以電熔棕剛玉、白剛玉、板狀剛玉、鎂砂為顆粒料,鎂砂細粉、剛玉細粉為粉體,添加高溫復合促燒劑,硼酸作為外加劑,經過調理顆粒級配,將各原料混合平均。將硬紙卷成直徑60*80mm的紙筒，放入內徑為84*87mm的坩堝內，紙筒與坩堝之間填滿1~0.5mm的白剛玉細顆粒。將混合平均的干式料倒入紙筒內，搗打密實，制成直徑60*60mm干式搗打料試樣。各原料的化學組成如表1所示。

表1 實驗原料化學組成(w)%

2

實驗辦法

本實驗丈量干式搗打料規程密度的辦法為：制造一個直徑80*80mm的規范鋼桶以及一個內徑為80*30mm的鋼圈，能夠在上方套住直徑80*80mm規范鋼桶。如圖1所示。將混合平均的干式搗打料放入鋼桶內，在振動臺上震動1分鐘后，移去鋼圈，刮平外表，測定搗打料堆積重量，依據公式1計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為鋼桶內搗打料質量(g)，V為鋼桶體積(cm3)

將坩堝內搗打密實的干式料,分別在1000℃3h,1200℃3h,1350℃3h,1600℃3h條件下熱處置,對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度停止檢測。并對現場運用后的干式搗打料殘襯停止顯微構造察看。

檢驗結果與討論

1顆粒級配對干式搗打料性能的影響

合理的顆粒級配使干式搗打料施工后致密度高,燒結時體積變化小,強度高,抗熱震性好,不易產生裂紋。合理的顆粒級配能夠進步搗打料的抗熱震性能以及抗化學腐蝕性能,搗打料粒度配比也關系到施工后中頻爐工作襯的燒結質量。

干式搗打料的顆粒級配與球體最大堆積原理分歧,依據不同尺寸顆粒自在堆積排列到達最高致密度的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數。Dinger的模型闡明了假如粉體顆粒的尺寸散布契合該條件,則能夠到達最大的堆積密度,并給出了可以到達最大堆積密度的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,對顆粒級配做微調整,配制干式搗打料,詳細配比方表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1600℃3h燒后試樣的各項性能如圖4一圖8所示。

實驗結果標明:試樣1號一8號振動堆積密度為2.8g·cm?³左右,差異不大。經過1000℃3h后,試樣都沒有脫模強度,闡明在1000℃時試樣不會燒結。各試樣經過1200℃3h后有一點脫模強度,8號簡直沒有強度,在1200℃時試樣會產生少量的燒結,但燒結強度很低。各試樣經過1350℃3h后,具有一定的燒結強度,8號強度最低,其他試樣強度根本依照1*7組試樣的強度在增加,闡明在1350℃時試樣曾經產生了局部燒結。燒結強度隨著鎂砂細粉含量的增加而增大,試樣只是局部燒結。經1600℃3h燒后,沒有添加鎂砂的8號試樣體密最大,資料的線變化最小,燒結強度較低,能夠看出鎂砂關于搗打料的燒結強度奉獻較大。干式搗打料中,增加粗顆粒添加量能夠進步試樣抗熱震性,但是粗顆粒添加比例過高會降低試樣的燒結性能和燒后強度。細顆粒可保證試樣經高溫燒結后內部氣孔較少且尺寸較小,使試樣具有良好的致密性,但是細顆粒添加比例過高會使試樣燒后產生較大裂紋,試樣收縮率過大會降低抗熱震性。綜合各配比狀況,第4組配方綜合性能較好。

2復合高溫促燒對干式搗打料性能的影響

改動復合高溫促燒劑的參加量,其他配比不變,詳細配比方表3所示。對試樣A一F經1350℃3h燒結后試樣再經1600℃3h燒后性能檢測,實驗結果如圖9一圖13所示。

在通常狀況下,鎂鋁尖晶石開端構成溫度為1400℃,到1500℃時才大量構成。而要構成尖晶石網絡,燒結溫度要大于1600℃。經過實驗能夠看出,參加適量硼酸后,在1350℃時已有尖晶石構成,硼酸能夠在較低溫度下促進尖晶石構成,1600℃鎂砂細粉已完成大局部尖晶石的轉變,并充沛發育,構成網絡包圍著剛玉顆粒,從而進步了爐襯的耐壓強度。

