การใช้ตะกรันอะลูมิเนียมโครเมียมเพื่อผลิตอิฐคอรันดัมโครเมียม-เซอร์โคเนียมสำหรับโลหะไร้แร่โลหะ

วัสดุทนไฟสำหรับเตาเผาโลหะที่ไม่ใช่เหล็กทำงานในสภาพแวดล้อมที่รุนแรง เช่น เตาเผาควันสำหรับการถลุงตะกั่ว สังกะสี และดีบุก และวัสดุทนไฟสำหรับเตาเผาแบบเป่าด้านข้าง เตาเผาเหล่านี้ต้องการวัสดุทนไฟที่มีกำลังรับแรงอัดที่อุณหภูมิห้องสูง ต้านทานการสึกกร่อน ต้านทานการลดลง และต้านทานแรงกระแทกจากความร้อน สิ่งเหล่านี้ไม่มีในวัสดุทนไฟแมกนีเซียม-โครเมียมดั้งเดิม อิฐอลูมิเนียมโครเมี่ยมมีข้อได้เปรียบของประสิทธิภาพที่อุณหภูมิสูงที่ดี ต้านทานการสึกกร่อนที่แข็งแกร่ง ต้านทานการกัดกร่อน ฯลฯ และส่วนใหญ่จะใช้ในแนวตะกรันของเตาเผาในอุตสาหกรรมโลหะวิทยาที่ไม่ใช่เหล็ก อย่างไรก็ตาม วัสดุทนไฟตะกรันโครเมียมทั่วไปที่มีอยู่มีปัญหาในการต้านทานปฏิกิริยารีดักชันและช็อกความร้อนได้ไม่ดี ซึ่งไม่สามารถตอบสนองความต้องการของเตาเผาเหล่านี้ได้
ตะกรันอลูมิเนียมโครเมียมเป็นผลพลอยได้ที่เกิดจากการถลุงโลหะโครเมียม เฟสหลักของมันคือสารละลายที่เป็นของแข็งของ -Al2O3 และ Cr2O3 ปริมาณรวมของ Al2O3 และ Cr2O3 ในองค์ประกอบทางเคมีโดยทั่วไปมีค่ามากกว่าหรือเท่ากับร้อยละ 90 (w) ซึ่งเป็นวัสดุทนไฟที่มีประสิทธิภาพดีเยี่ยม ตะกรันอะลูมิเนียมโครเมียมสามารถนำมาทำเป็นก้อนอิฐตะกรันโครเมียมและใช้ในการบุผิวของเตาเผาที่ไม่มีธาตุเหล็ก อย่างไรก็ตาม เนื้อหาของสิ่งสกปรก Na2O, Fe2O3, Si O2 และโลหะ Cr ในตะกรันอะลูมิเนียมโครเมียมนั้นค่อนข้างสูงและไม่เสถียร ซึ่งส่งผลต่อการใช้งาน
ในงานนี้ใช้ตะกรันอะลูมิเนียม-โครเมียม อะลูมินา และแร่โครเมียมต่ำเป็นวัตถุดิบ และทำการทดลองการสังเคราะห์วัสดุอะลูมิเนียม-โครเมียมใหม่ด้วยวิธีการหลอมด้วยไฟฟ้า จากนั้นจึงเตรียมอิฐโครเมียม-เซอร์โคเนียมคอรันดัมโดยการผสมวัสดุอลูมิเนียมและโครเมียมหลอมรวมกับเซอร์โคเนียมมัลไลท์ที่หลอมรวม โดยเน้นที่อิทธิพลของปริมาณเซอร์โคเนียมมัลไลท์ที่หลอมรวมต่อการต้านทานแรงกระแทกจากความร้อนของอิฐโครเมียม-เซอร์โคเนียมคอรันดัม
1 การทดสอบการสังเคราะห์วัสดุอะลูมิเนียมผสมโครเมียม
1.1 วัตถุดิบ
