礬土基耐火可塑料結(jié)合劑優(yōu)化研究及仿真模擬.pdf

1、傳統(tǒng)耐火可塑料屬于不定形耐火材料的一種，由于施工靈活，對(duì)冶金熱爐等設(shè)備的局部損害有著較好的修補(bǔ)能力。礬土基可塑料屬于使用最廣泛的一種耐火可塑料，其擁有耐火度高，抗熱震性好，耐磨性好等特點(diǎn)。本論文研究了不同結(jié)合劑對(duì)礬土基可塑料性能的影響，以及反應(yīng)機(jī)理和高溫液相對(duì)莫來(lái)石的影響，通過(guò)有限元軟件綜合分析了材料在窯爐中使用情況。
　　首先以磷酸為結(jié)合劑研究了礬土骨料的最佳顆粒級(jí)配。按照骨料的最佳配比，加入不同的復(fù)合結(jié)合劑后，分別在110℃、

2、850℃、1350℃三種溫度下處理后測(cè)試樣品的性能；通過(guò)X射線衍射、掃描電子顯微鏡等微觀分析手段，結(jié)合試樣不同溫度熱處理后的強(qiáng)度變化，解釋性能產(chǎn)生機(jī)理和液相對(duì)材料的影響，再將樣品進(jìn)行高溫?zé)崃W(xué)測(cè)試，分析其高溫性能。利用COMSOL Multiphysics有限元計(jì)算工具，模擬試樣在加熱爐中各階段熱應(yīng)力分布情況。
　　通過(guò)比較試驗(yàn)物理性能，得出礬土骨料最佳顆粒配比為1-3mm:≤1mm:≤0.074mm=47:18:25。以磷酸為結(jié)

3、合劑的礬土基可塑料和其他試樣相比，無(wú)需高溫處理就具有一定的強(qiáng)度。由于以六偏磷酸鈉+偏硅酸鈉為結(jié)合劑的試樣中引入了Na+離子，在高溫?zé)Y(jié)中形成了液相，促進(jìn)燒結(jié)致密化；與添加磷酸鹽+硫酸鋁復(fù)合結(jié)合劑的試樣相比，其常溫物理性能較好。
　　含有Na+離子結(jié)合劑的試樣從1150℃開(kāi)始產(chǎn)生液相，隨著溫度的升高，液相從莫來(lái)石一側(cè)開(kāi)始侵蝕，最終吞噬分解整個(gè)莫來(lái)石顆粒。大的液相嚴(yán)重降低了樣品高溫力學(xué)性能。在1400℃時(shí)，添加硫酸鋁溶液+磷酸二氫鋁溶