C組試樣中、高溫強度較高，線變化率比擬合理，該配比試樣在1000℃以下為粉狀，1200℃下略微有點強度,在1350℃下資料有一定的強度,在1600℃下有較高的燒結強度,能夠滿足中頻爐搗打料各方面請求,接觸鋼水部位有較高的強度,到達了致密燒結。在運用過程中,與鋼水或渣接觸的工作面資料中的鎂砂細小顆粒能夠持續和基質中氧化鋁細粉反響生成尖晶石,能夠改善資料的抗鋼水或渣的浸透,同時能夠抵消資料在燒結時的收縮,減少資料燒結層與半燒結層之間的構造應力,加強資料的抗剝落性能。因而，選擇C組配比作為工業現場實驗用料的配比。

現場運用狀況式搗打料現場施工

依照C組試樣的配比消費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精密的工作,僅有好的爐料,假如筑爐施工不好也不能到達高的運用壽命,現場施工工藝如下:

(l)打結爐襯前,首先將絕緣層破損部位修補平整,然后在爐子線圈絕緣層內鋪設一層石棉布。

(2)打結爐底: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直徑的圓筒,圓筒內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,打結時留意保證施工后各處密度平均,預防燒結后爐襯密度差異較大惹起開裂。

(3)打結爐壁:爐壁接受著高溫鋼液靜壓力、沖刷力、內外溫差應力以及鋼液的浸透與腐蝕作用等,打結爐壁時特別要留意保證料的密度平均,防止惹起分層。爐底打結到達所需高度時刮平,放入鋼制型模,對準中心后固定型心開端打結爐壁。調整周邊間隙相等后用三個木楔卡緊,中間吊重物壓上,防止爐壁打結模具產生位移。請求爐壁搗打時每次填料不超越12cm,每一層打結請求平均、致密,每層打結完后爐料外表要刮毛,使打結后的爐襯不會產生明顯的分層,這樣燒結后才可能得到優秀的工作面。打結密實后的爐底與爐壁如圖14所示

圖14 打結密實的中頻爐爐底與爐壁

(4)烘烤與燒結:爐襯打結完成后在鋼模具內參加廢鋼以加強感應圈加熱作用,鋼模具留在爐內,化鋼時同廢鋼一同凝結。第一次運用在加熱時,控制升溫速度,避免爐襯在燒結時產生裂紋。經過低功率送電產生較為平穩的電磁力,使爐襯上下受熱平均。從室溫至1630℃共烘烤了10h,烘烤良好,鋼水液面曾經到達正常工作液面。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。運用后的爐襯外表潤滑,燒結良好。依據該廠的消費布置,從2011年12月29日至2012年2月6日運用實驗,白班消費,晚上停爐,每天消費3爐左右,春節放假10天,隨后運用70爐后因設備毛病檢修,搗打料的運用壽命已到達該廠歷史上最好的運用爐次。接著運用搗打料的運用效果依然很好,完整滿足了工廠消費的請求。

2用后結果剖析

（1）據拆爐后察看,未燒結層、半燒結層、燒結層界線清楚,未燒結層有3一5cm厚,爐襯總體強度很好,爐襯外表比擬潤滑,在運用中構成尖晶石產生的收縮與燒結產生的收縮相匹配,爐壁簡直沒有從底部長起,損毀也比擬平均,拆爐時沒有發現爐襯有明顯的裂紋。拆爐后,爐壁搗打料如圖15所示。

圖15 拆爐后的搗打料

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

(3)經過對殘襯的顯微構造剖析,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,從而進步了資料得抗渣腐蝕性能,同時尖晶石的生成還能夠進步資料的抗熱震性能。

圖16 渣線部位殘襯的顯微構造照片

結論

(1)經過參加適量的鎂砂進步干式搗打料的高溫燒結和運用性能，經過添加促燒結劑改善爐襯的燒結狀況,經過合理顆粒級配進步搗打料的致密度,勝利開發出一種新型中頻爐搗打料配料。

(2)搗打料中促燒結劑的參加量應適量,在保證搗打料運用時產生足夠的強度同時,又不能顯著降低資料的高溫性能。

(3)經過選擇適合的骨料、顆粒級配以及促燒結劑配制的搗打料在8t中頻爐運用時,燒結層、半燒結層、未燒結層的厚度合理,沒有明顯的裂紋產生,運用壽命長,完整滿足了消費需求。

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