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影響莫來石流鋼磚的耐火度的成分和因素有哪些?
來源: | 作者:254changhong | 發布時間: 2020-10-28 | 83 次瀏覽 | 分享到:
模鑄澆鑄系統中使用流鋼磚的磚型包括漏斗磚、注管磚、中心磚、直流磚、流鋼尾磚以及模底磚等。流鋼磚原料礦物組成主要是高嶺石(Al?O?·2SiO?·2H?O)和6%~7%的雜質(鉀、鈉、鈣、鈦、鐵的氧化物)
模鑄澆鑄系統中使用流鋼磚的磚型包括漏斗磚、注管磚、中心磚、直流磚、流鋼尾磚以及模底磚等。流鋼磚原料礦物組成主要是高嶺石(Al?O?·2SiO?·2H?O)和6%~7%的雜質(鉀、鈉、鈣、鈦、鐵的氧化物)。燒成過程主要是高嶺石不斷失水分解生成莫來石(3Al?O?·2SiO?)結晶的過程。莫來石晶體是鋁硅酸鹽在高溫作用下穩定的形式,其理論轉化率為87.64%。流鋼磚中的SiO?和Al?O?在燒成過程中與雜質形成共晶低熔點的硅酸鹽,包圍在莫來石結晶周圍。
不同批次流鋼磚的成分
由檢驗數據可知,流鋼磚的主要成分是氧化鋁,其次是二氧化硅,另外還含有少量的氧化鐵等。可想而知,流鋼磚的理化性能與這些主要成分的含量的多較大的關系,主要成分的變化會對流鋼磚的理化指標產生較大的影響。
流鋼磚在鋼磚反應中的損毀的主要形式
當流鋼磚與鋼液接觸過程中,鋼水與耐火材料之間的作用包括以下幾個方面,一是鋼水對耐材的沖刷,造成耐材的剝落,耐材整塊掉入鋼水中,這是物理過程,一般耐材局部存在低熔點的熔洞等不穩定點時容易發生;二是耐材中的組分,比如氧化物、碳、氮化物等與鋼水中的Al、Si、Mn、Fe等元素發生化學反應,反應界面大,但化學反應層的厚度較小,并且這種反應貫穿于整個耐材與鋼水接觸的過程,由于物理熔解過程往往發生在化學反應過程之前,物理熔解損失的速度也比化學反應的速度快得多,因此可認為流鋼磚與鋼水接觸發生損毀的主要形為是物理性的熔解。
流鋼磚與鋼水反應是先發生物理性熔解再發生化學性分解反應,分解反應界面層厚度很小,反應速度較慢。用流鋼磚的熔點來表征耐火度是具有科學性的,而且計算方法比較簡單。
化學成分計算法的計算過程
3.1 某批次流鋼磚的化學成分
某批次流鋼磚進廠后,取樣檢驗其化學成分。
表1  某批次流鋼磚中各氧化物所占的質量分數
由表1數據可知,化學成分比較正常,主要成分和少量成分的質量分數相差明顯。
3.2 某批次流鋼磚液相線的計算
氧化物MxOy的分子數的計算公式是:
aMxOy=XMxOy/AMxOy  (1)
式中:aMxOy為氧化物MxOy的分子數;XMxOy為氧化物MxOy的質量分數,%;AMxOy為氧化物MxOy的分子量。
由于流鋼磚反應層與高溫鋼液接觸過程中,反應層中的氧化物總是趨向于向低熔點相發生化合反應。
計算Al?O?、SiO?、、MgO、Fe?O?等成分時,Al?O?含量為65.29%的流鋼磚的液相線為1854℃。流鋼磚的原料高鋁礬土中除了Al?O?和SiO?等莫來石的形成氧化物外,還含有量的雜質。這些雜質中Fe?O?、K?O、Na?O等熔點較低,鋼水與耐材表面接觸過程中,高溫熔融鋼液容易熔解耐材表面的這些雜質,形成液態的通道滲入到耐材內部。因此,低熔點的氧化物會降低流鋼磚的耐火度。Al?O?含量為65.29%的流鋼磚實際液相線應在1854℃以下。
流鋼磚在高溫反應過程中形成的礦相組成
從熱力學角度出發,鋼水與流鋼磚接觸過程中,流鋼磚中的各種氧化物總是趨向于向低熔點的復雜氧化物發生化合反應。流鋼磚與高溫鋼液接觸反應的過程中,流鋼磚反應層中會不斷地生成復雜化合物,當鋼液反應溫度高于復雜氧化物的熔點時,流鋼磚反應層中就會生成部分復雜氧化物液相,并且這些液相的復雜氧化物會在反應界面層生成,被流動的鋼水卷入鋼液中。按照熔點低的復雜氧化物優先生成的原則,再根據各種氧化物的分子數數值可以推斷流鋼磚反應層中各種復雜化合物的分子式和數量。
SiO?有46個分子,Al?O?有64個分子,和Fe?O?均只有1個分子,因此SiO?和Al?O?會優先組合,中先形成的復雜化合物是莫來石,其次是鋁酸鈣,這兩者熔點很低。Fe?O?熔點,1個Fe?O?分子還是會以單獨氧化物的形式存在。3Al?O?·2SiO?中Al?O?和SiO?的比例是3:2,那么就有大約64:43的Al?O?和SiO2形成莫來石,剩余3個SiO?。而只有1個,Fe?O?只有1個,1個、1個Al?O?和1個SiO?形成1個·FeO·SiO?,終剩余的SiO?有2個。
 

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