铝钛渣加入量对镁质复相耐火材料热膨胀、体密、气孔率、线性变化、抗折强度以及热震性能的影响,由耐火材料厂家汇总整合分享。
镁质复相耐火材料尤其是方镁石-尖晶石复相耐火材料的烧结性能是影响镁质复相耐火材料使用性能的重要因素。铝钛渣作为铁合金生产过程中的工业副产品,具有氧化铝和二氧化钛含量高、杂质成分稳定的特点。
1.铝钛渣对镁质复相耐火材料热膨胀系数和热膨胀率的影响:
不同铝钛渣加入量的镁质复相耐火材料试样在温度小于1100℃时,线膨胀率随着试样温度升高而逐渐稳步增大,各配方试样的线膨胀率区别不大。
随着镁质复相耐火材料配方试样中铝钛渣加入量的增加,试样在1100~1300℃之间的线膨胀系数呈现减小趋势,分析认为在此温度段出现的各配方试样线膨胀率的显著增大是源于镁质复相耐火材料基质中高纯镁砂细粉、氧化铝微粉和氧化铬微粉的固相反应。
固相反应生成镁铝尖晶石、镁铬尖晶石以及镁铝铬尖晶石固溶体的过程中,镁质复相耐火材料会产生较大的体积膨胀,然而随着基质中铝钛渣的加入量增多,镁质复相耐火材料的烧结性能逐渐增强,烧结所产生的体积收缩抵消了固相反应所造成的部分体积膨胀,因此出现了随着铝钛渣加入量增大、镁质复相耐火材料热膨胀率逐渐减小的现象。
2.铝钛渣对镁质复相耐火材料烧后线变化率的影响:
从铝钛渣对镁质复相耐火材料烧后线变化的影响趋势可以看出,随着煅烧温度的增加,试样的烧后线变化率逐渐增大,同时随着铝钛渣加入量逐渐增加,试样烧后线变化率也逐渐增大。说明铝钛渣可以部分促进系统中原位尖晶石的形成,原位反应同时导致烧后试样的线变化率逐渐增大。
3.铝钛渣对镁质复相耐火材料烧后体积密度和显气孔率的影响:
经110℃干燥、1100℃和1500℃烧后铝钛渣对镁质复相耐火材料体积密度和显气孔率的影响,经110℃干燥后,试样体积密度和显气孔率的变化趋势不明显,分析认为铝钛渣与镁质复相耐火材料的高纯镁砂原料体积密度相差不大,试验用铝钛渣和高纯镁砂粒度相同,因此干燥后镁质复相耐火材料的致密度相差不大。
分析铝钛渣对镁质复相耐火材料经1100℃和1500℃烧后试样体积密度和显气孔率的影响趋势可以得出,烧后的镁质复相耐火材料的体积密度随铝钛渣加入量的增大而逐渐增大,显气孔率呈逐渐减小趋势。
经1500℃烧后的镁质复相耐火材料的体积密度普遍小于经1100℃烧后的镁质复相耐火材料体积密度,分析认为煅烧温度的升高有利于镁质复相耐火材料中尖晶石的原位反应,原位反应所产生的体积膨胀是导致煅烧温度升高而致密度降低的主要原因。
随着铝钛渣加入量的增多,经1100℃和1500℃烧后镁质复相耐火材料的体积密度呈逐渐增大趋势,烧后的镁质复相耐火材料的常温抗折强度同样表现出逐渐增大趋势。
4.铝钛渣对镁质复相耐火材料烧后常温抗折强度的影响:
分析从铝钛渣加入量与干燥后镁质复相耐火材料的常温抗折强度的变化趋势同样得出,干燥后试样的常温抗折强度变化趋势同样不明显。
经110℃干燥后镁质复相耐火材料的常温强度主要来源于磷酸盐结合剂在镁质复相耐火材料内部形成磷酸盐网络结构,随着干燥后镁质复相耐火材料中物理水的完全蒸发,镁质复相耐火材料结构中磷酸盐形成的网络结构得到了增强,镁质复相耐火材料基质中加入铝钛渣没有对镁质复相耐火材料的磷酸盐结合造成影响,干燥后各配方试样的常温抗折强度差别不大。
对经1100℃和1500℃烧后的不同铝钛渣加入量的试样进行检测,发现烧后镁质复相耐火材料常温性能的变化趋势说明铝钛渣对镁质复相耐火材料具有较强的促烧结性,铝钛渣中杂质氧化物在高温条件下与主成分氧化镁以及氧化铝、氧化铬等形成低熔点相或液相,高温液相冷却所形成玻璃相提高了镁质复相耐火材料的致密性和常温强度。
5.铝钛渣对镁质复相耐火材料热震稳定性的影响:
从铝钛渣对镁质复相耐火材料热震前后常温耐压强度的影响趋势可以看出,随着铝钛渣加入量的增大,镁质复相耐火材料热震前的常温耐压强度呈逐渐增大趋势,而热震后试样的常温耐压强度的增大趋势减缓,镁质复相耐火材料热震前后的常温耐压强度保持率呈先增大后减小的趋势。
当铝钛渣加入量(质量分数)为2%时,镁质复相耐火材料的常温耐压强度保持率达到最高值87.9%分析认为,随着烧后镁质复相耐火材料中尖晶石原位反应的结束,镁铝尖晶石、镁铬尖晶石和镁铝铬尖晶石固溶体所形成的复相结构使得烧后镁质复相耐火材料结构中形成了大量的微小裂纹,缓解了镁质复相耐火材料由于温度变化所形成热应力,提高了镁质复相耐火材料热震稳定性。
然而随着铝钛渣加入量的增大,烧后镁质复相耐火材料基质中玻璃相数量逐渐增多,微裂纹数量减少,因此在一定程度上影响了镁质复相耐火材料的热震稳定性。