高鋁澆注料耐火溫度

由于耐火材料在使用中經(jīng)常受到高溫甚至高速含塵氣流的沖蝕,近年來對其耐磨性的研究日漸增多,而且隨著高溫耐磨設(shè)備的不斷完善,對耐火材料高溫耐磨性的研究也隨之開展起來。為此,利用新研制的高溫耐磨實(shí)驗(yàn)機(jī)以高鋁澆注料為原料,研究了臨界粒度、水泥加入量和熱處理溫度等對材料高溫耐磨性的影響。

1、水泥加入量對澆注料高溫耐磨性的影響

在常溫和1000℃條件下,隨著水泥含量的增加,高鋁澆注料的磨損量均逐漸減小。而在1200℃時(shí),隨著水泥含量的增加,澆注料磨損量卻略有增大。這是因?yàn)樵诔叵乱布春婵竞笤嚇拥目拐蹚?qiáng)度和耐壓強(qiáng)度隨著水泥含量的增加而增大,所以澆注料磨損量降低;在1000℃時(shí),可能由于水泥引入的與材料中Al2O3、SiO2反應(yīng)形成一定數(shù)量的鈣長石等低熔相,促進(jìn)了試樣的燒結(jié)而致密化使強(qiáng)度提高,所以隨著水泥含量的增加,澆注料磨損量有所降低。但是,當(dāng)溫度升高至1200℃時(shí),由于高鋁質(zhì)材料的玻璃相黏度降低,高鋁澆注料進(jìn)入黏滯流動(dòng)階段而且水泥含量越大,生成的玻璃相量越多,黏滯力越小,沖擊磨損越多,因此高鋁澆注料的磨損量隨水泥含量的增加略有增大。

為了進(jìn)一步比較低水泥結(jié)合和無水泥結(jié)合高鋁澆注料的高溫耐磨性能,選用ρ-Al2O3微粉代替Secar71水泥(加入量為6%)作結(jié)合劑進(jìn)行了高溫耐磨性試驗(yàn)。圖2為不同結(jié)合與高鋁澆注料高溫耐磨性的關(guān)系。由圖2可看出,材料在各試驗(yàn)溫度下的耐磨性差別較小,但在高溫(1200℃)條件下,無水泥澆注料的耐磨性稍好一些。這可能是由于ρ-Al2O3微粉結(jié)合的高鋁質(zhì)澆注料在1200℃時(shí)產(chǎn)生的玻璃相相對較少,從而使其具有較高的強(qiáng)度。

2、熱處理溫度對澆注料高溫耐磨性的影響

不同溫度熱處理后的試樣,磨損量隨著試驗(yàn)溫度的變化趨勢是相似的,即試驗(yàn)溫度越高,試樣的磨損體積越小;且在各試驗(yàn)溫度下,經(jīng)1200℃處理后試樣的磨損量均大于經(jīng)600、1000℃處理后試樣的磨損量。出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因可能是:經(jīng)熱處理后高鋁澆注料礦物相包括剛玉、莫來石和少量玻璃相,由于它們的熱膨脹系數(shù)不同,冷卻后材料內(nèi)部會不同程度地出現(xiàn)微裂紋,因此熱處理溫度越高,這種作用越明顯,形成裂紋的尺寸也會越大。這種現(xiàn)象在不同熱處理試樣的冷態(tài)抗折強(qiáng)度和耐壓強(qiáng)度值中得到了證實(shí),試樣經(jīng)600、1000、℃熱處理后的耐壓強(qiáng)度分別為149.9、119.1、抗折強(qiáng)度分別為11.3、9.7、9.6MPa。即熱處理溫度越高,試樣冷態(tài)強(qiáng)度越小。所以在測定不同試驗(yàn)溫度下的磨損量時(shí),雖然不同顆粒之間由于熱膨脹而相互靠近,材料的裂紋得以彌合,但經(jīng)較高溫度熱處理后的試樣在升溫的過程中對裂紋的彌合作用,不足以彌補(bǔ)經(jīng)熱處理再冷卻后形成的缺陷,抵御外來應(yīng)力的能力變差,從而導(dǎo)致在相同試驗(yàn)溫度下試樣磨損量較大一些。

3、臨界粒度對澆注料高溫耐磨性的影響

溫度為1000℃時(shí),澆注料的磨損量隨著臨界粒度的增大而降低;1200℃時(shí)澆注料的磨損量隨著臨界粒度的增大幾乎不變。

這可能是由于,當(dāng)磨損介質(zhì)沖蝕試樣表面時(shí),首先是材料基質(zhì)受到磨損介質(zhì)的沖擊和切削作用,而逐漸剝落、下凹,形成凸起的顆粒;當(dāng)磨損介質(zhì)繼續(xù)以一定的角度沖蝕磨損表面時(shí),就會產(chǎn)生陰影效應(yīng)。處在材料顆粒陰影中的基質(zhì)遭受沖擊和切削的幾率和程度減弱,而且材料的臨界粒度越大,陰影效應(yīng)也越明顯,使得材料的磨損量減小。另外,臨界粒度增大,澆注料的顆粒級配相應(yīng)變化,較大臨界粒度組成的澆注料,其細(xì)粉量相對較少;由于較粗大的顆粒比小的顆粒耐磨,小的顆粒比細(xì)粉耐磨,所以澆注料磨損量也隨著臨界粒度的增大而降低。但當(dāng)試驗(yàn)溫度達(dá)到1200℃時(shí),材料中產(chǎn)生的高溫液相促進(jìn)了試樣的燒結(jié),從而緩和了臨界粒度等其他因素對材料耐磨性的影響,導(dǎo)致其磨損量變化不大。

總之，通過實(shí)驗(yàn)得出以下結(jié)論：

(1)在常溫和1000℃條件下,隨著水泥含量的增加,高鋁澆注料的磨損量逐漸減小,1200℃時(shí)澆注料磨損量略有增大。采用ρ-Al2O3微粉代替Secar71水泥作結(jié)合劑,兩者的耐磨性在各試驗(yàn)溫度下差別不大。

(2)經(jīng)不同溫度熱處理后,高鋁澆注料的磨損量隨著試驗(yàn)溫度的變化趨勢是相似的,即其隨著試驗(yàn)溫度的升高而降低;經(jīng)600、1000℃處理后的試樣在各試驗(yàn)溫度下試樣磨損量均較小,但經(jīng)1200℃處理后的試樣磨損量稍大一些。

(3)選用不同臨界粒度的高鋁澆注料進(jìn)行磨損試驗(yàn),溫度為1000℃時(shí),澆注料磨損量隨著臨界粒度的增大而降低;1200℃時(shí),澆注料的磨損量隨著臨界粒度的增大變化不大。

市場上各式各樣的高鋁耐火材料種類眾多，更是能讓客戶挑花了眼，產(chǎn)品的多樣性給客戶帶來更多的選擇機(jī)會的同時(shí)，也給用戶造成了一定的不便，作為耐火材料廠家，榮盛耐材建議用戶在選購過程中讓企業(yè)出具相關(guān)的證明和質(zhì)量，能夠?qū)嵉乜疾?，對于企業(yè)實(shí)力有更加直觀的認(rèn)識。