由上述分析可知,随着六偏磷酸钠掺入量的增加,颗粒之间的静电排斥力增大,流动性提高,因此物料浇注时更加密实,烘干后体积密度增加,显气孔率降低;但六偏磷酸钠过量又会导致颗粒之间静电排斥力减小,流动性降低,物料浇注时更加疏松,烘干后体积密度减小,显气孔率增加。
图2 110℃干燥后试样的体积密度和显气孔率随六偏磷酸钠掺入量的变化曲线对比图2和图3可知:1450℃烧成后试样体积密度
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由上述分析可知,随着六偏磷酸钠掺入量的增加,颗粒之间的静电排斥力增大,流动性提高,因此物料浇注时更加密实,烘干后体积密度增加,显气孔率降低;但六偏磷酸钠过量又会导致颗粒之间静电排斥力减小,流动性降低,物料浇注时更加疏松,烘干后体积密度减小,显气孔率增加。
图2 110℃干燥后试样的体积密度和显气孔率随六偏磷酸钠掺入量的变化曲线对比图2和图3可知:1450℃烧成后试样体积密度和显气孔率的变化趋势与110℃干燥后的几乎类似,但是达到体积密度和小显气孔率时的六偏磷酸钠掺入量增至0.15%;并且1450℃烧成后试样的体积密度更小,显气孔率更大。图3 1450℃烧成后试样的体积密度和显气孔率随六偏磷酸钠掺入量的变化曲线由图4可以看出,在1450℃烧成后,
六偏磷酸钠掺入量为0.10%试样的断面存在大量气孔,并且气孔分布均匀,结构相对疏松,骨料与基质结合较好。图4 六偏磷酸钠掺入量为0.10%时试样在1450℃烧成后的SEM形貌在1450℃下烧成时,试样中大量结晶水逸出,在原来水分子位置留下空隙,气孔率增加;而且,在1450℃下会产生液相基质,这些液相基质填充于微小气孔之间,使得骨料与基质之间的结合变好,因此体积密度增大。结合较好的骨料和基质有助于改善材料的抗侵蚀能力和强度。2.3 六偏磷酸钠掺入量对力学性能的影响由图5可知:试样的耐压强度和抗折强度均随六偏磷酸钠掺入量的增加呈现先增大后减小的变化规律,与其体积密度的变化规律相似。
试样的线膨胀系数不宜过大,过大时试样受到热冲击产生的热应力也较大,这会缩短其使用寿命。由图7(b)可知:不同六偏磷酸钠掺入量下试样的导热系数随温度升高均先迅速降低,这应与试样中显气孔率增加以及水分的排出有关;当温度升至350℃及以上时试样的导热系数略有下降但下降幅度很小。
原因在于试样中的结晶水逸出导致孔隙增加,平均导热系数降低。当温度1150℃时,随着六偏磷酸钠掺入量的增加,试样的导热系数先增后降,与体积密度的变化规律类似,这应与试样内显气孔率的变化有关;温度高于1150℃以后,随着六偏磷酸钠掺入量增加,导热系数的变化没有规律,这可能与液相基质的形成以及水化产物的重度烧结有关。图7 1450℃烧成后不同六偏磷酸钠掺入量下试样的线膨胀系数和导热系数随测试温度的变化曲线结 论(1)在110℃干燥和1450℃烧成后,铁沟浇注料的体积密度随着六偏磷酸钠掺入量的增加先增加后减小,
显气孔率则先减小后增加。其中:110℃干燥后,六偏磷酸钠掺入量为0.10%试样的体积密度,显气孔率小;1450℃烧成后,六偏磷酸钠掺入量为0.15%时的体积密度,显气孔率小。(2)在110℃干燥和1450℃烧成后,铁沟浇注料的耐压强度和抗折强度随着六偏磷酸钠掺入量的增加先增加后减小,与其体积密度的变化规律类似。(3)1450℃烧成后,六偏磷酸钠掺入量为0.10%,0.15%试样的线膨胀系数随测试温度的升高先迅速降低后缓慢增加,较低掺入量下试样的线膨胀系数较大;当测试温度1150℃时,随着六偏磷酸钠掺入量的增加,试样的导热系数先增后降。(4)综合考虑致密性、力学性能和热力学性能要求,六偏磷酸钠的掺入量为0.10%--0.15%,在该掺入量下,铁沟浇注料的致密性好,强度高,导热性能优良。
随着科技的进步,耐火材料行业也在不断提高行业自主技术能力,粘土结合耐火浇注料就是具有良好的抗热震性和抗剥落性,粘土结合耐火浇注料被广泛应用于轧钢加热炉,均热炉,铁水包,连铸中间包,火力发电厂和机械加工的热处理炉等中,高温窑炉设备中,而六偏磷酸钠也随着粘土结合耐火浇注料的发展起着重要作用。
这里作者以广西软质粘土为例,广西软质粘土为结合粘土 ,具有很小的粒径, 当它与适量的水混合时 ,形成粘结性的物料, 与过量的水混合时, 则形成粘土 -水悬浮液即泥浆 ,能保持数天不澄清。 因此,在粘土结合耐火浇注料中 ,只有通过分散剂将粘土颗粒充分分散开, 降低粘土颗粒的泌水性, 而六偏磷酸钠却能在粘土结合耐火浇注料中起到很好的分撒作用,使粘土结合耐火浇注料具有良好的流动性和施工性, 从而保证其良好的高温使用性能。
以往常常用到三聚磷酸钠、六偏磷酸钠、柠檬酸钠、酒石酸钠、酒石酸钾钠、碳酸钠 等钠盐作分散剂 ,铝 60高铝水泥作促凝剂 ,但是据作者所知在试验研究的基础上 ,不同分散剂对广西软质粘土的分散效果是不一样。 作者也为大家列了个各种钠盐分散效果排序:六偏磷酸钠 ,三聚磷酸钠,碳酸钠;柠檬酸;酒石酸钠;酒石酸钾钠。 由此可见六偏磷酸钠的分散效果明显优于其他的钠盐,其原因也是因为六偏磷酸钠自身的长链结构用于软质粘土作结合剂 ,在烧结良好的高铝矾土熟料作耐火骨料研制的粘土结合耐火浇注料 ,用水量少 ,气孔率低 ,结构致密 ,强度高。
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