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文章编辑:飞速直播间 发表时间:2020-12-15 浏览次数:
     原料的纯度和种类、结合剂、外加剂和生产工艺是影响炮泥质量的主要因素,基础原料直接决定炮泥性能,炮泥 原料的化学成分,正向高纯和炭质方向发展。

     1、炮泥基础原料

     粘土:主要起结合剂和润滑剂的作用。粘土种类繁多,Al2O3和SiO2含量不稳定,易导致附着性变差,烧结性不稳定,水基炮泥前期强度难以保证,粘土砖的选择和添加量主要影响到炮泥的可塑性。对炮泥成份中的不同高 岭土组织结构进行分析,发现高岭土的粒度组成和化学组成对炮泥的性能影响较大。

     刚玉:体积密度为3.95-4.0g/cm3,熔点为2050℃,化学性质稳定,抗渣性和抗侵蚀性优异。刚玉在炮泥中作 骨料和细粉使用。

     焦炭:作为一种无定型炭,气孔率高,便于水分和易挥发份挥发,改善炮泥透气性。它的熔点非常高,抗渣性、 热震性、导热和导电性优异。焦炭使铁口保持还原气氛,对SiC等炭素材料起保护作用。

     SiC:工业用SiC—般由人工合成,密度在3.17-3.37g/cm3,纯SiC为无色透明,工业用SiC因杂质种类和含量不 同,而呈黄、绿、蓝和黑色。我国所用SiC为黑色和绿色,均为六方晶体。在还原气氛中,SiC小于2600℃时稳定存在。SiC具有导热率高、耐磨性好、高温强度高、热膨胀系数小、热震稳定性好等优点,可改善炮泥抗溶渣侵蚀和抗 冲刷等性能。

     沥青:如表1,按照沥青软化点不同,分为低温、中温和高温沥青。沥青是含碳的有机结合剂,随温度升高而缩 聚、焦化,形成碳化网络,从而提高炮泥的润湿角和高温强度。

表1 沥青分类表


     2、炮泥结合剂

     目前,炮泥的结合剂主要为煤焦油-沥青或树脂。以焦油-沥青结合的炮泥具有很好的可塑性,易填充铁口,保持 铁口深度。焦油成分复杂,常温下粘度大,液体不均匀,也不易分散,导致烧结后存在结构缺陷。焦油中含水量对炮 泥质量影响较大。另外焦油使用过程中硬化速度慢,堵口耗时,烧结后高温强度低,体积收缩大,抗冲刷性能也较差,目前欧洲基本不使用焦油作为炮泥结合剂。研制出一种蒽油作结合剂,其苯并芘含量少于50ppm,使用过程中需添加硼元素,即可作为一种环保结合剂。

     酚醛树脂是含碳飞速直播间常用的结合剂,其粘结性强,素坯强度高,碳化率高。使用酚醛树脂替代焦油,有利于 提高炮泥结合强度,而且有害溶剂量的减少,改善了炉前操作环境,环保性好。树脂使用时比较粘稠,需添加焦油、 乙醇等进行调节,但焦油并不易溶于树脂。使用一种焦油树脂混合结合剂生产炮泥,使其具有良好的可塑 性、透气性和微量的体积膨胀性。有研究表明炮泥可以用粉状树脂、沥青和无机磷酸盐为主结合体系,用焦油作为增 塑剂,可延迟树脂缩合和过早硬化。

     3、炮泥添加剂

     添加剂是炮泥的重要组成部分,目的是为了弥补主要成分在使用性能方面不足,尽管加入量较少,但对其作业性 和使用性有较大影响。根据添加剂作用的不同,添加剂的种类有以下几种。

     (1)增塑剂和润滑剂

     改善炮泥可塑性和润滑性,常用可塑料的增塑剂都可以采用,如绢云母、粘土等。常用的润滑剂有石墨和蜡石粉等。

     (2)膨胀剂

     利用加热过程中的物相反应,产生膨胀来抵消干燥和烧结过程产生的收缩,降低显气孔率,提高体积密度。常见 的膨胀剂有石英、蓝晶石和红柱石等。

     (3)烧结助剂

     理论上,改善材料烧结性能的途径有固相烧结、液相烧结和反应烧结。固相烧结和反应烧结是较理想的烧结方 式,通常不会影响材料的高温性能,反而能强化基质。而液相烧结,由于高温下产生的液相,可能降低热态强度和抵 抗渣铁侵蚀的性能,即烧结初期产生液相,促进烧结,最终液相消失,形成高熔点物相,如果能利用“间接液相烧 结”原理,那么这种液相烧结方式也是较理想的。

     烧结助剂的种类较多,不定形飞速直播间用助烧剂有α-Al2O3、硼酸、硅灰、粘土、长石、金属Si粉、SiO2微粉和 稀土氧化物等。大部份烧结助剂是低熔点物质,影响炮泥抗侵蚀性能。近些年来,为了促进烧结或改善炮泥显微结构 和抗侵蚀性,通常在炮泥中加入氮化硅或氮化硅铁等。通过下列反应改善炮泥的显微结构和抗侵蚀性能:

 

     通过以上反应,基质中生成SiC、AlN等,改善了显微结构。生成的Fe为SiC生成的催化剂,促进SiC结合相的生成。另一方面,由于反应放出N2和CO,阻止渣的渗入,提高了抗侵蚀性能。但氮化硅铁的加入量并非越多越好,有文献指出,加入量不宜超过10%。

     (4)抗氧化剂和提高炮泥强度的树脂粉。

     树脂粉的加入提高残碳结合相,形成均质和非均质炭结合,残炭率可达85%,加热时,树脂粉软化并转移到气孔中,保证炮泥的最终强度。另外可以产生还原气氛,抑制其他炭质原料氧化,抗氧化性较好。

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