介绍: 被广泛用作炼钢电炉、盛钢桶及氧气转炉等的内衬材料。对 于含碳耐火材料中所添加的各类含碳物的性能及作用等,各国 都进行过详细研究和报道,但对含碳耐火材料中各类含碳物的 光学组织结构的研究却报道得不多。 · 日本石桥种三等在80 年代曾专门研究过碳质结合剂的炭化组 织。他们在没有耐火氧化物存在的条件下单独对沥青、酚醛 树脂以及二者的混合物进行炭化,并用光学显微镜观察其炭化 物的光学组织。结果表明:酚醛树脂的固相炭化物呈各向同性, 即呈玻璃体构造;沥青炭化后则形成以粗粒镶嵌状为主的各向 异性光学组织;当酚醛树脂与沥青混合后共炭化时,在两者炭化 组织的界面上会形成细粒镶嵌状组织。并指出,当沥青和树脂 的品种及配比选择合适时,混合物炭化后会全部呈现出均一的 细粒镶嵌状组织。这说明沥青的存在不但使树脂炭化物的光 学组织由原来的各向同性变成各向异性,而且沥青炭化物的各 向异性程度也随之减弱,由粗粒镶嵌状变为细粒镶嵌状。
• 结果与讨论 1 鳞片状石墨的光学组织结构图1 是本试验用鳞片石墨 的光学组织结构。可以看出,鳞片石墨具有很强的光学 各向异性,插入石膏检板后呈细长条状,具有红、黄、 蓝三种不同的干涉色,旋转载物台时三种颜色交替出 现.
图1. 石墨的光学组织 图2. 热处理前MgO - C砖的显微结构
• 热处理前MgO - C 砖的显微结构 热处理前MgO - C 砖的显微结构见图2。从图2 可以看出 镁砂颗粒轮廓清晰、结构致密,其干涉色呈紫色,旋转载物 台时无颜色变化,属光学各向同性;树脂、沥青及石墨均很 好地分散在镁砂颗粒之间;树脂及沥青的干涉色相近,均为 粉红色,呈各向同性,两者在镜下难以区分;由于压制过程受 到挤压,细长条形石墨呈弯曲状存在;与图1 照片相比,石墨 的干涉色中粉红色增多,这与树脂及沥青的包裹有关。轮 廓呈圆及椭圆形的亮度较大的白色团块状物为金属铝粉。
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结论 在MgO - C 砖试样中,树脂、沥青和石墨均能很好地 分散在镁砂颗粒之间,且树脂和沥青多细分散在石墨表面 上;MgO- C 砖中的树脂在热处理过程中所形成的炭化产 物呈光学各向同性的多孔薄壁结构,而沥青的炭化产物则 呈各向异性程度极弱的细粒镶嵌状结构;试验中未观察到 沥青与树脂的炭化物交界面处光学组织的改变。
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热处理后MgO - C 砖的显微结构 热处理后MgO - C 砖的显微结构见图3。从图3a 可以看出,镁 砂颗粒的干涉色仍呈紫色,根据其清晰的轮廓及致密的结构是很容易 辨别的;石墨仍呈弯曲的细长条形;与图2相比,石墨的干涉色中粉色 减弱,亮度增强,这应与包裹在其表面的树脂及沥青的热分解有关;在 照片右中部可看到树脂热分解形成的尺寸大些的碳结构,其干涉色比 镁砂的浅,呈暗粉色,孔壁上有许多微孔,呈现出多孔薄壁的网状结构, 属光学各向同性;金属铝粉的亮度仍很强,以团块状分散在MgO – C 砖中。 从图3b可看到尺寸比较大些的沥青炭化产物,其孔壁厚而圆滑, 结构致密,并包裹有细粒镁砂;沥青炭化产物的干涉色呈粉红色,隐约 可见到孔壁中细粒镶嵌状组织的存在,呈粉红色或黄色,具有极微弱 的各向异性。
摘要: 用光学偏光显微镜观察了热处理前、后 MgO - C 砖试样的显微结构。结果表明:树 脂、沥青及石墨均能很好地分散在镁砂颗粒 之间。经600℃热处理后由树脂所形成的炭 化产物呈各向同性的多孔网状结构,而由沥 青所形成的炭化产物则呈现出各向异性极弱 的细粒镶嵌状组织。 关键词 镁碳砖,显微结构,光X 学组织
• 试验方法 采用耐火材料厂实际生产MgO - C 砖所用的压砖 料。料的配比为:电熔镁砂(MgO > 97 %) 87 % , 鳞片石墨(C > 95 %) 13 % ,酚醛树脂4. 5 %(外 加) ,焦油沥青(软化点> 170 ℃) 3 %(外加) ,铝 粉3 %(外加) 。以10 t 的成型压力压制成<50 mm ×50 mm的试样,在200 ℃下干燥24 h ,冷却 后切成一定尺寸的样块,放入坩埚中用碎焦填埋并加 以覆盖,将坩埚置于电炉中加热至600 ℃并保温1 h 后取出冷却。对热处理前后的样块按YB/ T077 1995 进行光片制备及显微镜观察。所用显微镜为 ORTHO2PLAN 型偏光显微镜,观察时主要采用了 油浸物镜(油×200) 。
• 持田勋的研究则注意到耐火氧化物的存在对沥青炭化的 影响。他曾对石油沥青A240 及A240 与SiO2 的混合 物(SiO2 与A240 的质量比为3∶1) 进行了炭化,结果 表明,石油沥青A240 单独炭化时形成各向异性很强的 流动型(纤维状) 组织,但与SiO2 共炭化时则形成粒状 镶嵌组织,各向异性程度明显减弱。他认为这是由于 SiO2 的存在妨碍了炭化时沥青的流动,使中间相的生成、 长大及融并过程变得困难,从而使其炭化物的各向异性 程度明显减弱。为了进一步了解在大量耐火氧化物及石 墨共存的条件下,由树脂和沥青炭化后所形成的光学组 织结构,本文对在试验室条件下制备的MgO- C 砖试样 进行了光学显微镜观察。
从图3b可看到尺寸比较大些的沥青炭化产物,其孔壁 厚而圆滑,结构致密,并包裹有细粒镁砂;沥青炭化产物的 干涉色呈粉红色,隐约可见到孔壁中细粒镶嵌状组织的存 在,呈粉红色或黄色,具有极微弱的各向异性。
图3. 热处理后MgO - C砖的显微结构
• 已知焦油沥青单独炭化时大多形成粗粒镶嵌状光学组织, 而在本实验中,沥青炭化后形成的是细粒镶嵌状组织。 这是因为MgO - C 砖中树脂和沥青的含量少(二者在砖 中的质量分数分别为4 %和3 %) ,且主要细分散在镁 砂颗粒及石墨的表面上,极大地限制沥青炭化时的流动 性,从而极大地限制了沥青炭化时中间相的形成、长大 及融并过程,因而使沥青炭化物的光学组织发生了变化。 • 应该说,在大量镁砂及石墨存在的条件下炭化时,沥青已 不具备改变树脂光学组织的能力,所以本次试验中也未 观察到树脂与沥青炭化物交界面上光学组织的改变。因 此,把在没有耐火氧化物存在的条件下,沥青- 树脂混合 物单独炭化时两者的炭化物界面上光学组织发生改变这 一结论,推广到有大量耐火氧化物及石墨共同存在的耐 火砖中,是值得商榷的。