料工程领域中微粉对材料结构和性能影响规律的研究具有一定参考价值；
3.为高温或者腐蚀环境下需要耐磨蚀的材料的研究提供实验基础。
纳米Al2O3 对刚玉质浇注料性能的影响
ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｎｈｃｌ．ｃｏｍ．ｃｎ ２０１９／４ 耐火材料 ／ＲＥＦＲＡＣＴＯＲＩＥＳ ３０９
耐火材料 ／ＮＡＩＨＵＯ ＣＡＩＬＩＡＯ ２０１９年第 ５３卷
根据 ＧＢ／Ｔ２９９７—２０００测定试样的显气孔率和 体积密度，根据 ＧＢ／Ｔ３００１—２００７测定试样的常温抗 折强度，根据 ＧＢ／Ｔ５０７２—２００８测定试样的常温耐压 强度。根据 ＧＢ／Ｔ３００２—２００４测定试样的高温抗折 强度（１４００℃保温 ３０ｍｉｎ），其测试跨度为 １２５ｍｍ， 加载速率为 ０．１５ＭＰａ·ｓ－１。采用水冷法测定抗热震 性（ΔＴ＝１１００℃，水冷 ５次）：将 １５００℃烧后试样加 热至 １１００℃，保温 ３０ｍｉｎ，然后将试样快速取出放入 水槽内，而后取出烘干，重复 ５次，测定试样每次热震 后的弹性模量，以热震后的弹性模量为抗热震性评价 指标。
１ 试验
１．１ 试样制备 试验所用原料为板 状 刚 玉 颗 粒 （粒 度 为 ５～３、
３～１和≤１ｍｍ）、板状刚玉细粉（粒度 ８０μｍ）、富 铝尖晶 石 粉 （粒 度 ８０μｍ）、活 性 αＡｌ２Ｏ３ 微 粉 （ｄ５０＝１．４２６μｍ）、ρＡｌ２Ｏ３微粉（ｄ５０ ＝５．７９５μｍ）、铝 酸钙 水 泥 （ＣＡ６７０）和 纳 米 Ａｌ２Ｏ３（平 均 半 径 为 ３０ ｎｍ）。具体试样配比见表 １。
板状刚玉颗料
７４
７４
７４
７４
板状刚玉细粉
６
６
６
６
富铝尖晶石粉
８
８
８
８
铝酸钙水泥（ＣＡ６７０）
２
２
２
氧化铝微粉对耐火浇注料性能的影响
氧化铝微粉对耐火浇注料性能的影响2010-08-14 15:14加入氧化铝微粉对耐火浇注料冷态强度、高温强度、热震稳定性、流动度及耐碱性的影响，比较了不同厂家氧化铝微粉在使用中的差异。
结果表明：加入氧化铝微粉的试样与未加入氧化铝微粉的试样相比，中低温冷态强度和耐碱性能均有明显提高；抗热震稳定性能较差；高温冷态强度和高温强度略有降低；对流动度没有影响。
使用不同厂家氧化铝微粉的浇注料强度有差异，针对本配方系统，浇注料使用氧化铝微粉B具有优良的力学性能。
郑州玉发集团是中国最大的白刚玉生产商，和中科院上海硅酸盐研究所成立玉发新材料研究中心研究生产多品种α氧化铝。
专注白刚玉和煅烧α氧化铝近30年，因为专注所以专业，联系QQ2596686490，电话156390七七八八一。
Al2O3的晶型有：α、γ、η、δ、θ、κ、χ等。
当外界条件改变时，晶型会发生转变。
在Al2O3的变体中，由于α-Al2O3（密度为3.99g/cm3）中的氧是最紧密堆集，故只有α-Al2O3（刚玉）是稳定的，其他晶型都不稳定，在加热时将转变成α-Al2O3。
除刚玉外，常见的Al2O3晶型应为γ-Al2O3，γ-Al2O3具有尖晶石结构，但在其结构中，某些四面体的空隙没有被充填，因而γ-Al2O3的密度（3.65g/cm3）较刚玉小。
当Al(OH)3加热脱水时，约在450℃形成γ-Al2O3，γ-Al2O3加热到较高温度转变为刚玉。
但这种转变要在1000℃以上时，转化速度才比较快。
氧化铝的其他一些不稳定晶型也都是Al(OH)3加热脱水时，在不同条件下形成的。
ρ-Al2O3为无定形态，但也有人认为它是介于无定形与晶态之间的过渡态。
