高溫熔液沖蝕角度與碳化硅磚體積磨損率的關係

高溫熔液沖蝕角度與碳化硅磚體積磨損率的關係

碳化硅磚在使用過程中,會受到高溫溶液或者是氣體的沖蝕,其沖蝕角度與碳化硅的性能存在一定的關係,例如對碳化硅磚體積磨損率就存在著非常重要的關係。本文通過試驗分析沖蝕角度與碳化硅磚體積磨損率的關係,具體如下所示:

高溫熔液沖蝕角度與碳化硅磚體積磨損率的關係

(碳化硅磚)

圖1為碳化硅磚原始成型面、內部切面分別在30°、45°、60°的沖蝕角度下進行試驗後的體積沖蝕率測試結果。在30°、45°、60°沖蝕角度時,高鋁磚原始成型面、內切面體積磨損率分別為0.034mm3/g和0.014mm3/g、0.039mm3/g和0.019mm3/g、0.053mm3/g和0.029mm3⑷它們的體積磨損率均隨沖蝕角度的增大而增大,且內部切面的體積磨損率小於原始成型面。

觀察圖1可以發現,不管是碳化桂磚內部切面還是原始成型面其體積沖蝕率在相同條件下均較小,且隨著沖蝕角度的增大增長速度緩慢,特別是其內部切而,增長率基本保持不變,首先,由於碳化硅磚是由耐磨撲十分好的碳化硅骨料經高溫燒成,其本身的耐磨性很好,其次碳化硅骨料的臨界粒度為3mm,其粒度分佈均勻,符合最緊密堆積的骨料配比,因此碳化硅磚無論測試面怎麼選取,其體積沖蝕率均處於較低水平。但是對於碳化硅磚原始成型面能觀察出當沖蝕角度增大到60°時,其體積沖蝕率增長速率有變大的趨勢,這也和碳化硅磚符合“骨料-基質”模型有關,但是可以看出,這種影響的程度有所減弱。

高溫熔液沖蝕角度與碳化硅磚體積磨損率的關係

圖1角度變化與碳化硅磚體積磨損率的關係

(沖蝕時間:4min,沖蝕速度:6m/s,給料速度:1kg/min)

圖2為碳化硅磚原始成型面和內部切面在30°、60°沖蝕角度下的沖蝕形貌圖。

由圖2(a)可以看出,對於碳化硅磚原始成型面,在30°的沖蝕角度下,山於骨料臨界粒度較小,基質在外表面所佔比例並不大,且耐磨性差,硬度低,因此很容易由於沖蝕作用而造成流失,骨料迅速裸露,成為抵抗沖蝕的主體,但是由於沖蝕初期主要是針對基質部分,所有在骨料表面並沒有看到明顯的切削痕跡。觀察圖2(c)可以看出,當沖蝕角度增大到60°時,靶材表面基質部分損壞已十分嚴重,骨料大面積暴露,部分骨料已經產生體積損失,但骨料基本形貌保持完整。

由圖2(b)可以看出,對於碳化桂磚內部切面,在30°的沖蝕角度下,由於抵抗磨粒沖蝕的直接是內部耐磨性好的骨料,因此,靶材表面處於縫隙中的基質還得以保存,且在骨料上並沒有發現裂紋的產生和擴展,只是由於磨粒的切削作用,致使骨料上出現了層狀脫落,而造成靶材體積損失。觀察圖2(d)可以看出,當沖蝕角度增大到60°時,骨料裸露程度更大,且骨料外表面基質已完全沖蝕乾淨,骨料層狀脫落加劇,體積流失變大。磨粒對靶材的切削作用減弱,隨著沖蝕時間的增大,將在骨料本身具有缺陷的地方首先產生裂紋,並逐漸擴展而造成大面積的骨料剝落。

高溫熔液沖蝕角度與碳化硅磚體積磨損率的關係

圖2碳化硅磚內外測試面分別在30°、60°下的沖蝕形貌

(a-30°外表面;b-30°內表面;c-60°外表面;d-60°內表面;)


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