矾土基耐火可塑料结合剂优化研究及仿真模拟

发布时间：2018-01-24 06:45

  本文关键词： 耐火可塑料 Al2O3/3Al2O3·2SiO2 性能 机理 模拟　出处：《武汉科技大学》2015年硕士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：传统耐火可塑料属于不定形耐火材料的一种，由于施工灵活，对冶金热炉等设备的局部损害有着较好的修补能力。矾土基可塑料属于使用最广泛的一种耐火可塑料，其拥有耐火度高，抗热震性好，耐磨性好等特点。本论文研究了不同结合剂对矾土基可塑料性能的影响，以及反应机理和高温液相对莫来石的影响，通过有限元软件综合分析了材料在窑炉中使用情况。 首先以磷酸为结合剂研究了矾土骨料的最佳颗粒级配。按照骨料的最佳配比，加入不同的复合结合剂后，分别在110℃、850℃、1350℃三种温度下处理后测试样品的性能；通过X射线衍射、扫描电子显微镜等微观分析手段，结合试样不同温度热处理后的强度变化，解释性能产生机理和液相对材料的影响，再将样品进行高温热力学测试，分析其高温性能。利用COMSOLMultiphysics有限元计算工具，模拟试样在加热炉中各阶段热应力分布情况。 通过比较试验物理性能，得出矾土骨料最佳颗粒配比为1-3mm:≤1mm:≤0.074mm=47:18:25。以磷酸为结合剂的矾土基可塑料和其他试样相比，无需高温处理就具有一定的强度。由于以六偏磷酸钠+偏硅酸钠为结合剂的试样中引入了Na+离子，在高温烧结中形成了液相，促进烧结致密化；与添加磷酸盐+硫酸铝复合结合剂的试样相比，其常温物理性能较好。 含有Na+离子结合剂的试样从1150℃开始产生液相，随着温度的升高，液相从莫来石一侧开始侵蚀，最终吞噬分解整个莫来石颗粒。大的液相严重降低了样品高温力学性能。在1400℃时，添加硫酸铝溶液+磷酸二氢铝溶液为结合剂的样品与其他试样相比，其高温物理性能最优，而添加偏硅酸钠+六偏磷酸钠复合结合剂的试样高温性能最差。 通过模拟计算，得出在加热炉炉膛直径为600mm，炉顶和炉体的厚度分别为40mm和35mm时，添加硫酸铝溶液+磷酸二氢铝溶液复合结合剂的试样所产生的热应力最低，最适合选用至加热炉材料。
[Abstract]:Traditional refractory plastics are one kind of amorphous refractories, which are flexible in construction. Bauxite based plastics are one of the most widely used refractory plastics with high fire resistance and good thermal shock resistance. The effects of different binders on the properties of bauxite based plastics, the reaction mechanism and the effect of high temperature liquid on mullite were studied. The application of material in kiln is analyzed by finite element software. Firstly, the optimum particle gradation of bauxite aggregate was studied with phosphoric acid as binder. According to the optimum ratio of aggregate, different composite binders were added at 110 鈩，

本文编号：1459419