由于ρ-Al2O3是Al2O3各种形态中唯一在常温下能自发水化的形态，可以作为耐火材料浇注料的胶结剂，因此近年来受到了重视。
实验用主要原料如下：高铝矾土熟料，纯铝酸钙水泥，SiO2微粉，Al2O3微粉。
骨料与基质料的质量比为76∶24，固定其他条件不变，改变Al2O3微粉的加入量：不加Al2O3微粉(试样1#)和加入4%的Al2O3微粉（试样2#），先干混1min后加适量水搅拌3min混匀，先用水泥胶砂流动度测定仪测其30s和60s的流动值，然后浇注成型，24h后脱模，脱模后养护24h。
添加高纯sio2微粉对al2o3-sic-c铁沟料性能的影响
两种 ＳｉＯ２微粉的 ＳＥＭ 照片（见图 １）显示：二者 的粒形都是球形，但高纯 ＳｉＯ２微粉的粒度更小。
采用激光法测得的两种 ＳｉＯ２ 微粉的粒度分布图 见图 ２。可以看出：普通 ＳｉＯ２微粉的体积平均粒径为 ２．８１９μｍ，比表面积为 １６．７ｍ２·ｇ－１，分布范围广；而 高纯 ＳｉＯ２微粉的体积平均粒径为 ０．２７７μｍ，比表面 积为 ２５．２ｍ２·ｇ－１，分布范围很窄。
３７６～３７９
２０１９ 年 第 ５３卷
１０ 月 第 ５期
添加高纯 ＳｉＯ２微粉对 Ａｌ２Ｏ３－ＳｉＣ－Ｃ铁沟料性能的影响
魏建修 邵荣丹 何见林
中冶武汉冶金建筑研究院有限公司 湖北武汉 ４３００８１
摘 要：以棕刚玉、碳化硅、铝酸盐水泥、氧化铝微粉等原料制备 Ａｌ２Ｏ３－ＳｉＣ－Ｃ质铁沟浇注料，对比研究了普通 ＳｉＯ２微粉与高纯 ＳｉＯ２微粉对浇注料性能的影响。结果表明：１）高纯 ＳｉＯ２ 微粉杂质含量极低，其体积平均粒径 仅为普通 ＳｉＯ２微粉的 １０％，比表面积比普通 ＳｉＯ２微粉高 ５０％。２）在铁沟浇注料使用高纯 ＳｉＯ２ 微粉可以促进 铁沟浇注料凝固，降低铁沟浇注料的需水量，提高铁沟浇注料的成型致密度、常温强度、高温强度、抗渣性能和 实际使用寿命。 关键词：铁沟浇注料；高纯 ＳｉＯ２微粉；通铁量；使用寿命
按 ＧＢ／Ｔ８９３１—２００７进行抗渣试验：将 ２０ｇ高炉 渣装入干燥后的坩埚试样中，在空气气氛中经 １５２０ ℃ 保温 ７ｈ热处理后，将坩埚孔轴线对称切开，观察 坩埚剖面的侵蚀和渗透情况，测量并计算其侵蚀面积 百分率和渗透面积百分率。试验用高炉渣的化学组 成（ｗ）为：Ａｌ２Ｏ３１１．９７％，ＳｉＯ２３４．３７％，ＭｇＯ８．７１％， ＣａＯ３９．３２％，Ｆｅ２Ｏ３０．４１％，Ｒ２Ｏ１．０７％。
氧化铝微粉粒度组成对刚玉浇注料性能的影响
氧化铝微粉粒度组成对刚玉浇注料性能的影响邓俊杰中钢集团耐火材料有限公司洛阳471039摘要本工作研究了两种不同细度（5μm和2μm）氧化铝微粉的比例对刚玉质浇注料性能的影响，重点研究了对刚玉质浇注料热态抗折强度及热震稳定性的影响。
结果表明，两种不同细度氧化铝微粉的比例对刚玉质浇注料常温物理性能及常温力学性能的影响不大，但对热态抗折强度和热震稳定性的影响较为明显。
在本实验氧化铝微粉总量为6%的情况下，复合添加两种细度的氧化铝微粉对热态抗折强度和热震稳定性有利。
当5μm氧化铝微粉与2μm氧化铝微粉的比例为3/1时，1400℃×0.5h热态抗折强度最高，为19.22MPa，比单独加一种细度氧化铝微粉的浇注料高约4.5MPa。
当5μm氧化铝微粉与2μm氧化铝微粉的比例为1/3时，对浇注料的热震稳定性最为有利，1100℃水冷1次后的残余抗折强度保持率为34.3%。
关键词氧化铝微粉细度刚玉浇注料热态抗折强度热震稳定性1 引言低水泥耐火浇注料是在粘土结合耐火浇注料的基础上开发的，也是在20世纪80年代得到蓬勃发展的新一代耐火浇注料。
