本文關(guān)鍵詞：氧化鋯質(zhì)定徑水口在使用溫度下的礦物組成變化分析

  更多相關(guān)文章： 連鑄 Mg-PSZ Mg Y-PSZ Al_2O_3-ZrO_2復(fù)合粉 冷卻方式

【摘要】：氧化鋯質(zhì)定徑水口在使用過程中易出現(xiàn)炸裂、堵塞、脫落、內(nèi)徑變化太快及不滿足長(zhǎng)時(shí)間澆鑄等問題,定徑水口的使用壽命直接關(guān)系到中間包的使用壽命,因此研制出一種擴(kuò)徑慢、使用壽命長(zhǎng)的定徑水口迫在眉睫。而現(xiàn)階段對(duì)氧化鋯質(zhì)定徑水口損毀機(jī)理的研究取樣方法并不能代表水口在實(shí)際使用狀態(tài)中的礦物組成,本實(shí)驗(yàn)為得到連鑄用氧化鋯質(zhì)定徑水口在使用溫度下的礦物組成和微觀結(jié)構(gòu),通過不同的冷卻方式(自然冷卻、水淬冷卻)對(duì)比分析,對(duì)三組配方的定徑水口(以Mg-PSZ為原料制備的定徑水口、以Mg,Y-PSZ為原料制備的定徑水口及通過添加溶膠-凝膠法制備的Al_2O_3-ZrO_2復(fù)合粉制備的新型改性定徑水口)模擬水口下線后緩慢冷卻至室溫、水淬冷卻保持水口在高溫使用狀態(tài)下的礦物相組成和結(jié)構(gòu)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究。借助X-ray熒光分析儀、X-ray衍射儀、掃描電子顯微鏡對(duì)試樣的礦物組成及顯微結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征,研究三組配方的定徑水口的使用性能和損毀機(jī)理,研究不同取樣方式組成和結(jié)構(gòu)的差異。實(shí)驗(yàn)得出以下結(jié)論:(1)以Mg-PSZ為原料制備的定徑水口(A)顯氣孔率較大、體積密度較小、熱震穩(wěn)定性較差、耐壓強(qiáng)度較低;以Mg,Y-PSZ為原料制備定徑水口(B)的基本物理性能相較于A試樣均得到提高;當(dāng)向以Mg,Y-PSZ為原料制備定徑水口中添加一定量的Al_2O_3-ZrO_2復(fù)合粉后,制得G試樣的各相物理性能較A、B試樣都有明顯的提高,相較于B試樣,顯氣孔率降低11.21%,體積密度增加3.41%,耐壓強(qiáng)度提高25.37%,抗熱震性能得到明顯提高,熱震次數(shù)達(dá)到41次。在G試樣中,由于Al_2O_3-ZrO_2復(fù)合粉中Al_2O_3的引入消耗部分穩(wěn)定劑MgO,形成新物相鎂鋁尖晶石,導(dǎo)致G試樣中高溫穩(wěn)定相c-ZrO_2相含量的降低,但同時(shí)又由于鎂鋁尖晶石具有良好的抗侵蝕,腐蝕、剝落能力強(qiáng),抗渣性能好,抗磨蝕能力,熱震穩(wěn)定性好,耐高溫等性能特點(diǎn),使得該試樣的基本物理性能得到提高。(2)經(jīng)水淬冷卻后三組配方的試樣中立方相氧化鋯含量均得到提高,單斜相氧化鋯含量均降低。以Mg-PSZ為原料制備的定徑水口中立方相含量由26%增加到32%,以Mg,Y-PSZ為原料制備定徑水口中立方相含量由41%增加到57%,改性后的定徑水口中立方相由35%增加到40%。結(jié)果表明,足夠快的冷卻速率可以抑制相變的發(fā)生,通過水淬冷卻,高溫相c-ZrO_2向低溫相m-ZrO_2的相變溫區(qū)縮小,立方相氧化鋯相變被抑制,從而導(dǎo)致立方相氧化鋯被保留到室溫。在實(shí)際連鑄過程結(jié)束后,翻包自然冷卻過程中,緩慢的冷卻速率導(dǎo)致部分立方相氧化鋯轉(zhuǎn)變?yōu)閱涡毕嘌趸?立方相氧化鋯相含量減少,即翻包自然冷卻后所取試樣的研究結(jié)果并不能代表氧化鋯質(zhì)定徑水口在中間包澆注過程中的實(shí)際使用狀態(tài)。在不同溫度下,氧化鋯質(zhì)定徑水口內(nèi)單斜相與立方相含量均發(fā)生改變,導(dǎo)致材料熱膨脹系數(shù)有所差異,熱膨脹系數(shù)的不同使得溫度梯度所造成的熱應(yīng)力不同,同時(shí)試樣內(nèi)部高溫相c-ZrO_2與低溫相m-ZrO_2之間的轉(zhuǎn)變,伴隨著一定的體積膨脹、剪切形變等,從而影響材料的熱震穩(wěn)定性,導(dǎo)致在實(shí)際使用過程中,氧化鋯質(zhì)定徑水口的局部開裂、剝落等,加快定徑水口的損毀過程。(3)連鑄實(shí)驗(yàn)后,未改性的定徑水口中,MgO與鋼水及鋼渣中的夾雜物發(fā)生反應(yīng)導(dǎo)致脫溶,穩(wěn)定劑脫溶導(dǎo)致氧化鋯由立方相轉(zhuǎn)變?yōu)閱涡毕?伴隨產(chǎn)生的體積膨脹和剪切變形使定徑水口出現(xiàn)開裂、剝落等現(xiàn)象,加速損毀。改性后的定徑水口用后殘樣中依舊存在鎂鋁尖晶石相,緊密鑲嵌于氧化鋯基體材料中,并未因鋼水及鋼渣的侵蝕而破壞。這說明,添加鋁鋯復(fù)合粉后材料的結(jié)構(gòu)更加致密,抗沖刷能力加強(qiáng),在結(jié)構(gòu)的致密性得到提高的同時(shí)由于產(chǎn)生鎂鋁尖晶石而提高了定徑水口的熱震穩(wěn)定性及結(jié)合強(qiáng)度。
【關(guān)鍵詞】：連鑄 Mg-PSZ Mg Y-PSZ Al_2O_3-ZrO_2復(fù)合粉 冷卻方式
【學(xué)位授予單位】：西安建筑科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TF341.6;TQ175.7
【目錄】：

