感应炉用铝镁质干式捣打料研究

发布时间：2017-08-22 15:14

  本文关键词：感应炉用铝镁质干式捣打料研究

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【摘要】：随着社会的发展,人们对冶金、铸造行业的要求日渐提高。在冶金、铸造行业中,感应炉由于其效率高、灵活、节能、经济等优点而被广泛采用。目前,相对便宜的炉衬使用寿命不高,而昂贵的进口感应炉衬让用户难以长期承受。感应炉面临的这些困境限制了我国冶金、铸造行业的发展。因此,开发国产的相对廉价长寿化炉衬势在必行。论文以不同粒度的电熔白刚玉、α-A1_2O_3微粉、电熔镁砂等为主要原料,制备了手工捣打铝镁质干式捣打料。研究表明:(1)根据Andreason方程进行颗粒紧密堆积实验,Andreason方程的幂指数q值为0.25时堆积密度最大,设计的颗粒级配配方合理。(2)适量的镁砂细粉加入量对试样性能有利。当加入过量的镁砂细粉时,试样的体积密度和耐压强度下降,线变化率和显气孔率上升。在最佳镁砂细粉加入量的情况下,加入≤1mm镁砂对试样性能有不利的影响。在加入量相同的情况下,加入电熔镁砂试样性能物理性能较加入其它氧化镁源的试样好。(3)添加剂的加入提高了试样的综合性能。考虑到试样的显气孔率、体积密度、耐压强度、线变化率及高温下的使用性能,当硼砂加入量为1.5wt%、硅微粉的加入量为2wt%、α-A1_2O_3微粉的加入量为2wt%时,试样的综合性能较好。(4)烧成温度对铝镁质干式捣打料物理性能影响较大。烧成温度低于1400℃时,试样中主要是生成镁铝尖晶石的反应,该反应体积膨胀,试样结构疏松;当烧成温度高于1400℃时,主要发生试样的烧结作用。(5)当温度高于1030℃时,α-A1_2O_3优先与镁砂反应生成镁铝尖晶石,反应的活化能为185.0KJ/mol,生成镁铝尖晶石的反应是由三维扩散控制的,反应的机理函数为Jander方程,即G(α)=[1-(1-α)1/3]1/2,f(α)=6(1-α)2/3[1-(1-α)1/3]1/2。
【关键词】：铝镁质干式捣打料 显微结构 物理性能 反应动力学
【学位授予单位】：武汉科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TK175;TQ175.7
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第一章 文献综述10-23
• 1.1 感应炉介绍10-13
• 1.1.1 感应炉的分类10
• 1.1.2 感应炉的工作原理10
• 1.1.3 感应炉的炉衬10-13
• 1.2 感应炉用捣打料13-15
• 1.2.1 感应炉对捣打料耐火材料性能要求13-14
• 1.2.2 捣打料的分类14-15
• 1.2.3 捣打料各组分的作用15
• 1.3 MgAl_2O_4的引入15-19
• 1.3.1 引入MgAl_2O_4的原因15-18
• 1.3.2 MgAl_2O_4的介绍18-19
• 1.4 感应炉炉衬的国内外研究现状19-20
• 1.5 感应炉炉衬的发展趋势20-21
• 1.6 论文研究意义和主要研究内容21-23
• 第二章 试验原料和设备23-26
• 2.1 试验原料23
• 2.2 试验设备23-26
• 2.2.1 烧结设备23-24
• 2.2.2 X射线衍射仪24
• 2.2.3 综合热分析仪24
• 2.2.4 扫描电镜及能谱仪24-25
• 2.2.5 显气孔率测定仪25-26
• 第三章 颗粒级配对铝镁质干式捣打料性能的影响26-33
• 3.1 颗粒级配q值的确定26-27
• 3.2 实验配方的确定27-28
• 3.3 试样的制备28
• 3.4 实验结果与讨论28-32
• 3.4.1 对试样显气孔率和体积密度的影响29-30
• 3.4.2 对试样耐压强度和线变化率的影响30-31
• 3.4.3 试样的显微结构31-32
• 3.5 本章小结32-33
• 第四章 不同氧化镁源及加入量对铝镁质干式捣打料性能的影响33-46
• 4.1 实验方案33-34
• 4.2 镁砂细粉不同加入量的实验结果及分析34-39
• 4.2.1 对试样显气孔率和体积密度的影响35-36
• 4.2.2 对试样线变化率和耐压强度的影响36-37
• 4.2.3 加入镁砂细粉试样的显微结构37-39
• 4.3 镁砂中颗粒(≤1mm)不同加入量的实验结果及分析39-43
• 4.3.1 对试样显气孔率和体积密度的影响40-41
• 4.3.2 对试样线变化率和耐压强度的影响41-42
• 4.3.3 加入中颗粒镁砂试样的显微结构42-43
• 4.4 加入不同氧化镁源的实验结果及分析43-45
• 4.4.1 对试样显气孔率和体积密度的影响43-44
• 4.4.2 对试样线变化率和耐压强度的影响44-45
• 4.5 本章小结45-46
• 第五章 不同添加剂对铝镁质干式捣打料性能的影响46-61
• 5.1 实验方案46-47
• 5.2 氧化硼不同加入量的实验结果及分析47-51
• 5.2.1 对试样显气孔率和体积密度的影响48-49
• 5.2.2 对试样线变化率和耐压强度的影响49-50
• 5.2.3 加入氧化硼试样的显微结构50-51
• 5.3 硅微粉不同加入量的实验结果及分析51-56
• 5.3.1 对试样体积密度和显气孔率的影响52-53
• 5.3.2 对试样线变化率和耐压强度的影响53-54
• 5.3.3 加入硅微粉试样的显微结构54-56
• 5.4 α-Al_2O_3微粉不同加入量的实验结果及分析56-59
• 5.4.1 对试样体积密度和显气孔率的影响57
• 5.4.2 对试样线变化率和耐压强度的影响57-58
• 5.4.3 加入 α-Al_2O_3微粉试样的显微结构58-59
• 5.5 本章小结59-61
• 第六章 不同烧成温度和保温时间对铝镁质干式捣打料性能的影响61-70
• 6.1 实验方案61
• 6.2 不同烧结温度的实验结果与分析61-66
• 6.2.1 对试样体积密度和显气孔率的影响63-64
• 6.2.2 对试样线变化率和耐压强度的影响64-65
• 6.2.3 烧后试样的显微结构65-66
• 6.3 不同保温时间实验结果与分析66-69
• 6.3.1 对试样体积密度和显气孔率的影响68
• 6.3.2 对试样线变化率和耐压强度的影响68-69
• 6.4 本章小结69-70
• 第七章 生成镁铝尖晶石的热力学及动力学研究70-98
• 7.1 生成镁铝尖晶石的热力学评估70-81
• 7.1.1 Φ 函数法计算标准吉布斯自由能70-71
• 7.1.2 低温下化学反应的顺序71-81
• 7.2 生成镁铝尖晶石的动力学过程81-97
• 7.2.1 TG DSC实验结果82-83
• 7.2.2 Kissinger法计算化学反应活化能83-86
• 7.2.3 Ozawa法求化学反应活化能86-87
• 7.2.4 化学反应机理函数的确定87-97
• 7.3 本章小结97-98
• 第八章 全文结论98-100
• 致谢100-101
• 参考文献101-107
• 硕士期间发表的论文107

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本文编号：719839