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利用含鈦渣制備中頻爐線圈膠泥
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廠家：利用含鈦渣制備中頻爐線圈膠泥 日期：：2020-01-22 瀏覽次數： 144
中頻爐的線圈膠泥用熔白剛玉為主要原料，利用合二氧化鈦工業渣，制備了中頻爐用線圈膠泥，探討了含 二氧化鈦工業渣對材料性能的影響，進行了顯微結構與物相組成分析．結果表明：采用含二氧化鈦工業 渣替代部分剛玉細粉，不影響線圈膠泥的基本性能，且有利于提高其抗熱震性和保溫效果．
中頻爐在冶煉過程中，尤其在后期，其爐襯會產生大量裂紋，高溫熔融液體可能燒熔感應線圈而影 響生產，嚴重的甚至引發設備和人身事故。由此，根據各感應線圈的工作條件，人們研發了感應線圈 用保護膠泥。線圈膠泥須具備絕緣性能好、耐火度高、隔熱性好、抗熱震性好的特點，然而中頻爐冶煉 條件日趨苛刻，中頻電爐爐襯使用壽命以及冶煉效率的提高都要求線圈膠泥向相應性能更優的方向發展。中頻電爐剛玉質線圈膠泥耐火性能好，但其熱膨脹系數大且熱導率較高，材料的抗熱震性和保溫性能有待改善。
經過幾十年的無序開采與不當利用，我國耐火材料資源浪費嚴重，耐火材料礦產資源的矛盾已經比 較突出。目前，“可持續發展”是世界各國經濟發展的重要問題，在耐火材料行業則重點在于資源與能源 的最有效利用以及廢物的利用與耐火材料的循環使用等。因此，在合理利用耐火資源，有效提高耐火材 料資源的服役年限，同時還應充分利用一切可能的耐火材料二次資源。 中國90％的鈦資源集中在攀西地區，其在冶煉使用后富集在工業爐渣中，且含Ti02的工業爐渣的 量也在逐年增長。從循環經濟的角度出發，擬在材料中引入鈦酸鋁類低膨脹低導熱物質而改善抗熱震性和保溫性能[3-41，利用含噩02的中頻電爐爐渣制備具有優異性能的中頻爐用線圈膠泥并探其影響，對工 業渣的高附加值利用具有重要的實際意義。
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試驗用主要原料為電熔白剛玉、活性葉舢203微粉、純鋁酸鈣水泥、含二氧化鈦工業渣以及AC．H．Z200 等有機添加劑，其化學組成如表l所示。
試樣的配料組成如表2所示，其制備流程為先嚴格按設計配比配料并預混細粉，然后將骨料和預混 好的細粉在攪拌機內混2—3 min，同時按照一定比例加入水，再攪拌2—3 min后停止：最后經振動成型，成型尺寸為40 minx40 mmxl60 mill。試樣放置空氣中自然養護24 h后脫模，在110℃干燥24 h后，分別經 1000"Cx3 h和1500"Cx3 h燒成后，進行性能測試。
試樣燒后線變化率的測定參照YBTr 5203---1993進行：冷態抗折強度和冷態耐壓強度的測定參照 YB／T 5201--1993進行l體積密度、顯氣孔率的測定參照YB／T 5200---1993進行；抗熱震性的測試(水急 冷法)參照YB／T2206．2—1998進行，即將燒后試樣先在1100℃的高溫爐內保溫3 mill，然后快速取出放 入流動的冷水內，15 m_in后取出，觀察試樣出現裂紋的情況，當出現寬度>0．25 mill的裂紋或貫穿裂紋時即停止試驗，以熱震次數來表征其抗熱震性；采用PZ-3A型高溫熱膨脹儀(頂桿示差法)依據GB／T 7320．2008《耐火制品熱膨脹試驗方法》進行熱膨脹系數測試；采用PBD．02平板導熱儀根據YBfr 4130．2005按照水流量平板法測試試樣的導熱系數；對部分燒后試樣進行XRD、SEM分析。
