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如何对高炉炮泥可塑性进行评价?
作者:admin     来源:原创      日期:2020-03-25      字体: [] [] []

炮泥是堵塞高炉出铁口用的耐火可塑料。良好的可塑性对于高炉炮泥的现场使用至关重要,一般而言,通常采用马夏值实验在50-80℃温度区间测定的挤出压力数值,评价实际填充铁口时炮泥的流动性,如果挤出的压力值较小,则认为炮泥的形变容易,实际填充铁口时的打泥压力也会降低。

然而,不同的炮泥产品即使通过马夏值测定仪调整到相同的马夏值,使用不同粘度的焦油时,实际填充炮泥出铁口的打泥压力也不尽相同,即在70℃左右测量的炮泥马夏值与实际填充铁口过程中的填充压力不存在较好的对应关系。

日本研究人员认为填充铁口时,考虑温度对实际填充高炉炮泥的影响是很必要的,通过加热试验,以传热计算结果和中心钻孔的方法回收的样品微观结构得出结论:由于铁口炮泥的温度分布和结合剂粘度分布相互关连,炮泥表现出复杂的形变行为。结合剂具有最小粘度值时,这个范围内的炮泥可塑性最佳,成为决定炮泥可塑性的关键部分。这部分炮泥的温度大约为200-300℃,大约距离出铁口内壁为10mm的范围内。如图1为铁口区域温度分布图,尽管铁口区域炮泥用原料和炉缸其他区域材料有部分重合,但其热导率存在差异,使铁口中心区域温度分布和表面温度分布不同。 

然而,在200-300℃温度下进行炮泥的马夏值试验则受到实验仪器中加热装置等因素的制约。为此,讨论了在70-290℃温度下能够简易操作的评价方法-剪切实验法。剪切实验法适用于热态测量,便于在恒温箱中操作,操作流程简单。所测出的炮泥可塑性最佳的实验温度下的剪切应力与实际填充铁口时打泥压力相关性较好。因此,在本试验中对不同温度下的炮泥采用剪切实验法评价炮泥可塑性。

高炉炮泥为可塑体,根据实际工作经验,日本学者认为可以采用Arakawa等提出的适用于水系可塑性坯土的表达式来近似分析实验中得出的剪切应力。曲线公式指出,水在一定体积分数的情况下,每种分散剂的条件下的曲线收敛到一定压力值P0。Arakawa公式如下:

式中:P为挤出压力,Po为在体积分数为00的情况下收敛点的压力值,φ为水的体积百分比,φ0为收敛点水的体积百分比,a由分散剂种类决定的常数。a为颗粒分散效果,数值越大,分散效果越好。

日本研究人员探究了炭黑结构和不同实验温度引起不同焦油粘度对剪切应力的影响,得出焦油体积百分比和剪切应力对应关系。如果材料和温度不同,图线的分布范围不同,但都是直线分布,每条直线的延长线集中于一个交点,如图2所示。得出炭黑结构和焦油粘度对炮泥剪切应力有较大影响,模拟水系可塑性坯土的表达式,设计出符合炮泥的公式:

式中:σ一剪切应力;σ0——集中点的剪切应力;kcb为炭黑结构对直线斜率的影响,ktar为焦油粘度对直线斜率的影响;V为焦油的体积百分比;Vo直线集中点的焦油体积百分比。公式拟合炮泥70℃和300℃时直线的斜率k值,可得炭黑结构和温度引起不同焦油粘度对直线斜率的影响。 

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