硅溶胶结合Al2O3-SiC-C铁沟浇注料的力学性能研究

为了研究硅溶胶结合Al2O3-SiC-C材料的力学性能,以电熔棕刚玉和碳化硅为主要原料,硅溶胶为结合剂,制备了Al2O3-SiC-C铁沟浇注料,研究了其在110、300、500、700、900、1 100、1 300、1 450℃热处理后的常温物理性能和高温(1 400℃)抗折强度,并借助XRD、SEM等进行物相和显微结构分析。结果表明:随着热处理温度的升高,试样常温强度增加,烧后线变化率增大,体积密度先减小后增大,显气孔率先增大后减小,转折温度在700℃;高温抗折强度超过6 MPa。其原因在于:在中低温下,硅溶胶脱水形成—Si—O—Si—凝胶网络结构,保证了浇注料的中低温强度,700℃时因试样大量脱水而使得显气孔率最大,体积密度最小;在高温下,试样中因形成大量纤维状莫来石而为浇注料提供了较高的常温强度和高温强度。     

结合剂对Al2O3-MgAl2O4-SiC-C质铁沟浇注料性能的影响

以电熔镁铝尖晶石(粒度为5～3mm、3～1mm)和电熔白刚玉颗粒(粒度<1mm)以及白刚玉细粉、碳化硅细粉、活性αAl2O3微粉、Si粉和球状沥青等为主要原料,在保持基料的配比不变的条件下分别采用铝酸钙水泥(w,3%) SiO2微粉(w,2%)及ρAl2O3(w,4%)为结合剂,振动成型为Al2O3-MgAl2O4-SiC-C试样,室温养护24h后脱模,分别于110℃24h、1100℃3h和1500℃3h(埋炭)条件下热处理,然后测定试样的体积密度、显气孔率、线变化率、抗折强度、耐压强度和抗渣性。试验结果表明:铝酸钙水泥 SiO2微粉结合的浇注料流动性较好,经110℃24h、1100℃3h和1500℃3h(埋炭)热处理后,试样的显气孔率较小,体积密度较大,常温耐压强度和常温抗折强度优于以ρAl2O3为结合剂的;但是,采用铝酸钙水泥 SiO2微粉作结合剂的试样经1500℃埋炭3h处理后的线变化率较大,试样的高温抗折强度和抗侵蚀性能也明显低于ρAl2O3结合试样的。     

蓝晶石粒度对刚玉-莫来石材料性能的影响

以粒度为2～1mm和1～0.5mm的M60莫来石为骨料,以电熔白刚玉粉以及粒度分别为0.8～0.355mm、0.355～0.088mm和<0.088mm的蓝晶石为基质料,以少量二氧化硅微粉和苏州土为结合剂,制成36mm×36mm的试样,在110℃干燥24h后,分别在1200℃、1300℃、1400℃和1500℃保温3h煅烧,然后测定烧后试样的线变化率、显气孔率、体积密度和耐压强度。结果表明:(1)对于在各温度下煅烧后的试样,添加粒度<0.088mm蓝晶石的试样烧后线变化率和显气孔率较添加粒度>0.088mm蓝晶石的小,体积密度和耐压强度较添加粒度>0.088mm蓝晶石的大;(2)当添加粒度<0.088mm的蓝晶石时,随着煅烧温度的升高,试样的烧后线变化率、显气孔率、体积密度和耐压强度变化较小;当添加粒度>0.088mm的蓝晶石时,随着煅烧温度的升高,试样的烧后线变化率和显气孔率迅速增大,体积密度和耐压强度迅速减小。     

硼酸对Al2O3-SiC-C质干式捣打料烧结性能的影响

以致密电熔刚玉、粒度<1mm的碳化硅和<0.25mm的鳞片石墨为主要原料,固体酚醛树脂为结合剂,研究了硼酸加入量分别为0、0.5%、1%、1.5%和2%时对Al2O3-SiC-C质干式捣打料烧结性能的影响。结果表明随着硼酸加入量的增加,220℃、1100℃和1450℃热处理后试样的体积密度逐渐减小,显气孔率逐渐增大,耐压强度变化不大;硼酸加入量一定时,在1100℃和1450℃热处理后,试样的体积密度、显气孔率比较接近,耐压强度基本上没有变化,而且较低,仅2~3MPa。因此,硼酸对Al2O3-SiC-C质干式捣打料的促烧结作用不明显。对比研究表明固体酚醛树脂、鳞片石墨、碳化硅均阻碍了硼酸的促烧结作用;其中,固体酚醛树脂表现最为显著,鳞片石墨次之,碳化硅也有阻碍作用。     