วัตถุดิบ ได้แก่ ตะกรันอลูมิเนียมโครเมียม ผงอลูมินา และแร่โครเมียมต่ำที่มีขนาดอนุภาคน้อยกว่าหรือเท่ากับ 1 มม. ขั้นตอนหลักของตะกรันอะลูมิเนียมโครเมียม ได้แก่ โครเมียมคอรันดัม -Al2O3 และโลหะ Cr องค์ประกอบทางเคมีของตะกรันอะลูมิเนียมโครเมียมและแร่โครเมียมต่ำจะแตกต่างกันเล็กน้อย ขึ้นอยู่กับเตาไฟฟ้าไฟฟ้าปลอกกระสุน 300 k VA ที่ใช้และเตาไฟฟ้าไฟฟ้าแบบทิ้ง 6 300 k VA
1.2 วิธีทดสอบและผลลัพธ์
1.2.1 การทดสอบการหลอมด้วยไฟฟ้าของเตาไฟฟ้ากะเทาะเปลือก 300 k VA
โดยใช้ตะกรันอลูมิเนียมโครเมียม ผงอลูมินา และแร่โครเมียมต่ำเป็นวัตถุดิบ อัตราส่วนการทดสอบสามค่าได้รับการออกแบบ ผสมส่วนผสมตามอัตราส่วนการทดสอบและผสมให้เข้ากัน นำส่วนผสมประมาณ 1 000 กิโลกรัม ใส่ลงในเตาไฟฟ้าสำหรับปลอกกระสุน 300k VA และหลอมที่อุณหภูมิ 1 900-2 100 องศา ในการทำให้ Na2O และสารเจือปนอื่นๆ ระเหยได้ในระหว่างกระบวนการถลุง จึงมีการออกแบบเวลาการถลุงและการกลั่นที่แตกต่างกัน มีการทดสอบเตาเผาทั้งหมด 3 เตา และถูกทำให้เย็นลงด้วยการทำความเย็นตามธรรมชาติด้วยเตาหลอม สังเกตลักษณะของฟริตพบว่าส่วนบนและส่วนล่างมีความหนาแน่นและแกนของตะกรันมีลักษณะเป็นรังผึ้ง แต่ละตัวอย่างมีโลหะ Cr ในปริมาณเล็กน้อย เมื่อพิจารณาต้นทุนการผลิตและประสิทธิภาพของผลิตภัณฑ์อย่างครอบคลุม อัตราส่วนของวัตถุดิบในการทดสอบมวลคือ 3# เวลาในการหลอมคือ 8 ชม. และเวลาในการกลั่นมากกว่าหรือเท่ากับ 40 นาที
1.2.2 6 300 k VA การทดสอบการหลอมด้วยไฟฟ้าของเตาไฟฟ้าทิ้ง
เนื่องจากอุณหภูมิการหลอมที่จำกัดของเตาไฟฟ้าทดลองขนาดเล็ก ตัวเตาขนาดเล็กและเวลาการถือครองสั้น วัสดุแกนตะกรันรังผึ้งในส่วนตรงกลางของวัสดุหลอมไฟฟ้าจึงมีมากขึ้น ดังนั้น ในเตาหลอมไฟฟ้าแบบทุ่มทิ้ง 6 300 k VA ที่ระดับ 2 100 ~ 2 200 องศา จึงมีการทดสอบการสังเคราะห์อิเล็กโทรฟิวชันของวัตถุดิบจำนวนมาก ตะกรันอลูมิเนียมโครเมียม ผงอลูมินา และแร่โครเมียมต่ำในตารางที่ 4 ใช้เป็นวัตถุดิบ และทั้งสามถูกแบทช์ตามอัตราส่วนโดยมวลที่ 12:3:5 และวัสดุทั่วไปคือ 18 ตัน เวลาถลุงคือ 8 ชม. และเวลาการกลั่นมากกว่าหรือเท่ากับ 40 นาที เทวัสดุที่ละลายด้วยไฟฟ้าลงในถุงรับ และนำออกจากกล่องหลังจากเย็นตามธรรมชาติเป็นเวลา 72 ชั่วโมง เมื่อทุบและคัดเลือกพบว่าวัสดุส่วนบน ส่วนล่าง และรอบๆ อิเล็กโทรดค่อนข้างหนาแน่น แข็ง และหลอมเท่ากัน วัสดุที่อยู่ตรงกลางมีรูพรุนขนาดใหญ่ แต่พื้นผิวแข็ง มีการสะสมของเฟอร์โรโครมที่มีคาร์บอนเล็กน้อยที่ด้านล่าง
