添加電熔鎂鋯合成料的鎂鋯不燒磚組成、結(jié)構(gòu)和性能的研究.pdf

1、隨著潔凈鋼技術(shù)的發(fā)展，鋼鐵用耐火材料不僅要保證煉鋼流程安全、高效運(yùn)行，還要求對(duì)鋼水質(zhì)量有益。含有Al2O3、SiO2、C等組分的耐火材料對(duì)某些鋼種使用受到限制，而堿性耐火材料如MgO基、MgO-CaO基材料具有一定凈化鋼水的作用。MgO質(zhì)耐火材料的熱震穩(wěn)定性和抗渣滲透性不好，通過引入適量的ZrO2組分制成性能有所改進(jìn)的堿性耐火制品，成為堿性耐火材料的一個(gè)研發(fā)熱點(diǎn)。 出于改善鎂質(zhì)耐火材料的關(guān)鍵性能而更均勻地引入ZrO2和簡化工藝、

2、節(jié)能的考慮，本課題以MgO含量97％的電熔鎂砂和ZrO2含量14.33％預(yù)合成電熔鎂鋯料為原料，以酚醛樹脂為結(jié)合劑，用 400t摩擦壓磚機(jī)模壓成型，制備了ZrO2含量分別為0％、2％、4％、6％和8％的鎂鋯不燒磚（MZ0～MZ8），研究了ZrO2含量對(duì)其熱震穩(wěn)定性、抗渣侵蝕性、常溫物理性能和力學(xué)性能的影響。 由于電熔鎂鋯料和鎂砂的密度差異，前者替代后者后，對(duì)鎂鋯不燒磚的體積密度和顯氣孔率產(chǎn)生些微影響。鎂鋯不燒磚的耐壓強(qiáng)度介于10

3、5~120 Mpa，隨ZrO2含量的增加，總體呈上升趨勢?？拐蹚?qiáng)度大于20MPa，隨ZrO2含量增加而漸增。ZrO2在8％以內(nèi)的引入，提高了1600℃×3h熱處理后鎂鋯不燒磚試樣1500℃的熱態(tài)抗折強(qiáng)度, 自MZ0的0.5MPa提高到MZ8的2MPa。機(jī)理在于所用電熔鎂鋯共晶合成料中ZrO2主要富集在MgO的晶界上，增強(qiáng)了原本脆弱的MgO晶界，提高了晶界在高溫下抗滑移的能力。 熱震穩(wěn)定性的評(píng)價(jià)采用加熱-風(fēng)冷后測量抗折強(qiáng)度保持率的

4、方法。ZrO2的引入改善了MgO質(zhì)耐火制品的熱震穩(wěn)定性。各試樣經(jīng)1000℃-風(fēng)冷一次后的殘余抗折強(qiáng)度保持率由MZ0的20％提高至MZ8的70％以上。當(dāng)ZrO2含量高于4％之后，變化趨向平緩。ZrO2的引入對(duì)熱震穩(wěn)定性改善的機(jī)理認(rèn)為在于基質(zhì)內(nèi)方鎂石和立方氧化鋯熱膨脹系數(shù)不匹配導(dǎo)致的微裂紋增韌。 采用CaO/SiO2質(zhì)量比為3.6的精煉鋼渣進(jìn)行了1650℃回轉(zhuǎn)抗渣試驗(yàn)，對(duì)抗渣后部分試樣的顯微結(jié)構(gòu)借助SEM和EDAX做了分析。ZrO2

5、的引入對(duì)抗渣性有兩面性?？梢愿纳瓶乖鼭B透性，尤其是以鎂鋯電熔料細(xì)粉形式引入時(shí)效果更佳。原因在于ZrO2與渣中的CaO反應(yīng)生成高熔點(diǎn)相CaZrO3，伴隨一定的體積膨脹，可細(xì)化熔渣滲透通道。但當(dāng)ZrO2含量過大達(dá)6％-8％時(shí)，會(huì)造成熱膨脹不匹配效應(yīng)加劇，產(chǎn)生較大裂紋甚至剝落，抗渣滲透性隨之惡化。ZrO2的引入對(duì)抗渣侵蝕性有所不利，隨其含量增加，試樣的侵蝕深度總體呈上升趨勢。當(dāng)ZrO2≤4％時(shí)，以侵蝕損毀為主，蝕損深度約12mm，略有上升；而