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    1. 新聞詳情

      NEWS DETAIL

      碳化硅的粒度、加入量對高強耐磨自流澆注料性能都有哪些影響?

      日期:2020-07-30 14:44:54

      碳化硅具有耐腐蝕、耐高溫、強度大、導熱性能良好、抗沖擊等特性,廣泛應用于陶瓷、耐材、冶金等高溫行業。對于上述行業工業爐窯常用的水泥結合的高強耐磨自流澆注料來說,因其使用部位大多結構復雜、環境惡劣,需要材料具備較好的強度、自流性及耐磨性能。因此,在進行高強耐磨自流澆注料配方設計時,除控制骨粉料結構確保澆注料強度及流動性外,還通過加入適量碳化硅來提升澆注料的耐磨性能及抗沖刷性能。而如何控制碳化硅的顆粒形態及加入量就成為了本課題研究重點。

        1.試驗方案

        1.1原料選擇

        本課題選用山西孝義GL-85鋁礬土、α-Al2O3微粉、92#硅微粉、Secar-68鋁酸鹽水泥、90黑碳化硅(SiC≥90%,Fe2O3≤2.0%,體積密度≥3.2g/cm3)、97碳化硅以及適量減水劑和緩凝劑。

        1.2試驗過程

        通過試驗比對,在確保耐磨澆注料自流性的的前提下,設計基礎配比如下表1。按要求完成配料,澆注成型為160mm×40mm×40mm試樣,分別進行110℃×24h烘干、1100℃×3h和1400℃×3h熱處理后,分別檢測試樣抗折強度、耐壓強度、燒后線變化率以及耐磨值,并用“跳桌法”觀察流動性。因碳化硅不同溫度下反應復雜,其體積密度變化與碳化硅粒徑變化不成規律,故本課題不對比體積密度變化。

        2.結果分析

        2.1碳化硅粒度對澆注料性能的影響

        本試驗碳化硅分別以3~1mm、1~0mm和180目加入,比較1#(3~1mm15%)、2#(1~0mm15%)、3#(1~0mm10%和180目5%)、4#(1~0mm5%和180目10%)、5#(180目15%)時澆注料性能變化。

        從圖1可看出,110℃烘干后,隨著碳化硅粒度減小,澆注料線變化率減小,耐磨值增大,耐磨性降低,抗折和耐壓強度先增大后減小,這主要是由于碳化硅具有瘠水性,能增強顆粒間密實度,粒度越小,澆注料加水量越小,結構更致密,而大顆粒碳化硅較細粉更耐磨;1100℃熱處理后,碳化硅性能疲弱,粒度變化對線收縮影響不明顯,隨著碳化硅粒度減小抗折和耐壓緩慢增加,耐磨性能變化趨勢不改變;溫度升至1400℃后,碳化硅粒度越小,澆注料燒結越充分,其結構越致密,使得線變化率減小,結構強度相應增大,但碳化硅粒徑過小,其氧化程度加劇,過量液相產生,結構強度反而降低;同時,高溫液相能促進試樣燒結,緩和碳化硅粒度對材料耐磨性的影響,導致耐磨值變化不大。

        綜上,碳化硅顆粒1~0mm和180目比例為1:2時,此系列澆注料綜合性能最理想。

        2.2碳化硅加入量對澆注料性能的影響

        本試驗碳化硅采用1~0mm、180目顆粒按1:2比列加入,比較碳化硅合計加入量分別為10%、15%、20%、25%、30%時澆注料綜合性能的變化。

        從圖2可看出,隨著碳化硅加入量增加,澆注料加水量增大、和易性變差。110℃干燥后,碳化硅未發生水化反應,澆注料線收縮增大,早期結構強度差且呈先升后降趨勢,耐磨性先增大后減??;1100℃時,澆注料難于燒結,致密化程度不高,顆粒間結合力不大,耐磨性略有降低,強度變化不明顯;繼續升溫至1400℃,隨著

      表1試驗基礎配比(wt%)

      圖1不同碳化硅顆粒對澆注料性能的影響

      圖2不同碳化硅加入量對澆注料性能的影響

        碳化硅的增加,試樣由收縮變為膨脹并逐步增大,部分SiC被氧化為SiO2與細的Al2O3反應生成莫來石相,SiO2和莫來石沉積在空隙中二次結合使材料結構更加致密,機械強度顯著升高,耐磨性逐步增大,當碳化硅加入量為20%時其抗折、耐壓強度達到最高值,但碳化硅加入量繼續增加,高溫下在澆注料表面形成較多的液相,結構強度下降??紤]該澆注料的綜合性能及性價比,確定碳化硅加入量為20%最適宜。

        3.應用

        本課題研發的高強耐磨自流澆注料自2014年7月開始先后在云南昆鋼水泥建材集團、云南昆鋼重裝集團和云南銅業西南精煉廠等企業工業爐窯上進行了應用,產品質量穩定,具有較好的施工和使用性能,平均使用壽命8個月以上,滿足不同工業爐窯使用需求。

        4.結語

        (1)碳化硅能顯著增強澆注料耐磨性;碳化硅細粉可有效填充材料基質,提高密實度和結構強度。

        (2)碳化硅過量加入,高溫下二次莫來石化過量液相生成,影響澆注料施工性能及力學性能。

        (3)當碳化硅1~0mm和180目(比例1∶2)共加入20%時,該澆注料綜合性能及性價比最理想。

      來源:找耐火材料網

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