Al2O3质原料种类和粒度对镁铝碳材料性能的影响

改变镁铝碳材料中Al2O3质原料的种类(分别为特级高铝矾土熟料和电熔刚玉)和粒度(特级高铝矾土熟料的粒度分别为5~3和3~1 mm,电熔刚玉的粒度分别为3~1和≤1 mm),经混练、成型、干燥、固化(180℃保温48 h)、热处理(1 600℃保温3 h)后,检测试样的显气孔率、体积密度、耐压强度、加热永久线变化和抗渣侵蚀性。结果表明:1)当Al2O3质原料种类相同时,Al2O3质原料的粒度越小,镁铝碳试样的加热永久线变化越大,抗渣侵蚀性越差;2)当Al2O3质原料粒度相同时,采用特级高铝矾土熟料的试样的加热永久线变化大于采用电熔刚玉的,抗高碱度渣侵蚀性也差于采用电熔刚玉的。     

Carbores P加入量对硅溶胶结合铁沟浇注料性能的影响

为了获得更加环保的Al2O3-Si C-C铁沟浇注料,在w(电熔棕刚玉颗粒)为60%、w(Si C颗粒和细粉)为21%、w(硅灰)为3%、w(α-Al2O3微粉)为3%、w(白刚玉微粉)为10.5%、w(Si粉)为2.5%的基础配方中,分别以质量分数为0、1%、2%、3%和4%的环保型含碳材料Carbores P等量替代白刚玉微粉,外加质量分数为7%的硅溶胶为结合剂,制成Al2O3-Si C-C浇注料,研究了Carbores P加入量对110℃干燥后及1 100和1 500℃烧后试样显气孔率、体积密度、烧后线变化率、常温耐压强度、常温抗折强度和高温抗折强度的影响。结果表明:随着Carbores P加入量的增加,干燥及烧后试样的显气孔率逐渐增大,干燥后试样的体积密度逐渐减小,1 100℃烧后试样的线膨胀率逐渐增大,干燥后试样的常温抗折强度和常温耐压强度以及1 100和1 500℃烧后试样的常温抗折强度变化均不大;1 100和1 500℃烧后试样的体积密度、1 500℃烧后试样的线膨胀率、1 100和1 500℃烧后试样的常温耐压强度、干燥后试样的高温抗折强度等均呈先增大后减小的变化趋势,均在Carbores P加入量为2%(w)时达到了最大。     

Al2O3-SiC复相粉对Al2O3-SiC-C材料性能的影响

以电熔白刚玉(3～1、≤1、≤0.044 mm)、Al2O3-SiC复相粉(d50≤5μm)、α-Al2O3微粉(d50=1.2μm)、SiC粉(≤0.044 mm)、鳞片石墨(≤0.088 mm)、Si粉(d50=42.8μm)和B4C(d50≤10μm)为主要原料,热固酚醛树脂为结合剂,研究了分别用4%、8%、12%、16%质量分数的Al2O3-SiC复相粉等比例取代α-Al2O3微粉和SiC细粉对Al2O3-SiC-C试样在180℃固化后和1 000、1 500℃埋焦炭热处理后的显气孔率、体积密度、常温抗折强度、常温耐压强度、高温抗折强度(1 400℃)、抗热震性(1 100℃,水冷)以及抗氧化性(1 000、1 500℃)的影响。结果表明:随Al2O3-SiC复相粉加入量的增加,试样经180℃固化后常温性能下降,1 000℃热处理后常温性能变化不大,1 500℃热处理后除耐压强度显著提高外,其余各项常温性能变化不大;而高温抗折强度下降,抗热震性明显提高,试样经1 500℃氧化后的抗氧化性以加入4%质量分数复相粉的最佳。其原因可能是由于该复相粉的粒度更细,反应活性更高,其氧化层中更易生成莫来石,形成表面致密层从而有效地阻碍氧气向材料内部扩散。     

