簾線(xiàn)鋼用長(zhǎng)壽命中間包擋渣墻的研究.pdf

1、本文首先通過(guò)擋渣墻損毀分析，確定損毀原因，然后分別從材料的顆粒級(jí)配、不同粒度的尖晶石的選擇、結(jié)合體系以及分散劑的確定和添加物對(duì)材料顯微結(jié)構(gòu)的影響等方面入手，對(duì)剛玉-尖晶石質(zhì)中間包擋渣墻進(jìn)行了系統(tǒng)的研究：
　　(1)基于武鋼目前所使用的擋渣墻的基本情況，通過(guò)實(shí)驗(yàn)室分析了其各項(xiàng)物理指標(biāo)，并對(duì)用后擋渣墻進(jìn)行了損毀原因的分析。結(jié)果表明：目前武鋼所使用擋渣墻顯氣孔率較高，常溫強(qiáng)度較低，熱處理過(guò)后體積膨脹較大，對(duì)于材料的抗渣性能非常不利。顯微

2、結(jié)構(gòu)分析也驗(yàn)證了其損毀的主要原因是渣的侵蝕和滲透，擋渣墻的渣線(xiàn)部位損毀非常嚴(yán)重，熔渣與材料發(fā)生化學(xué)侵蝕，產(chǎn)生大量液相，高溫下液相的破壞作用非常大，不斷向材料內(nèi)部溶解侵蝕。在鋼水的不斷沖刷下導(dǎo)致結(jié)構(gòu)剝落，最終坍塌。
　　(2)通過(guò)分析目前擋渣墻所存在的缺陷，本文首先以高鋁質(zhì)材料體系入手，通過(guò)q值的變化，研究了不同粒度組成對(duì)澆注料各項(xiàng)常規(guī)性能的影響。研究結(jié)果表明：當(dāng)q為0.27時(shí)，澆注料流動(dòng)值最高，材料達(dá)到最緊密堆積，擁有較高的體積密

3、度和常溫強(qiáng)度，以及較低的顯氣孔率。
　　(3)以q值為0.27的高鋁質(zhì)材料體系為基礎(chǔ)，研究了添加不同粒度的尖晶石對(duì)材料常規(guī)物理性能、熱震穩(wěn)定性以及抗渣性能的影響。研究表明：添加尖晶石對(duì)于材料的常規(guī)物理性能影響不大，對(duì)熱震穩(wěn)定性和抗渣性能的改善是有利的。當(dāng)骨料：細(xì)粉=15：5時(shí)，擁有較好的熱震穩(wěn)定性和抗渣性。通過(guò)建立熔渣/耐火材料侵蝕熱力學(xué)模型，發(fā)現(xiàn)剛玉-尖晶石材料高溫下主要通過(guò)在骨料表面與熔渣中的MgO發(fā)生反應(yīng)形成鎂鋁尖晶石隔離層

4、，阻止熔渣對(duì)材料的進(jìn)一步溶解。而對(duì)骨料：細(xì)粉=15：5的試樣靜態(tài)抗渣試驗(yàn)后，觀(guān)察其顯微結(jié)構(gòu)也同樣驗(yàn)證了熱力學(xué)模擬的情況。
　　(4)通過(guò)引入ρ-Al2O3使材料體系“純凈化”，大大改善了材料的高溫強(qiáng)度和抗渣侵蝕性能；但ρ-Al2O3結(jié)合的試樣早期強(qiáng)度較低，不利于擋渣墻吊掛和安裝，因此在ρ-Al2O3加入量為3％的基礎(chǔ)上，引入較低含量的水泥來(lái)改善擋渣墻的常溫強(qiáng)度，并與單純以ρ-Al2O3作為結(jié)合劑的試樣進(jìn)行對(duì)比，發(fā)現(xiàn)當(dāng)ρ-Al2O3

5、加入量為3%，水泥加入量為1.5%時(shí)，材料不僅具有較高的常溫強(qiáng)度和較低的顯氣孔率，而且其抗渣性能和高溫強(qiáng)度也并未下降；通過(guò)XRD和抗渣試驗(yàn)后顯微結(jié)構(gòu)分析發(fā)現(xiàn)，少量水泥的引入并沒(méi)有在材料內(nèi)部產(chǎn)生過(guò)多的液相，相反在加入到一定量時(shí)生成CA6高熔點(diǎn)相，對(duì)材料高溫強(qiáng)度和抗渣性能的改善是有利的。在確定了ρ-Al2O3-水泥復(fù)合結(jié)合的結(jié)合體系之后，研究了三種分散劑對(duì)澆注料基質(zhì)漿體流變行為的影響。結(jié)果表明：聚羧酸醚類(lèi)減水劑(以下簡(jiǎn)稱(chēng)FS60)通過(guò)靜電斥

6、力和空間位阻的協(xié)同作用，大大降低了漿體的粘度，隨著FS60加入量增加，漿體的粘度基本沒(méi)有變化，因此減水劑的加入量有一個(gè)合適的范圍。實(shí)驗(yàn)表明當(dāng)加入量為0.1%時(shí)，對(duì)漿體的分散效果較好，滿(mǎn)足施工要求。
　　(5)熱力學(xué)模擬計(jì)算及XRD分析表明，隨著鎂鋯共晶材料(以下簡(jiǎn)稱(chēng)MZ)加入量增加，生成的尖晶石含量增加，由此造成高溫處理后線(xiàn)變化率和顯氣孔率隨之升高，常溫強(qiáng)度和體積密度降低；當(dāng)加入量過(guò)大的時(shí)候，抗渣滲透性能有所下降。同時(shí)，由于ZrO

7、2的存在，通過(guò)其馬氏體相變?cè)鲰g改善了材料的熱震穩(wěn)定性，但加入量一旦過(guò)大，反而熱震穩(wěn)定性有所下降。由此可見(jiàn)，適當(dāng)?shù)囊隡Z可以改善材料的熱震穩(wěn)定性和抗渣侵蝕滲透性，綜合各項(xiàng)性能來(lái)看當(dāng)MZ加入量為1%時(shí)較為合適。
　　(6)通過(guò)熱力學(xué)軟件模擬計(jì)算可知：在剛玉-尖晶石質(zhì)擋渣墻中引入Y2O3，而不添加SiO2，高溫下體系中主要存在的物相為尖晶石相和剛玉相，經(jīng)熱力學(xué)計(jì)算Y2O3與A2O3在1500℃下極易生成Y3Al5O12(釔鋁石榴石),