圖1所示為含鈦渣的／JnA．量對試樣熱處理后線變化率的影響。由圖l可以看出，隨著含鈦渣加入量的 增加，經1000*Cx3 h熱處理后的試樣的線變化率相差不大，都存在0．2％左右的收縮。但經1500"Cx3 h 熱處理后的試樣的線變化率則相差較大，隨著含鈦渣加入量的增加而收縮增大，主要是因為含鈦渣的加 入促進了材料的燒結，加入量愈大收縮愈大。但含鈦渣的加入量由10％增加到15％后，試樣的線變化率 變化趨緩，可能由于鈦酸鋁的大量形成，其膨脹抵消了部分的燒結收縮。
圖2所示為音鈦渣加入量對試樣顯氣孔牢、體積密度的影響。由圖可以看出．在熱處理后，試樣的 顯氣孔率和體積密度隨者含鈦渣的增加而呈現明顯的變化規律。試樣的顯氣孔率隨含鈦渣的增加而下 降，體積密度隨著含鈦渣的增加而上升。添加了古鈦渣的試樣相比空白樣而占，其顯氣孔牢有明顯的下 降，體積密度顯著增加．尤其是在1500℃的高溫處理后．舍釷渣試樣和空白樣的顯氣孔率和體積密度差 異明顯，這與上部分對試樣的線盤化率的影響分析相對應。隨著熱處理溫度的升高，試樣的顯氣孔率減 小，體積密度相應增大，明顯是含鈦渣的促燒原因。
圖3所示為含鈦渣的加入量對試樣熱處理后冷態抗折強度和耐壓強度的影響。由圖可出看出，含鈦 渣的加入明顯提高了試樣的擾折及耐壓強度．且隨著熱處理溫度的提高．試樣的抗折及耐壓強度均有提 升。這是由丁空白樣純度高．燒結性較弱；而試樣A、B、C均添加了臺釷渣，燒結較好．促進了強度的 略微提升。
圖4所示為含鈦渣添加量對試樣抗熱震性和1000℃時熱導率的影響。由圖可以看出，含鈦渣的加入 明顯提高了試樣的抗熱震性，降低了試樣的熱導率，且隨著含鈦渣加入量的增加熱震次數呈上升趨勢、 熱導率呈下降趨勢。但隨著含鈦渣加入量增加，試樣的抗熱震性和熱導率改善趨緩，這可能是由于試樣 中雖有大量鈦酸鋁形成且量逐步增大，但試樣由于燒結好而致密化導致了未現明顯改善趨勢。
采用含二氧化鈦工業渣替代部分剛玉細粉，能促進材料的中高溫燒結性，對降低材料的顯氣孔率和 提高材料的強度有一定貢獻，不影響線圈膠泥的基本性能，且由于形成了良好的鈦酸鋁，有利于顯著提 高材料的抗熱震性和保溫性能。
中頻爐在冶煉過程中，尤其在后期，其爐襯會產生大量裂紋，高溫熔融液體可能燒熔感應線圈而影 響生產，嚴重的甚至引發設備和人身事故。由此，根據各感應線圈的工作條件，人們研發了感應線圈 用保護膠泥。線圈膠泥須具備絕緣性能好、耐火度高、隔熱性好、抗熱震性好的特點，然而中頻爐冶煉 條件日趨苛刻，中頻電爐爐襯使用壽命以及冶煉效率的提高都要求線圈膠泥向相應性能更優的方向發展。中頻電爐剛玉質線圈膠泥耐火性能好，但其熱膨脹系數大且熱導率較高，材料的抗熱震性和保溫性能有待改善。
經過幾十年的無序開采與不當利用，我國耐火材料資源浪費嚴重，耐火材料礦產資源的矛盾已經比 較突出。目前，“可持續發展”是世界各國經濟發展的重要問題，在耐火材料行業則重點在于資源與能源 的最有效利用以及廢物的利用與耐火材料的循環使用等。因此，在合理利用耐火資源，有效提高耐火材 料資源的服役年限，同時還應充分利用一切可能的耐火材料二次資源。 中國90％的鈦資源集中在攀西地區，其在冶煉使用后富集在工業爐渣中，且含Ti02的工業爐渣的 量也在逐年增長。從循環經濟的角度出發，擬在材料中引入鈦酸鋁類低膨脹低導熱物質而改善抗熱震性和保溫性能[3-41，利用含噩02的中頻電爐爐渣制備具有優異性能的中頻爐用線圈膠泥并探其影響，對工 業渣的高附加值利用具有重要的實際意義。
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試驗用主要原料為電熔白剛玉、活性葉舢203微粉、純鋁酸鈣水泥、含二氧化鈦工業渣以及AC．H．Z200 等有機添加劑，其化學組成如表l所示。