烧结镁砂添加量对Al_2O_3-SiC-C砖性能的影响

为了提高铁水包用Al_2O_3-SiC-C砖的性能,在以高铝矾土、电熔棕刚玉、鳞片石墨、碳化硅、硅酸盐矿物、抗氧化剂和酚醛树脂等为原料的传统Al_2O_3-SiC-C砖的配方中添加烧结镁砂,研究了烧结镁砂添加量(质量分数分别为0、2%、4%和6%)对Al_2O_3-SiC-C砖的致密度、强度、抗氧化性能和抗渣性能的影响。结果表明:1)随着镁砂添加量的增加,烘干及1 000和1 400℃埋炭热处理后试样的致密度变化都不大。烘干后试样的耐压强度变化不大,1 000℃埋炭热处理后试样的耐压强度逐渐增大;但1 400℃埋炭热处理后试样的耐压强度呈先增大后减小的变化趋势,以添加4%(w)镁砂的为最大。高温抗折强度呈先增大后减小的变化趋势,以添加4%(w)镁砂的为最大。1 000和1 400℃埋炭热处理后试样的线变化率逐渐增大。试样的抗氧化性能和抗渣性能均呈先增大后减小的变化趋势,以添加4%(w)镁砂的为最好。2)添加镁砂对Al_2O_3-SiC-C材料性能的影响主要归因于原位尖晶石和含MgO、Al_2O_3、SiO_2的高黏度玻璃相的形成。     

添加剂对矾土干式捣打料性能的影响

以粒度3-1 mm、≤1 mm和≤0.088 mm的高铝矾土以及硼酸和氧化硼为主要原料,硅酸钠和镁砂为添加剂,手工捣打成型。将成型好的试样分别在1400℃和1500℃下保温3 h烧成,测量烧成后试样的线变化率、显气孔率、体积密度和耐压强度,并采用XRD分析试样的物相组成和SEM观察物相的形貌特征。结果表明:镁砂为添加剂的试样比硅酸钠为添加剂的试样具有更好的高温物理性能,且镁砂含量为1.5%时试样的线变化率小、显气孔率低、耐压强度高。试样在1400℃和1500℃时的线变化率分别为0.74%和-0.36%,显气孔率分别为25.81%和23.72%,耐压强度为44.75 MPa和66.65 MPa。试样在高温时烧结致密作用加强,线收缩率增大,生成尖晶石的固溶体具有较小的热膨胀率,同时由于生成莫来石造成的体积膨胀,使线变化率达到最低。试样内部形成刚玉-莫来石-尖晶石固溶体网络结构,提高了试样的耐压强度。高温下的尖晶石固溶体均匀的分布在液相中,提高了基质部分液相的粘度,有利于提高试样的高温性能。     

引入不同粒度红柱石对Al_2O_3-SiC-C浇注料性能的影响

为了提高Al_2O_3-SiC-C铁沟浇注料的性能,在其配料中分别引入8～5、5～3、3～1和≤1 mm的红柱石,经成型、养护、干燥后,于1 450℃保温3 h热处理,然后检测试样的显气孔率、体积密度、烧后线变化率、常温抗折强度、弹性模量、抗热震性和抗渣性。结果表明:1)引入红柱石试样的显气孔率和体积密度均比未引入红柱石的小,烧后线膨胀率均比未引入红柱石的大。随着红柱石粒度的减小,显气孔率逐渐减小;体积密度呈先减小后增大的变化趋势,以引入5～3 mm红柱石试样的为最小;烧后线膨胀率呈先增大后减小的变化趋势,以引入5～3 mm红柱石试样的为最大。2)引入8～5 mm红柱石试样的常温抗折强度和弹性模量比未引入红柱石的小,其他试样的基本上比未引入红柱石的大;随着红柱石粒度的减小,试样的常温抗折强度和弹性模量逐渐增大。3)引入红柱石试样的抗热震性均比未引入红柱石的高;随着红柱石粒度的减小,抗热震性逐渐降低。4)各试样仅在渣-样交界处有轻微的侵蚀,引入不同粒度红柱石试样的抗渣性没有明显差别。     

Effect of Treated Graphite on Properties of Al_2O_3-SiC-C Castables

Al2O3-SiC-C castables with 2% pitch or 2%,4% and 6% treated graphite,respectively,were prepared based on the basic formulation of traditional Al2O3-SiC-C castables. The flowability of castables,and bulk density,volume stability,strength,oxidation resistance and slag resistance of specimens fired at 110 ℃,1 100 ℃ and 1 500 ℃ respectively were comparatively studied. The results showed that:(1) With carbon source changing from pitch to treated graphite and the increase of treated graphite addition,water additi...     