其主要品种有低水泥、超低水泥和无水泥耐火浇注料，它集多种耐火浇注料的优点于一身，具有高密度、低气孔、高强度、低磨损、耐热震和抗侵蚀等特点，同时还具有体积稳定性强和施工用水量低等特性因此应用广泛，使用效果较好和社会经济效益显著。
超微粉技术是低水泥系列耐火浇注料的关键技术，它与高效外加剂的巧妙使用，是该类浇注料的两大支柱，是缺一不可的。
此类技术也代表着耐火材料研究的日益精细化。
在现有不定形耐火浇注料中，最常用的超细微粉主要为氧化铝微粉和硅灰。
根据细度、成分及其他性状的不同，市面上此类产品种类多，性能参差不齐。
超细微粉对浇注料性能的影响不仅仅通过填充改变浇注料的粒度分布而实现，其参与基质内的各种反应对浇注料性能亦有直接影响。
本文以刚玉质低水泥浇注料为对象，研究采用两种不同细度及比例的氧化铝微粉对浇注料各性能的影响规律。
二氧化硅和氧化铝微粉加入量对MgO基浇注料流变性的影响
ＮＡｌＨＵｏｃＡｌｕＡＯ／耐火材料２００５。
３９（３１１７９～１８１开发与应用二氧化硅和氧化铝微粉加入量对ＭｇＯ基浇注料流变性的影响马成良张殿伟叶方保钟香崇郑州大学高温功能材料河南省重点实验室郑州４５００５２摘要采用电熔镁砂颗粒作骨料，电熔镁砂粉、电熔白刚玉粉、Ａｌ：０３微粉和ｓｉ０２微粉作基质料，固定骨料与基质料质量比为６５：３５，且固定基质料中Ａ１２０，微粉与Ｓｉ０２微粉的总加入量为８％，改变两种微粉的加入比例（Ａ１，Ｏ，微粉的加入量分别为８％、６％、４％、２％、０，Ｓｉ０，微粉的相应为０、２％、４％、６％、８％），分别加６．４％的水制成ＭｇＯ基浇注料，并采用浇注料流变仪研究了Ａｌ：０，微粉与ＳｉＯ：微粉的加入量对浇注料流变性（扭矩、流动阻力和粘度）的影响。
研究结果表明：随着ｓｉＯ：微粉加入量的增加，浇注料的扭矩、流动阻力和粘度呈降低趋势，但ＳｉＯ，微粉加入量超过４％后变化很小。
关键词硅微粉，氧化铝微粉，氧化镁基浇注料，流变性由于浇注料的粒度范围较宽（从０．１“ｍ到几ｍｍ），特别是颗粒含量多，约占６０％一７０％，对浇注料流变性有很大的影响，不能作为均质悬浮液来看待，故浇注料基质的流变性不能全面反映全组分浇注料的流变行为。
因此，利用浇注料流变仪研究全组分浇注料的流变行为，可以更直接、更准确地反映浇注料的施工性能。
文献［１—３］曾用此方法研究了Ａｌ：Ｏ，基浇注料的流变性，本工作用此法研究了ｍ：Ｏ，微粉与ｓｉＯ：微粉加入量变化对ＭｇＯ基浇注料流变性的影响。
ｌ试验采用电熔镁砂颗粒作骨料，临界粒度为８ｍｍ。
基质料由电熔镁砂粉、电熔白刚玉粉、Ａｌ：Ｏ，微粉和ｓｉ０，微粉组成。
上述原料的理化指标如表１所示。
表ｌ原料的理化指标！璺垒！皇！！竺巳皇壁！皇皇皇！！！旦呈！璺壁！旦旦竺堂皇！！皇！兰——原料名称—瓦万—ｉｉ瓦—｛篡｝—豆丽粒径／斗ｍ电熔镁砂＞９８＜１．５电熔白冈４玉＞９８．５＜ｏ．５＜ｏ．３ａ—Ａ１２０３微粉＞９８．５≤５ｓｉ０２微粉＞９７．Ｏ≤１固定浇注料中骨料与基质料的质量比为６５：３５，且固定基质料中Ａｌ：０，微粉与ｓｉＯ：微粉的总加入量为８％，改变两种微粉的加入比例，即Ａｌ：Ｏ。
Al粉添加对莫来石结合刚玉材料性能和结构的影响
温 度 下烘 干 。按 照 骨料一 Ｐ Ａ 结 合 剂一 预 混 基质 Ｖ
料 的顺 序在 ５立升 小 混砂 机 中进 行 混练 ， 混练 时 间
为 １ ｍｉ， ０ ｎ 混好 的料过 １ ２目筛 ， 进一 步均 化。
各试样 均采 用 ６ ３吨液压 机成 型 。纯基质 料成 型 为 ‘ ２的 圆柱 试 样 。加 骨 料 的 成 型 为 ２ ｍｍ× ｐ ２ ５
