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电熔锆刚玉砖浇铸和退火中产生的缺陷以及克服的方法

发布时间:2019-05-14浏览次数:

  电熔锆刚玉砖浇铸和退火中产生的缺陷以及克服的方法
 
  电熔锆刚玉砖在生产中会产生各种缺陷,从而导致制品的使用质量低劣。锆刚玉砖的物理、化学的不均匀性,常常是制品产生缺陷的主要原因。配合料中未熔透的颗粒及没来得及从熔体中排出的气体夹杂物都属于物理不均匀性。而沿熔炉深度上熔体组成的不同则属于化学不均匀性。生产电熔锆刚玉砖所产生的缺陷形态及其成因列于下图。
 
  电熔锆刚玉砖浇铸和退火中产生的缺陷以及克服的方法
 
  实际上,产生缺陷常见的原因是由于温度制度遭到破坏。AZS砖在闭合容器里硬化时(如果没有后续熔体来补充的话),将由于收缩而产生缩孔,这是电熔锆刚玉砖的主要缺陷。在电熔锆刚玉砖生产中克服缩孔的主要办法是,在铸模的上部加冒口,借以对AZS砖进行补充浇铸,同时冷却模底,让熔体自下而上地进行结晶。为了保证形成这样的结晶,必须在AZS砖的上水平面上保持高温度,而使铸模的底部温度低。借助于自下而上的析热作用,均匀的定向结晶才成为可能,从而可获得气孔率小的致密AZS砖。但是,要除掉AZS砖中的缩孔,冒口应具备下述条件:冒口内应有充足的、温度比AZS砖的温度更高一些的熔体,正确地选择冒口及装冒口的部位是非常重要的。上述条件是根据金属铸造的丰富经验及33#电熔锆刚玉砖的生产经验提出的,对每一具体情况下的冒口都必须加以计算。有许多计算冒口的基本方法,其中有一些是在纯粹试验的条件下提出来的,有一些则是从理论上推导出来的。采用大冒口的困难是因为要把它从已固化了的AZS砖上去掉是不容易的,要切去它必须耗费相当数量的金刚石割具。根据金属铸造的经验,在锆刚玉砖生产中曾采用一种易于除去的冒口。即在冒口和AZS砖之间安装有一个带孔的石墨薄片(如下图),这种薄片有“小的侧翼”,它容易被折断,或在熔体固化后易被切掉。用这样的材料做成如此厚度的薄片,目的在于当通过冒口对铺:件进行补充浇铸时,不致发生困难。除缩孔之外,开裂和裂纹也是电熔锆刚玉砖在熔体浇铸和冷却时形成的缺陷。对试验AZS砖开裂性质的研究表明:AZS砖截面上温度降的增大、冷却速率与开裂和裂纹之间存在着明显的关系。因此可以判定:从安全到出现开裂这一范围的温度降为230℃,而温度降为180℃时,可保证制品不产生裂纹。试验AZS砖温度场及热应力的计算,AZS砖与铸模及在保温箱中和硅藻土保温材料之间在不同条件下的热交换计算,都证明:在AZS砖表面上产生的压应力大约是60—200兆帕斯卡(图28),这在任何条件下,都已超过了AZS砖的强度指标,而AZS砖强度指标为30—160兆帕斯卡(图29)。在AZS砖的中心部位产生的张应力,视冷却条件不同,为5.2—12兆帕斯卡,这一数值超过了在石墨模中浇铸的AZS砖强度指标,而未超过AZS砖在砂模中冷却时的极限强度值。因此,AZS砖表面上不太深的微裂纹(裂口)在任何情况下都会出现,而在石墨模中浇铸的熔体,产生内部的深度裂纹是极为可能的。

电熔锆刚玉砖浇铸和退火中产生的缺陷以及克服的方法

  在隧道式退火窑里采用有控制的退火温度制度,可以消除在电熔锆刚玉砖中产生的裂纹和裂口。在锆刚玉AZS砖中形成裂纹的另一个原因是结构的多孔性和不均匀性,具有一定体积的未熔透的“冷”熔体,当它冷却不好时,形成的AZS砖将是多孔的,此时AZS砖强度将降低1/2—2/3。因此,即使对于致密的电熔锆刚玉砖说来是安全的热应力,也可使多孔的AZS砖遭到破坏,这种现象在工业AZS砖中可经常看到,AZS砖中的裂纹从中心一直伸展到AZS砖的表面。可见高温下的电熔锆刚玉砖在开始冷却时会产生裂纹,这可以从洁净的AZS砖表面上(碳被氧化掉)看到。

电熔锆刚玉砖浇铸和退火中产生的缺陷以及克服的方法

 
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