การวิเคราะห์ทางเคมีของวัสดุอลูมิเนียมและโครเมียมหลอมขึ้นอยู่กับองค์ประกอบทางเคมีของวัตถุดิบและอัตราส่วนการทดสอบ ถึง {{0}}.28 เปอร์เซ็นต์ (w) ซึ่งบ่งชี้ว่าประมาณ 80 เปอร์เซ็นต์ของ Na2O ระเหยในระหว่างกระบวนการถลุงแร่ ปริมาณ Fe2O3 ลดลงจาก 6.3 เปอร์เซ็นต์ (w) ระหว่างการผสมเป็น 0.27 เปอร์เซ็นต์ (w) หลังการหลอม; ปริมาณ Cr ของโลหะเปลี่ยนไปจากการแบทช์ ร้อยละ 2.48 เปอร์เซ็นต์ (w) ของการถลุงลดลงเป็น 0.64 เปอร์เซ็นต์ (w) หลังจากการถลุง ยกเว้นบางส่วนของโลหะขนาดเล็ก Cr ออกซิไดซ์เป็น Cr2O3 ส่วนที่เหลือจะก่อตัวเป็นเฟอร์โรโครมด้วย Fe2O3 และจับตัวกันที่ด้านล่างของบรรจุภัณฑ์ที่ได้รับ ปริมาณ Cr ของโลหะจะลดลง ซึ่งสามารถหลีกเลี่ยงการขยายตัวและการหลวมตัวของโครงสร้างที่เกิดจากการออกซิเดชั่นของ Cr ของโลหะในระหว่างการใช้วัสดุผสมได้อย่างมีประสิทธิภาพ จะเห็นได้ว่าการสังเคราะห์ด้วยไฟฟ้าสามารถขจัดสิ่งเจือปน Na2O, Fe2O3 และ Cr ในวัตถุดิบตะกรันอะลูมิเนียมโครเมียมได้อย่างมีประสิทธิภาพ และได้รับวัสดุคอมโพสิตอะลูมิเนียมโครเมียมที่มีปริมาณ Na2O และ Fe2O3 ต่ำกว่า ซึ่งจะช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพการทำงานที่อุณหภูมิสูงของ วัสดุทนไฟที่จัดทำขึ้นโดยมัน
2 การทดสอบการเตรียมอิฐโครเมียม-เซอร์โคเนียมคอรันดัมด้วยวัสดุอลูมิเนียมผสมโครเมียม
2.1 วัตถุดิบและการเตรียมตัวอย่าง
วัสดุที่ใช้ทดสอบประกอบด้วยอนุภาคอลูมิเนียมหลอมและโครเมียม (ขนาดอนุภาค {{0}}, 3-1, น้อยกว่าหรือเท่ากับ 1 มม.) และผงละเอียด (น้อยกว่าหรือเท่ากับ 0.088 มม.) ที่สังเคราะห์ขึ้น โดยการทดสอบเตาทิ้งข้างต้น และผสมอนุภาคเซอร์โคเนียมมัลไลท์ (ขนาดอนุภาค 3- 1 มม.) ผง -Al2O3 และกรดฟอสฟอริก
ผสมส่วนผสมตามอัตราส่วนการทดสอบและวางไว้นานกว่า 48 ชั่วโมงหลังจากผสม ใช้เครื่องอัดสกรูไฟฟ้า 630 ตันเพื่อก่ออิฐขนาด 230 มม. × 114 มม. × 65 มม. แห้งที่ 80-100 องศา เป็นเวลา 24 ชั่วโมง และเผาในเตาเผากระสวยขนาด 45 ลบ.ม. ที่อุณหภูมิ 1550 องศา เป็นเวลา 22 ชั่วโมง
2.2 การทดสอบประสิทธิภาพและผลลัพธ์