王彦 君 （ 国建 筑材 料科 学研 究 院 ， 北 京 中
１０ ２ ０ ０ ４）
摘 要 ： 来石 或 莫 来石 结 合 刚 玉 耐 火材 料 在 高温 工业 中被 广 泛 用 作 高 温 结构 材 料 ， 别在 高 温 （ １５ｌ＝耐 火 窑 具 领 莫 特 ＞ ３ ｛（） ｃ
域 占有 主 导 地 位 ， 现 代 电子 陶 瓷 生 产 主要 选 用 的 高档 窑 具 材 料 莫 来石 结 合 刚 玉耐 火材 料 性 能 的优 劣 关键 取 决 于 是 莫 来 石基 质 或 莫 来石 结 合 相 。 用 以 Ａ ！ 微 粉 和 Ｓ 微 粉 为 主要 基 质 料 ， 加 不 同金 属 Ａ 粉 反 应烧 结 （ Ｍ ） 来 采 ｌ ｏ ｉ Ｏ！ 添 ｌ ＲＢ 莫
构特 征和 区 别。
２ 结 果 与 讨 论
２１ 对 力学 性能 的影 响 ． 图 １ 图 ２分 别 给 出 了不 同 ＡＩ 加 入量 试 样 、 粉
热体 箱 式 电炉 中 ， 空 气 气 氛下 烧 成 ， 终 烧成 温 在 最
度 分别 为 １ ０ ｏ １ ５ ｏ １ ０ ｏ １ ５ ｏ ５ ０Ｃ、 ５ ０Ｃ、６ ０Ｃ、 ６ ０Ｃ，保 温
Ｋ Ｏ
Ａ３ Ａ６ Ａ９
一 謦பைடு நூலகம் 豳蟊霾 鳞
关于自流耐火浇注料的配方、影响流动性的因素等
关于自流耐火浇注料的配方、影响流动性的因素等前几天有客户在后台问到自流耐火浇注料的影响因素，所以今天讲一下这个。
自流浇注料具有很好的流动性和间隙通过性，可以在无振动的条件下浇注施工，拆模后施工面光滑、平整。
在衬体较薄，难以施工或修补衬体等热工设备上应用比较多。
在钢包和中间包、高炉出铁沟和造沟、锅炉管保护层和焚烧炉护排、加热炉和水泥窑等热工设备上常用到自流耐火浇注料。
自流耐火浇注料主要是靠里面的分散剂来增加浇注料的流动性，以此达到自流的效果。
分散剂一般分为无机分散剂和有机分散剂两大类。
常用的无机分散剂有硅酸盐类(例如水玻璃)和碱金属磷酸盐类(例如三聚磷酸钠、六偏磷酸钠和焦磷酸钠等)。
有机分散剂包括三乙基己基磷酸、十二烷基硫酸钠、甲基戊醇、纤维素衍生物、聚丙烯酰胺、古尔胶、脂肪酸聚乙二醇酯等。
自流耐火浇注料常用流动性评估方式采用流动度(值)来衡量。
自流浇注料的施工较传统浇注料要方便得多，所用设备大致相同，但自流浇注料无须振动棒振动。
混合设备一般用强力搅拌机，输送设备可采用吊装容器，但目前采用压送技术的较多，此技术使输送更加方便快捷，减轻了作业者的工作量。
由于自流浇注料的流动性非常好，因此需要密封性好和结构强度高的模胎结构，以防止在施工过程中出现物料漏出。
另外，自流浇注料不能失水，否则会影响流动性能，所以与自流浇注料接触的木质模胎表面要注意涂油。
自流耐火浇注料之所以得到大范围应用，也与其不用钢钎插捣或击打外模，能减少施工费用、降低劳动强度，同时施工无噪声污染。
自流耐火浇注料也有相应的国标标准，YB/ T4197-2009《自流耐火浇注料》里根据化学成分把自流浇注料分为高铝质、刚玉质、刚玉尖晶石质和铬刚玉质，同时又根据其化学成分分为SF50、SF55、SF60、SF65、SF90、SF92、SF90M、SF90C八个牌号。
牌号中SF是英文Self-flow的缩写，M代表MgO，C代表Cr₂O₃，其中数字代表期主要成分的质量百分数。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
