提高中间包干式料中温强度的几种措施

干式料在低温烘烤脱模后需要继续加热至℃以上方可投入使用。镁砂具有较高的烧结性温度,在℃左右是无法完成烧结的,这时干式料料层的结合强度处于最低阶段,易发生塌落与剥落现象。如何增强中温强度成为首要解决的问题。

1、主结合剂的选择

无论是采用树脂还是其他有机结合剂,均存在一个热分解过程。以最常用的酚醛树脂为例,热分解在~℃最为激烈,干式料料层强度散失最大。由于各种有机结合剂热分解速率不同,强度散失的快慢和最终碳化残余强度也有所区别。以热分解速率过快或残碳量低的有机物为结合剂的干式料发生塌包的可能性很大,因此选择热分解温度靠后、各温度阶段分解量较平稳的有机结合剂。从图1可以看出,不同种类的酚醛树脂的热分解速率差别是比较大的。无论是各分解温度点还是产生的气体量,选择高残碳树脂和树脂均对干式料烘烤影响小。

2、结合剂残碳率的提高

在主结合剂确定后,提高残碳率也能改善灼烧后料层的结合强度,常用的方法是添加抗氧化剂,如金属Al粉和Si粉等。它们优先与氧气反应形成碳化物或氧化物,延缓了结合剂的氧化,并伴有体积膨胀,堵塞或填充气孔而使干式料层致密化,从而提高了料层的灼烧残余强度。表1是添加金属Al粉、Si粉及二者复合的干式料样块(没加任何烧结剂)在还原气氛下经℃灼烧2h后的强度变化。试验结果表明:在干式料中添加抗氧化剂能明显提高制品的中温强度,原因可能是优先生成了SiC与Al2O3,而添加Al粉的效果最好。从性价比方面考虑,两者复合是首选。

3.烧结剂的合理利用

李友胜教授等的研究表明,硼酸、硼砂和硼酸盐玻璃均能促进镁质材料的中温烧结,使干式料具有较好的中温结合强度[1]。这主要是由于硼酸于℃形成熔融的B2O3玻璃,硼砂于℃左右熔化形成Na2O-B2O3系玻璃,而硼酸盐玻璃的软化点约℃。硼砂含有10个结晶水,在加热脱水产生结合强度的同时,也易导致干式料层结构疏松,对抗侵蚀性能不利。硼酸盐玻璃软化产生强度的温度靠后,因此,选择硼酸作为中温烧结剂。硼酸过量会使中间包干式料发生过烧结,使用后不易翻包清理,为避免此现象,加入量应控制在0.1%~1%之间。在干式料大火烘烤时间特别长的环境下,中温烧结剂的重要性更为突出,因为在此条件下,干式料表层有机结合剂已燃烧完全,失去了结合强度,干式料极易发生表层剥落现象。



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