軋輥離心澆鑄用新型端蓋澆注料，是以優(yōu)質(zhì)焦寶石為主要原料，基質(zhì)由莫來(lái)石礦相組成，同時(shí)基質(zhì)中引入氧化鋁微粉，以便澆注料在使用過(guò)程中，引入的Al2O3與SiO2反應(yīng)生成莫來(lái)石。新型端蓋澆注料其熱震穩(wěn)定性提高，生產(chǎn)成本降低，使用壽命大幅提高。
軋輥是使(軋材)金屬產(chǎn)生塑性變形的工具，是決定軋機(jī)效率和軋材質(zhì)量的重要消耗部件。鑄造軋輥是指將冶煉鋼水或熔煉鐵水直接澆注成型這一生產(chǎn)方式制造的軋輥種類。當(dāng)前，隨著我國(guó)鋼鐵軋輥行業(yè)的快速發(fā)展，離心鑄造軋輥發(fā)展較快。然而安裝在離心冷型兩端的端蓋在使用過(guò)程中，所用的耐火材料易發(fā)生剝落、掉塊及熱縮現(xiàn)象，影響端蓋的正常使用，有些生產(chǎn)廠家不得不使州合資企業(yè)生產(chǎn)的價(jià)格昂貴的澆注料。為了降低生產(chǎn)成本，提高澆注料的抗熱震性，研制出了一種新型的端蓋專用澆注料。結(jié)果表明，該澆注料具有低的線變化率及優(yōu)良的熱震穩(wěn)記性能，完全能滿足端蓋的工作環(huán)境，并能取代合資企業(yè)生產(chǎn)的澆注料。
1 端蓋澆注料的使用環(huán)境
端蓋固定在冷型兩端，在離心機(jī)的帶動(dòng)下隨著冷型高速旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生巨大振動(dòng)，同時(shí)注入冷型內(nèi)的鋼水或鐵水的溫度高達(dá)1400〜1550℃，端蓋從常溫下直接接觸高溫鋼水或鐵水。故要求耐火材料具備以下特點(diǎn)：1)具有一定的強(qiáng)度，以保證高速旋轉(zhuǎn)振動(dòng)情況下不發(fā)生開(kāi)裂;2)具有低的線變化率，不出現(xiàn)熱縮;3)具有較高的熱震穩(wěn)定性，在使用過(guò)程中不能發(fā)生剝落、掉塊等，以避免耐火材料進(jìn)人到液態(tài)介質(zhì)中而影響軋輥質(zhì)量。
2原料分析
研制的新型端蓋澆注料以優(yōu)質(zhì)焦寶石為骨料，基質(zhì)由莫來(lái)石礦相組成，同時(shí)基質(zhì)中引入氧化鋁微粉，以便澆注料在使用過(guò)程中引入的Al2O3與Si02反應(yīng)生成莫來(lái)石，這樣能增強(qiáng)澆注料的熱震穩(wěn)定性，同時(shí)反應(yīng)產(chǎn)生的體積膨脹還能抵消材料的部分高溫?zé)Y(jié)收縮，從而保證澆注料在高溫使用過(guò)程中的體積穩(wěn)定性。所用部分原料的化學(xué)成分列于表1。
3試驗(yàn)過(guò)程
將試驗(yàn)所用的原料按一定的顆粒配比充分混勻后，在膠砂鍋內(nèi)干混90s，再加水濕混90s。將攪拌好的混合物加入到40mmx40mmx160mm的三聯(lián)模內(nèi)，在振動(dòng)臺(tái)上振動(dòng)成型，并將制備好的試樣在室溫下養(yǎng)護(hù)。試樣脫模后經(jīng)110℃干燥24h，然后長(zhǎng)條試樣在1400℃保溫3h燒成。
表1 新型端蓋澆注料用部分原料的化學(xué)成分/%
體積密度、線變化、常溫烘后抗折強(qiáng)度及常溫?zé)罂拐蹚?qiáng)度的測(cè)定分別按有關(guān)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。