試樣的配料組成如表2所示，其制備流程為先嚴格按設計配比配料并預混細粉，然后將骨料和預混 好的細粉在攪拌機內混2—3 min，同時按照一定比例加入水，再攪拌2—3 min后停止：最后經振動成型，成型尺寸為40 minx40 mmxl60 mill。試樣放置空氣中自然養護24 h后脫模，在110℃干燥24 h后，分別經 1000"Cx3 h和1500"Cx3 h燒成后，進行性能測試。
試樣燒后線變化率的測定參照YBTr 5203---1993進行：冷態抗折強度和冷態耐壓強度的測定參照 YB／T 5201--1993進行l體積密度、顯氣孔率的測定參照YB／T 5200---1993進行；抗熱震性的測試(水急 冷法)參照YB／T2206．2—1998進行，即將燒后試樣先在1100℃的高溫爐內保溫3 mill，然后快速取出放 入流動的冷水內，15 m_in后取出，觀察試樣出現裂紋的情況，當出現寬度>0．25 mill的裂紋或貫穿裂紋時即停止試驗，以熱震次數來表征其抗熱震性；采用PZ-3A型高溫熱膨脹儀(頂桿示差法)依據GB／T 7320．2008《耐火制品熱膨脹試驗方法》進行熱膨脹系數測試；采用PBD．02平板導熱儀根據YBfr 4130．2005按照水流量平板法測試試樣的導熱系數；對部分燒后試樣進行XRD、SEM分析。
圖1所示為含鈦渣的／JnA．量對試樣熱處理后線變化率的影響。由圖l可以看出，隨著含鈦渣加入量的 增加，經1000*Cx3 h熱處理后的試樣的線變化率相差不大，都存在0．2％左右的收縮。但經1500"Cx3 h 熱處理后的試樣的線變化率則相差較大，隨著含鈦渣加入量的增加而收縮增大，主要是因為含鈦渣的加 入促進了材料的燒結，加入量愈大收縮愈大。但含鈦渣的加入量由10％增加到15％后，試樣的線變化率 變化趨緩，可能由于鈦酸鋁的大量形成，其膨脹抵消了部分的燒結收縮。
圖2所示為音鈦渣加入量對試樣顯氣孔牢、體積密度的影響。由圖可以看出．在熱處理后，試樣的 顯氣孔率和體積密度隨者含鈦渣的增加而呈現明顯的變化規律。試樣的顯氣孔率隨含鈦渣的增加而下 降，體積密度隨著含鈦渣的增加而上升。添加了古鈦渣的試樣相比空白樣而占，其顯氣孔牢有明顯的下 降，體積密度顯著增加．尤其是在1500℃的高溫處理后．舍釷渣試樣和空白樣的顯氣孔率和體積密度差 異明顯，這與上部分對試樣的線盤化率的影響分析相對應。隨著熱處理溫度的升高，試樣的顯氣孔率減 小，體積密度相應增大，明顯是含鈦渣的促燒原因。
圖3所示為含鈦渣的加入量對試樣熱處理后冷態抗折強度和耐壓強度的影響。由圖可出看出，含鈦 渣的加入明顯提高了試樣的擾折及耐壓強度．且隨著熱處理溫度的提高．試樣的抗折及耐壓強度均有提 升。這是由丁空白樣純度高．燒結性較弱；而試樣A、B、C均添加了臺釷渣，燒結較好．促進了強度的 略微提升。
圖4所示為含鈦渣添加量對試樣抗熱震性和1000℃時熱導率的影響。由圖可以看出，含鈦渣的加入 明顯提高了試樣的抗熱震性，降低了試樣的熱導率，且隨著含鈦渣加入量的增加熱震次數呈上升趨勢、 熱導率呈下降趨勢。但隨著含鈦渣加入量增加，試樣的抗熱震性和熱導率改善趨緩，這可能是由于試樣 中雖有大量鈦酸鋁形成且量逐步增大，但試樣由于燒結好而致密化導致了未現明顯改善趨勢。
采用含二氧化鈦工業渣替代部分剛玉細粉，能促進材料的中高溫燒結性，對降低材料的顯氣孔率和 提高材料的強度有一定貢獻，不影響線圈膠泥的基本性能，且由于形成了良好的鈦酸鋁，有利于顯著提 高材料的抗熱震性和保溫性能。
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