• 摘要3-5
• Abstract5-9
• 1 引言9-11
• 2 文獻(xiàn)綜述11-21
• 2.1 連鑄及中間包技術(shù)發(fā)展11-15
• 2.1.1 連鑄的發(fā)展概況11-12
• 2.1.2 中間包及中間包用耐火材料12-13
• 2.1.3 中間包用定徑水口13-15
• 2.2 氧化鋯質(zhì)定徑水口改性研究15-18
• 2.2.1 氧化鋯晶型及其穩(wěn)定化15-17
• 2.2.2 氧化鋯質(zhì)定徑水口的改性17-18
• 2.3 氧化鋯質(zhì)定徑水口損毀機(jī)理18-19
• 2.4 本實(shí)驗(yàn)研究目的、意義及主要內(nèi)容19-21
• 2.4.1 課題研究的目的和意義19
• 2.4.2 課題研究的主要內(nèi)容19-21
• 3 實(shí)驗(yàn)21-27
• 3.1 實(shí)驗(yàn)原料21
• 3.2 實(shí)驗(yàn)用設(shè)備21-22
• 3.3 實(shí)驗(yàn)檢測(cè)儀器及檢測(cè)原理22-27
• 3.3.1 激光粒度分析儀22
• 3.3.2 X射線衍射分析儀22
• 3.3.3 X射線熒光光譜分析儀22-23
• 3.3.4 掃描電子顯微鏡23
• 3.3.5 顯氣孔率和體積密度的測(cè)定23-24
• 3.3.6 常溫耐壓強(qiáng)度的測(cè)定24
• 3.3.7 抗熱震穩(wěn)定性的測(cè)定24-27
• 4 定徑水口的制備及性能對(duì)比分析27-37
• 4.1 Al_2O_3-ZrO_2復(fù)合粉的制備27-29
• 4.2 ZrO_2定徑水口的制備29-30
• 4.3 定徑水口的物理性能測(cè)試30-31
• 4.3.1 定徑水口基本物理性能對(duì)比分析30-31
• 4.4 礦物組成及顯微結(jié)構(gòu)分析31-35
• 4.4.1 不同配方試樣的礦物組成分析31-33
• 4.4.2 不同配方試樣的顯微結(jié)構(gòu)及微區(qū)成分分析33-35
• 4.5 本章小結(jié)35-37
• 5 模擬連鑄現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)研究37-51
• 5.1 ANSYS有限元分析氧化鋯質(zhì)定徑水口溫度分布37-39
• 5.2 模擬實(shí)驗(yàn)39-40
• 5.3 模擬實(shí)驗(yàn)后定徑水口的分析40-48
• 5.3.1 不同冷卻方式對(duì)氧化鋯質(zhì)定徑水口礦物組成的影響40-42
• 5.3.2 不同溫度對(duì)氧化鋯質(zhì)定徑水口礦物組成的影響42-44
• 5.3.3 不同冷卻方式下各組試樣的顯微結(jié)構(gòu)及微區(qū)成分分析44-47
• 5.3.4 不同溫度對(duì)氧化鋯質(zhì)定徑水口顯微結(jié)構(gòu)的影響47-48
• 5.4 本章小結(jié)48-51
• 6 連鑄用后定徑水口損毀機(jī)理分析51-55
• 6.1 連鑄現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)51
• 6.2 用后殘樣的礦物相組成分析51-52
• 6.3 用后殘樣的顯微結(jié)構(gòu)及微區(qū)成分分析52-53
• 6.4 本章小結(jié)53-55
• 7 結(jié)論55-57
• 參考文獻(xiàn)57-61
• 碩士研究生階段科研成果61-63
• 致謝63

，

本文編號(hào)：930510