NAI HUO C AI L I A O/耐火材料2007,41(6)435~438试验研究SiO2微粉和A l2O3微粉加入量对莫来石-刚玉浇注料性能的影响李洪波1,2) 赵继增2) 陈奇1)1)华东理工大学 上海2002372)上海利尔耐火材料有限公司摘 要 以莫来石M45(10~5mm,5~3mm)、电熔莫来石(3~1mm, 1mm)作骨料,刚玉粉( 0.074mm)、电熔莫来石粉( 0.074mm)、纯铝酸钙水泥、A l2O3微粉(d50=2.11 m)和Si O2微粉(d50=1.07 m)作基质,制备了脱硫枪用莫来石-刚玉浇注料,并分别研究了S i O2微粉加入量(分别为2%、3%、4%、5%)和A l2O3微粉加入量(分别为2%、4%、6%)对浇注料体积密度、显气孔率、强度、烧后永久线变化率、抗热震性和抗渣性的影响。
结果表明:仅加入S i O2微粉时,随着其加入量在2%~5%范围内增加,莫来石-刚玉浇注料的体积密度提高,显气孔率降低,强度增加,抗渣性变好,但抗热震性变差;在加入3%Si O2微粉的基础上再加入2%~6%的A l2O3微粉时,浇注料的各项性能随A l2O3微粉增加没有明显改善,但均比仅加入3%S i O2微粉时有明显改善。
关键词 S i O2微粉,A l2O3微粉,莫来石-刚玉浇注料,脱硫喷枪随着对钢材质量要求的不断提高,既可以减轻高炉炼铁的脱硫负担,又可以简化炼钢工序脱硫处理环节的铁水预处理脱硫工艺的应用越来越广泛[1-2],脱硫喷枪使用寿命的提高也就成为冶金工作者们感兴趣的课题。
由于S i O2微粉和A l2O3微粉具有良好的填充作用,能有效地填充在浇注料骨料和细粉堆积形成的孔隙中,由此可降低浇注料的加水量,改善其流动性,降低气孔率,提高致密度和强度,改善抗热震性和抗渣性。
本工作研究了S i O2微粉和A l2O3微粉加入量对脱硫枪用莫来石-刚玉浇注料的显气孔率、强度、抗热震性和抗渣性等的影响,以确定莫来石-刚玉浇注料中微粉的合适加入量。
0*1 试验1.1 原料及试验配方采用莫来石M45(吸水率2.32%,体积密度2.50 g c m-3)、电熔莫来石(体积密度2.82g c m-3)、刚玉、纯铝酸钙水泥、A l2O3微粉(d50=2.11 m)、S i O2微粉(d50=1.07 m)等为原料制备脱硫枪用莫来石-刚玉浇注料。
表1给出了所用原料的主要化学组成。
本试验中骨料是莫来石M45和电熔莫来石,基质部分包括刚玉细粉、电熔莫来石细粉、纯铝酸钙水泥、A l2O3微粉和S i O2微粉,骨料和基质料的质量比固定为70 30。
具体试验方案见表2。
表1 原料的主要化学组成(w)Tab le1C hem i c a l compositions of star ting ma t e ria ls%原料名称A l2O3S i O2Fe2O3Ca O LO I莫来石M4545.7250.661.020.20-电熔莫来石70.1224.581.100.20-刚玉粉99.50.060.06--纯铝酸钙水泥69.210.220.1529.52-A l2O3微粉99.80.020.01-0.01S i O2微粉0.493.40.6-1.0表2 浇注料的配比(w)Tab l e2Fo r mu las o f specm i ens%原 料1#2#3#4#5#6#7#莫来石M4510~5mm151515151515155~3mm20202020202020电熔莫来石3~1mm14141414141414<1mm21212121212121<0.074mm10101010101010刚玉细粉<0.074mm1514131212108纯铝酸钙水泥3333333S i O2微粉2345333A l2O3微粉0000246 1.2 制样及性能测试按YB/T5202.1-2003制样后,按有关标准分别测试样经110 24h、1000 3h和1400 3h处理后的显气孔率和体积密度、常温抗折强度和耐压强*李洪波:男,1973年生,硕士研究生,工程师。