抗熱震性試驗(yàn)是將經(jīng)過(guò)1400℃保溫3h燒成后的長(zhǎng)條試樣(40mmx40mmx160mm)冷卻至室溫后，置于已升溫到1100℃并保溫20min的硅鉬棒高溫爐中。保溫20min后，立即從爐中取出并浸入冷水中保持5min。如此反復(fù)急冷急熱10次。然后將熱展后的試樣干燥，測(cè)定其殘余的常溫抗折強(qiáng)度。計(jì)算出殘余抗折強(qiáng)度保持率，以此來(lái)判定熱震穩(wěn)定性的好壞，殘余抗祈強(qiáng)度保持率越高熱震性越好。
將新研制的制品試樣與現(xiàn)場(chǎng)使用的合資企業(yè)生產(chǎn)的端蓋澆注料對(duì)比，結(jié)果列于表2。
表2 試樣的物理化學(xué)性能
4 結(jié)果分析
4.1燒后線變化率
燒后線變化率是指試樣在規(guī)定溫度下加熱一定時(shí)間后的長(zhǎng)度不可逆變化量與加熱前其長(zhǎng)度之比。若材料的線變化率過(guò)大，則對(duì)襯體的破壞較大，易產(chǎn)生結(jié)構(gòu)剝落，降低使用壽命：研制的新型端蓋澆注料與合資端蓋澆注料具有相近的燒后線變化率，1400℃，3h燒后均為0.1%。分析原因，主要是原料中骨枓均為優(yōu)質(zhì)的焦塵石，雜質(zhì)含量少，耐火度高，故燒后線變化小;此外基質(zhì)中添加有Al203微粉，在燒注料的使用過(guò)程中，Al203與Si02反應(yīng)生成莫來(lái)石，產(chǎn)生一定的體積膨脹，補(bǔ)償了澆注料在高溫下的部分收縮，即減小了澆注料在高溫下的收縮，從而改善了澆注料在高溫下的體積穩(wěn)定性。
4.2熱震穩(wěn)定性能
耐火材料在使用過(guò)程中，經(jīng)常會(huì)受到環(huán)境溫度的急劇變化作用，導(dǎo)致制品產(chǎn)生裂紋、剝落其至崩潰。熱震穩(wěn)定性能是指耐火材料抵抗溫度急劇變化而不被破壞的性能，其評(píng)價(jià)方法有水冷熱震法、殘存強(qiáng)度百百分率等。本試驗(yàn)采用殘存強(qiáng)度西分率來(lái)評(píng)價(jià)耐火材料熱震穩(wěn)定性，研制的新塑端蓋澆注料與合資端蓋澆注料的殘存強(qiáng)度百分率示于圖1。由圖1可知，研制的新型端蓋澆注料與合資端蓋澆注料具有相近的殘存強(qiáng)度百分率，由此表明，研制的新型澆注料的熱震穩(wěn)定性能與合資澆注料熱震穩(wěn)定性能相近。分析原因，主要是原料中骨料為優(yōu)質(zhì)的焦寶石，基質(zhì)由莫來(lái)石礦相組成。焦寶石與莫來(lái)石的熱膨脹系數(shù)不同，且莫來(lái)石為針狀結(jié)晶，相互交錯(cuò)，具有良好的強(qiáng)度與熱震穩(wěn)定性能。同時(shí)基質(zhì)中添加存Al203微粉，在澆注料的使用過(guò)程中，Al203與Si02反應(yīng)生成莫來(lái)石，莫來(lái)石不僅增強(qiáng)了材料的強(qiáng)度，也改善了材料的熱震穩(wěn)定性能。
圖1 試樣的殘存強(qiáng)度百分率
5應(yīng)用
研制的新型端蓋澆注料在國(guó)內(nèi)某大型軋輥公司已試用10t。經(jīng)過(guò)試驗(yàn)，未出現(xiàn)耐火澆注料爆裂、掉塊、熱縮等異常狀況。該公司以前使用的為國(guó)內(nèi)某合資產(chǎn)品，費(fèi)用較高，試驗(yàn)表明，研制的新型耐火澆注料完全達(dá)到使用要求，不僅降低了成本，還可替代國(guó)內(nèi)合資企業(yè)產(chǎn)品。