第8期
改性酚醛树脂结合镁碳质耐火材料的抗渣性研究
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期号 : 2011 年, 第8期
内容简介

    在镁碳质耐火材料中,结合剂的碳化和高温使用时MgO对碳与氧化物的结合状态产生较大影响。镁砂越致密,所生产的制品强度越高。使用致密的烧结镁砂也能生产出较高强度的制品,但是对所使用镁砂的品种和结合剂的类型有特殊要求。研究人员已经开发出了改性酚醛树脂结合的高强度不烧镁碳质耐火材料,而且有可能使用烧结镁砂替代电熔镁砂。乌克兰的研究人员研究了使用不同类型镁砂作骨料生产的镁碳砖的抗渣蚀性。试样的组成见表1。
表1 试验用镁碳砖的配料组成及物理性能


试样

镁砂类型

有机硅化
合物/%

有机硅化合物溶胶/%

石墨/%

显气孔率
/%

体积密度
(g·cm-3)

耐压强度
/MPa

1

电熔镁砂

1.5

0.25

3.0

8.9

2.85

74.6

2

3.0

12.2

2.77

36.5

3

烧结镁砂

1.5

0.25

3.0

10.9

2.74

81.0

4

3.0

14.5

2.68

34.2

    试验用坩埚法测定试样的抗渣蚀性,在试样中央钻出Φ8 mm×13.5 mm的孔,放入CaO/SiO2=1.21的碱性渣,然后将试样进行1 400 ℃ 2 h热处理(升温速度300 ℃·h-1)。热处理后的试样冷却后沿纵向切开,分析试样剖面的显微结构。
    试验结果发现,试样1工作层上有0.04~0.15 mm的裂纹,最大为0.30 mm。在工作层上与渣接触的镁砂颗粒有蚀损,个别镁砂颗粒中有分解的金属相微粒(≤4μm),这是由于镁砂中杂质的还原作用造成的。熔渣与工作层中耐火材料发生反应后含有黄长石晶粒的玻璃相增多,镁砂数量减少,石墨减少到1%~2%,碳结合剂减少到1%~4%;发现有尖晶石(Al2O3达80%)生成物。
    试样3工作层上有0.07~0.25 mm的裂纹,最大为0.37 mm。与试样1相比,试样3被熔渣的渗透稍多(渗透较深,生成的反应物较多)。在烧结镁砂颗粒周围硅酸盐和玻璃相含量多达25%~35%,在结合材料中达25%~30%,总计达50%。玻璃相中含有4~12μm(最大20~40μm)的黄长石结晶体。在部分方镁石晶粒中发现有点状金属杂质(Fe或Si)。工作层中发现有2%~4%的尖晶石,气孔和裂纹较少。
    试样2工作层上有0.04~0.15mm宽的裂纹,最大为0.3 mm。工作层上的矿物相和结构与试样1的基本一样。与微变化层相比,结合基质中新生成物增多,达到30~35%。结合部位中的新生成物稍多于试样1。
    试样4的工作层上裂纹宽度约0.07~0.2 mm,最大有0.3 mm。工作层上的矿物组成和结构基本与试样2的类似。试样4上渣渗透深度稍深一些,生成的反应物稍多。在结合基质中生成物达30%~35%,在骨料部位达15%~35%。结合基质中基本没有较深的渗透,反应生成物比试样3中的稍多。在熔渣表面上发现有黄长石、假性硅灰石、β-2CaO·SiO2、CaS和玻璃相。
    试验结果表明,熔渣的渗透及其与耐火材料的反应很轻微(在工作层上发生轻微渗透和反应,形成少量反应物),与镁砂骨料无关。加入改性添加剂后渣向耐火材料内的渗透减少。试样热处理后在工作层上结合相中的氧化镁与氧化铝反应,生成尖晶石,尖晶石的形成使得耐火材料的结构变得致密。添加同样的改性酚醛树脂,使用烧结镁砂为骨料镁碳砖的抗渣蚀性要低于使用电熔镁砂的试样。

(编译自俄刊《新型耐火材料》2010,№11)

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