E m ai:l lirrl hb@126.co m收稿日期:2007-03-05修回日期:2007-07-20度、烧后永久线变化率。
用水冷法进行抗热震试验。
将经1400 3h处理后的试样加热到1100 并保温20m i n,然后用快速流动的水冷却3m i n,再自然冷却5m in。
如此循环2次,以抗折强度保持率来衡量试样的抗热震性。
用静态坩埚法进行抗渣试验。
由于研究的材料将用于对铁水进行预处理的脱硫喷枪,故试验渣选用铁水包渣,其主要化学组成(w)为:Si O239.62%, A l2O36.69%,Ca O42.78%,MgO6.74%,K2O0.38%, N a2O0.29%。
将适量的铁水包渣装入坩埚中,经1450 3h处理,将冷却后的坩埚沿纵向切为对称的两半,测量最大侵蚀深度和最大渗透深度,然后指定某一试样的侵蚀指数为100%,其他试样的最大侵蚀深度均与选定试样的相比而得到相对侵蚀指数。
2 结果与讨论2.1 微粉加入量对试样显气孔率和体积密度的影响图1、图2分别示出了不同热处理条件下体积密度、显气孔率与微粉加入量的关系。
由图1可看出:(1)不加A l2O3微粉,S i O2微粉加入量在2%~ 5%范围内增加时,试样(1#~4#)在烘干、1000 和1400 处理后的体积密度均逐渐增大,显气孔率逐渐缩小。
这是由于S i O2微粉具有很好的流动性,可以填充浇注料颗粒和细粉之间的孔隙,改善浇注料的流动性,降低加水量。
(2)加入3%硅微粉,A l2O3微粉加入量在0~6%图1 微粉加入量对浇注料体积密度、显气孔率的影响F ig.1E ff ec t s o f m i c ropowde r add itions on bu l k den sity andappa ren t po rosity o f castab les 范围内增加时,试样(2#、5#~7#)在烘干、1000 和1400 处理后的体积密度均呈现出先增后减的变化,且A l2O3微粉加入量为2%(5#试样)和4%(6#试样)时体积密度稍大,而显气孔率的变化不太明显。
2.2 微粉加入量对冷态强度的影响图2示出了微粉加入量对莫来石-刚玉浇注料常温抗折强度和耐压强度的影响。
由图2中可知:(1)对于1#~4#试样,随着Si O2微粉加入量2% ~5%范围内增加,烘干后试样的抗折强度、耐压强度均是先增后减,其中以加入量为4%时最高;1000 3h处理后试样的抗折强度随S i O2微粉加入量的增加先增后减,以加入量为4%时最高,而耐压强度则是随着S i O2微粉加入量的增加呈增加趋势;1400 3h处理后试样的抗折强度变化不明显,而耐压强度则呈增大趋势。
另外,S i O2微粉含量在3%~5%范围内的试样经低、中、高温处理后的强度差别不明显。
(2)当浇注料中加入3%S i O2微粉,A l2O3微粉量在0~6%范围内增加时,试样(2#和5#~7#)经低、中、高温处理后的抗折和耐压强度基本上呈增大趋势,其中A l2O3微粉加入量为2%时(5#试样)比不加时的(2#试样)强度增加明显,而A l2O3微粉加入量在2%~6%范围内时,试样的强度增加不明显。
