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电熔锆刚玉砖的化学组成(深度分析)

发布日期: 2018-06-21 09:14:26    阅读量(3451)    作者:

电熔锆刚玉砖的化学组成见表4-34所列。

表1 电熔锆刚玉砖的化学组成

电熔锆刚玉砖的化学组成

氧化铝(Al2O3):AZS中的Al2O3,都是刚玉AI2O3,真密度3.99g/cm3熔点2050℃±10℃。

氧化锆(ZrO2):真密度5.60g/cm3,AZS中的ZrO2,都是斜锆石,它有两种形态:1000℃以下为单斜晶相,转化是可逆的,并伴有6.9%的体积变化,熔点2715℃,沸点4300℃,ZrO2具有高温下保持高的机械强度的特点,其荷重软化点2000℃时变形4%,但热稳定性稍差。ZrO2化学稳定性高,2000℃以下不与金属、玻璃长石、硅酸盐等作用,还原气氛中,ZrO2部分转化ZrO(熔点较低),高温下Fe2O3和MnO2对ZrO2有较大作用。

氧化硅(SiO2):熔点1730℃,在无碱的环境中,SiO2必然与Al2O3生成莫来石结晶。但在AZS中,莫来石结晶的存在是有害的,因为莫来石的出现,必然使玻璃相和刚玉减少,破坏了AZS的高性能的岩相结构,所以必须限制SiO2含量,在AZS中要低于甚至大大低于16.3%或17%。由此可见,SiO2虽是AZS的主成分,但却属于被限制成分。SiO2的有益作用是,可生成玻璃基质-玻璃相,这样对缓解由ZrO2相变所引发的铸件裂纹将起重要作用。但是对高锆的AZS-41来说,玻璃相也是要限制的。

氧化钠(Na2O):Na2O熔点852℃,在AZS配料中加入少量Na2O的作用,日本吉木文平等早已做过研究,图4-31为Na2O对ZAC铸块构成相的影响。随着Na2O加入量的增加,促进了莫来石的热分解,抑制了铸件中的莫来石生成。当Na2O在1.5%附近时,SiO2全部生成了玻璃相,基质玻璃的含量增多,约达20%,它能吸收铸件中出现的热应力,防止产生裂纹。关于AZS-41中的Na2O含量较低,因为其中SiO2含量少了,其适宜的含量是以SiO2/Na2O=11〜14决定的,当SiO210%〜13%时,约是Na2O0.98%〜1.18%。Na2O的加入量,对玻璃相数量影响很显著。当Na2O从1.30%减至0.65%时,玻璃相含量由20%降至12%,制成发生严重裂纹。

Na2O对ZAC铸块构成相的影响

图1 Na2O对ZAC铸块构成相的影响

氧化硼(B2O3):相对密度2.46、熔点450℃,软化温度220℃,它在AZS中有两个作用:一是助熔作用,二是改善玻璃相的性质,防止铸件裂纹。因为它能和SiO2生成硼硅玻璃,这种玻璃具有热膨胀性小、软化温度高、耐化学侵蚀性强等优点。实际上B2O3的加入,能大大降低玻璃相的黏度,一方面能促进高熔点ZrO2的熔解,另一方面(更重要的)能更大范围的吸收铸件中的热应力,能有效地消除热裂纹。但是B2O3的加入量甚少,一般不超过0.25%或0.5%,最好是0.15%。尽管添加B2O3有上述好处,但现在许多国家的产品中已不引入,以尽可能减少基质玻璃的数量。

氧化铁(Fe2O3):能降低AZS配合料的熔点;促使铸件生成较大尺寸的不均匀的晶粒;增加玻璃相的含量,特别在高温下能增加玻璃相的流动性,降低制品的抗玻璃侵蚀性能,有资料指出,铸件中的Fe2O3,能在熔窑使用过程中,向玻璃液释出气泡,影响玻璃质量,所以AZS对氧化铁的含量,限制特别严格,要求其含量不超过0.2%。经验认为,Fe2O3含量应为玻璃相含量1%以下,一般AZS的玻璃相为20%。所以Fe2O3含量就是0.2%了(法国ER1681中含Fe2O3为0.08%)。

氧化钛(TiO2):能与其他成分形成共熔物,这类钛化物在450〜600℃间有体积变化,800℃时易使刚玉开裂。它对AZS有助熔作用,并促使ZrO2等晶粒尺寸增大。特别是在还原条件下熔化时,TiO2能使AZS中的玻璃相的黏度和渗出温度降低,故在AZS中,对其含量也严格限制,严格要求是在0.2%以下,但是我国只能要求在0.5%以下,因为国产锆英石精矿的铁钛含量为0.3%〜0.5%。(法国ER1681中,含TiO20.05%)。

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