耐火磚的抗渣蝕性主要與耐火磚的化學礦物組成以及組織結構有關,另外還與熔渣的性質及與其相互影響的條件有關。評價耐火磚抗渣侵蝕性能的實驗方法很多,如何合理選擇實驗方法而正確地評價耐火磚的抗渣性,涉及到很多實驗技巧。具體的實驗方法有靜態(tài)法和動態(tài)法。
(1)靜態(tài)法。包括熔錐法、浸漬法和坩堝法。
①熔錐法,亦稱三角錐法。將耐火磚與爐渣分別磨成細粉,按不同比例混合,制成三角錐,其形狀、大小與標準測溫錐相同,然后按耐火度試驗方法進行測試,以耐火度降低程度來表示耐火磚抗渣性的優(yōu)劣。這是抗渣性實驗中最簡單的方法,但它只能反映化學礦物組成對抗渣性的影響,無法顯示其他因素的影響。
②浸漬法。將耐火磚切成圓棒狀,在規(guī)定溫度下,浸入爐渣中。浸漬一定時間后,取出觀察其侵蝕情況,測量體積變化,計算侵蝕百分率。
③坩堝實驗法。從耐火制品上取下邊長約為80mm,高度為
坩堝法是目前最為常見的一種評價耐火磚抗渣蝕性的實驗方法,其特點是方法簡單,易于實現(xiàn)。其不足之處在于:由于實驗中加入的渣劑量較少,在實驗過程中隨著耐火磚侵蝕量的增加,爐渣的化學成分將發(fā)生很大的變化;耐火磚試樣內部不存在溫度梯度,加之熔渣與耐火磚之間處于相對靜止狀態(tài)。所以,熔渣向耐火磚試樣內部的滲入行為以及熔渣對耐火磚試樣的侵蝕過程與實際爐內的耐火磚的侵蝕狀況存在較大的差別;對于抗渣蝕性良好的,特別是含碳耐火磚試樣,由于耐火磚的侵蝕量太少,不同耐火磚試樣間抗渣蝕性的差異不明顯,難以正確比較。
(2)動態(tài)法。包括回轉坩堝法、轉動浸漬法、撒渣法、高溫滴渣法和感應爐法。
①回轉坩堝法。將被測耐火制品加工制成多個斷面為梯形的試樣塊,并將其砌在一個小型的回轉窯內側,形成坩堝。坩堝傾斜,與水平面成45o且可自由旋轉,轉速一般為0一10r/min向坩堝內加入渣劑,然后點燃氣體燃料加熱坩堝。當渣劑完全熔化,且坩堝內溫度達到實驗溫度后,啟動旋轉裝置使坩堝旋轉,進行渣侵蝕實驗。在實驗過程中,可根據(jù)需要隨時向坩堝內補充渣劑。持續(xù)一段時間,將渣倒出。冷卻后,拆下砌在一起的試樣塊,沿試樣塊的長度方向垂直渣蝕面將其切開,測量實驗前后試樣塊厚度變化,計算渣蝕量,并以此作為評價耐火磚抗渣蝕性的指標。
回轉坩堝法是在坩堝法的基礎上發(fā)展起來的,目的在于加強耐火磚與熔渣間的相對運動,提高耐火磚的侵蝕速度,是一種比較好的動態(tài)評價耐火磚抗渣蝕性的方法。其特點是可以對多個耐火磚試樣同時進行抗渣蝕性實驗;可以隨時補充渣劑或去除熔渣;由于在金屬爐殼與砌筑的坩堝間可以再砌筑一層絕熱材料,在耐火磚試樣內部可以形成與實際使用條件下耐火磚內部相似的溫度梯度。這種方法的不足之處在于試驗溫度和實驗氣氛不易控制。
②轉動浸漬法。亦稱旋棒法。這種方法與浸漬法不同之處是將圓棒試樣浸入熔渣旋轉一定時間后取出,觀察試樣的侵蝕情況。
③撒渣法。將耐火磚切制成長方體試樣,置于電爐內,加熱到實驗溫度,將一定量的爐渣通過石英管分次均勻地撤布在試樣頂面中心處,保溫一定時間。冷卻后,測量熔渣侵蝕前后試樣的體積變化,計算其侵蝕百分率。
④高溫滴渣法。將爐渣壓制成棒狀,與水平面成10o插入加熱耐火磚試樣的實驗爐內,試樣的受蝕面與水平面成30*斜靠在爐壁上。當加熱到試驗溫度時,渣棒熔化,不斷向前移動,使渣滴落在試樣的受蝕面上,流蝕成溝。冷卻后,從試樣下邊緣
⑤感應爐法。把要測量的耐火磚做成小型感應爐爐襯,置于感應圈內,加入一定量的金屬,待其熔化后。加入一定量的熔渣,在實驗溫度下保溫一定時間。冷卻后,切開爐襯的斷面,觀察比較其侵蝕情況。這種方法的特點是比較直觀,對比性強,爐內氣氛易于控制;缺點是設備復雜昂貴。對于同一種耐火磚,采用上述不同實驗方法對其抗渣蝕性進行測定和評價時,得到的實驗結果經常會出現(xiàn)某些差異。引起這些差異的原因是多方面的。例如,實驗室爐內氣氛的差別,金屬存在與否,熔渣的運動狀態(tài)以及加熱方式等。因此,在實驗之前,應根據(jù)耐火磚的成分、耐火磚的性質以及抗渣蝕性實驗的特點,對整個實驗過程作認真的考慮和周密的設計,以達到預期的效果。
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