分析认为:S i O2微粉遇水后可形成牢固的Si O Si键结合的网状链结构,它能一直保持到1200 以上[3],使浇注料具有良好的常温与中温强度;同时,S i O2微粉还可与A l2O3反应生成莫来石,提高浇图2 微粉加入量对浇注料常温强度的影响Fig.2E ff ects o f m icropowder addition s on co ld streng th o f cast ab les注料的中、高温强度,但是S i O2微粉含量达到一定程度后,对浇注料的增强作用就趋于平缓。
而加入高活性的A l2O3微粉后,更有利于莫来石的生成,因而浇注料强度有较大的提高。
2.3 微粉加入量对永久线变化率的影响图3示出了S i O2微粉和A l2O3微粉加入量对莫来石-刚玉浇注料烧后永久线变化率的影响。
图3 微粉加入量对浇注料烧后永久线变化率的影响F ig.3E ff ects o f m icropowder add itions on pe r manent linearchange o f castab l e s由图3中1#~4#试样可知,随着Si O2微粉加入量在2%~5%范围内的增加,1000 处理后试样的永久线变化率呈增加趋势,而1400 处理后试样的永久线变化率先增后减,在Si O2微粉加入量为3%时达最大。
由图3中2#、5#~7#试样可知,随着A l2O3微粉加入量的增加(从0到6%),浇注料在1000 和1400处理后的永久线变化率没有太大改变,只是不加A l2O3微粉的2#试样经1400 处理后的稍大一些。
分析认为:温度达700 后,浇注料中的A l2O3就在S i O2微粉所形成的网状链范围内反应形成非化学计量化合物,温度达1000 后,二者就开始反应生成莫来石[3-4],产生膨胀。
随着S i O2微粉加入量的增加,莫来石生成量增加,产生的膨胀量也大,且随着温度进一步升高,莫来石生成量增大且莫来石晶体逐渐长大,因此1400 处理后试样的永久线变化率比1000 处理后的大。
另一方面,由于试样在1400时已经开始烧结,而Si O2微粉加入后更利于烧结的进行,因此,随着S i O2微粉加入量的增加,烧结收缩逐渐加剧,抵消了部分膨胀,故烧后永久线变化呈减小趋势;而在加入2%Si O2微粉的基础上再加入A l2O3微粉,则微粉总量增加,利于浇注料的烧结,因此加A l2O3微粉后的5#~7#试样经1400 处理后的永久线变化率比不加的2#试样略有下降。
2.4 微粉加入量对热震性的影响图4示出了不同微粉加入量试样经2次热震(1100 水冷)后的抗折强度保持率。
比较2#~4#试样可知,随着Si O2微粉在2%~5%范围内增加,试样的抗热震性变差。
比较2#、5#~7#试样可知,当S i O2微粉加入量为3%,A l2O3微粉加入量在0~6%范围内增加时,试样的抗热震性稍有降低。
图4 微粉含量与浇注料热震后抗折强度保持率的关系Fig.4Residua l MOR ra t e a fter the r ma l shock vs m icropowders add ition分析认为:2#~7#试样的基质组成点位于Ca O-A l2O3-S i O2系三元相图(见图5)[5]中的A l2O3-A3S2-CAS2三角形内,随着Si O2微粉加入量的增加,系统组成点向CAS2移动,在1400 热处理过程中产生的液相量增大,其在1100 快速水冷过程中过冷液相生成的不稳定相数量也多,抗热震性因而下降;随着A l2O3微粉加入量增加,由于是用A l2O3微粉代替刚玉粉,系统组成点基本保持不变,高温产生的液相量仅稍有增加,因此,抗热震性略有降低。