ทดสอบความหนาแน่นรวม ความพรุนที่ชัดเจน กำลังรับแรงอัดที่อุณหภูมิห้อง และอุณหภูมิเริ่มต้นของการทำให้โหลดอ่อนลง (0โหลด .2 MPa) ของตัวอย่างตามมาตรฐานทั่วไป ใช้วิธีการระบายความร้อนด้วยอากาศเพื่อทดสอบการต้านทานการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิ ขนาดตัวอย่างคือ 114 มม. × 40 มม. × 40 มม. และอุณหภูมิช็อกความร้อนคือ 950 องศา (การเก็บรักษาความร้อน 30 นาที) ยกเว้นอุณหภูมิที่โหลดอ่อนลง แต่ละรายการจะได้รับการทดสอบสองครั้งพร้อมกัน แต่ละตัวอย่างมีความแตกต่างเล็กน้อยมากในด้านความหนาแน่นรวม ความพรุนที่ปรากฏ กำลังรับแรงอัดที่อุณหภูมิปกติ และอุณหภูมิเริ่มต้นที่อ่อนตัวของโหลด แต่ความต้านทานต่อการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิจากความร้อนนั้นแตกต่างกันมาก: การทดสอบด้วยเซอร์โคเนียมมัลไลท์ที่หลอมรวมที่เพิ่มที่ 10 เปอร์เซ็นต์ (w) จำนวนของการเปลี่ยนแปลงจากความร้อน ของ CZA ตัวอย่าง-1 คือ 56 และ 51 และจำนวนของการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิของ CZA ตัวอย่าง-2 ที่เติมเซอร์โคเนียมมัลไลท์ 5 เปอร์เซ็นต์ (w) คือ 13 และ 17 โดยไม่มีการเติม ของเซอร์โคเนียมมัลไลต์ผสม จำนวนของการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิของตัวอย่าง CZA-3 จาก Laishi มีเพียง 4 และ 5 เท่านั้น จะเห็นได้ว่าเมื่อเพิ่มเซอร์โคเนียมมัลไลท์ในปริมาณ 10 เปอร์เซ็นต์ (w) ค่าความต้านทานการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิที่ระบายความร้อนด้วยอากาศจะเท่ากับ ดีกว่าเซอร์โคเนียมมัลไลท์ผสม 5 เปอร์เซ็นต์ (w) อย่างมีนัยสำคัญและไม่มีการเติม
3 บทสรุป
(1) ใช้ตะกรันอะลูมิเนียมโครเมียม ผงอลูมินา และแร่โครเมียมต่ำเป็นวัตถุดิบ ผสมในอัตราส่วนโดยมวล 12:3:5 หลอมในเตาทิ้งที่อุณหภูมิ 2 000-2 200 องศา เป็นเวลา 8 ชั่วโมง หลอมละลายได้ วัสดุอลูมิเนียมโครเมียมโครงสร้างมีขนาดกะทัดรัดและเนื้อหาของสิ่งสกปรก Na2O, Fe2O3, Si O2 และโลหะ Cr ลดลงอย่างมาก
(2) ใช้เม็ดโครเมียมอะลูมิเนียมผสมและผงละเอียดเป็นวัตถุดิบหลัก เพิ่มเม็ดเซอร์โคเนียมมัลไลต์ผสมร้อยละ 10 (3 ~ 1 มม.) ต้านทานแรงกระแทกจากความร้อนของอิฐโครเมียมเซอร์โคเนียมคอรันดัมที่เตรียมไว้ (950 องศา ระบายความร้อนด้วยอากาศ) ขึ้น ถึง 56 เท่า ทนต่อแรงกระแทกจากความร้อนได้ดี