混铁车用新型Al2O3-SiC-C砖的研制和应用

随着宝钢"三脱率"的提高及喷吹方式的改变,混铁车的平均寿命由1200炉次以上降至900炉次左右.通过分析混铁车各部位的损毁特点及原因,选择合适的骨料,调整抗氧化剂的种类和加入量,强化基质,使Al2O3-SiC-C砖的抗氧化性和抗渣性等关键性能得以提高.混铁车的平均寿命由改进前的900炉次提高到1050炉次左右.     

Effect of Al Addition on Properties of Al_2O_3-SiC-C Dry Ramming Mixes for BF Trough

Aluminium powders were introduced to Al2O3-SiC-C dry ramming mixes in order to improve sintering properties and oxidation resistance according to their service conditions and installation methods. Properties such as bulk density, porosity, modulus of rupture, crushing strength and hot modulus of rupture as a function of aluminium addition were investigated in the present work. The microstructure and thermodynamics for the heat treated specimens were also analyzed. The results show that as aluminium addition...     

锆莫来石对Al2O3-ZrO2-C材料性能的影响

以电熔白刚玉、锆莫来石、鳞片石墨、SiC粉和酚醛树酯为原料,通过改变锆莫来石的加入量和粒度制备了7种不同的A l2O3-ZrO2-C试样,主要研究了锆莫来石加入量和试样的粒度组成对A l2O3-ZrO2-C材料的体积密度、显气孔率、常温耐压强度、气孔孔径分布和透气度等性能的影响。结果表明:1)锆莫来石加入量对A l2O3-ZrO2-C材料的体积密度、显气孔率、耐压强度、气孔孔径分布和透气度都有一定的影响,但影响都不大;2)试样的粒度组成对A l2O3-ZrO2-C材料的体积密度和透气度的影响较大,但对显气孔率、常温耐压强度、气孔孔径分布的影响较小。     

水煤浆加压气化炉用高铬砖的优化

通过调整高铬砖中α-Al2O3微粉粒度分布和Cr2O3微粉的加入量,对水煤浆加压气化炉用高铬砖进行性能优化。结果表明,优化后的高铬砖显气孔率明显降低,抗热震性和抗侵蚀性显著提高。     

添加浮选镁砂颗粒和Al2O3细粉对方镁石-尖晶石砖性能的影响

以烧结镁砂、浮选镁砂、电熔镁铝尖晶石和煅烧Al₂O₃细粉为主要原料,以木质素磺酸钙为结合剂,经混练、成型、1 650℃烧成制备了方镁石-尖晶石砖,主要研究了以浮选镁砂颗粒替代普通烧结镁砂颗粒以及在此基础上外加不同量煅烧Al₂O₃细粉（质量分数分别为0、3%和5%）对方镁石-尖晶石砖性能的影响。结果表明：1)以浮选镁砂颗粒替代普通烧结镁砂颗粒制备的方镁石-尖晶石砖,显气孔率和常温耐压强度降低,体积密度、抗热震性、高温强度和高温韧性提高。2)在以浮选镁砂颗粒替代普通烧结镁砂颗粒制备的方镁石-尖晶石砖中,随着煅烧Al₂O₃细粉引入量的增多,显气孔率和常温耐压强度降低,体积密度、抗热震性、高温强度和高温韧性提高。     

Al_2O_3－SiC－C质浇注料抗热震性和抗渣铁侵蚀性的研究

对新研制的Ａｌ２Ｏ３－ＳｉＣ－Ｃ质浇注料和现用出铁沟料的抗热震性和抗渣铁侵蚀性进行了研究、结果表明，该材料具有较高的抗渣铁侵蚀能力和较好的抗热震稳定性。调节Ｓｉ与Ｃ的比例可生成高强度、耐渣蚀的纤维状ＳｉＣ。     

Comparisons Between Vibration and Self-Flowing Ultra-Low Cement Castables Properties in Al2O3-SiC-C System

In this study, the properties of self-flowing ultra-low cement castables in Al2O3-SiC-C system have been investigated and compared to vibration castables. The major physical and mechanical properties, microstructure and corrosion behavior of these castables against slag have been evaluated. The results showed that the microstructure of Al2O3-SiC-C self-flowing castable is more uniform than the vibrated structure. Also self-flowing castable has smaller pore size and more uniform pore size distribution. Hence, density, strength, oxidation and slag resistance of the self-flowing castables is higher than that of vibration castables. Therefore, besides other benefits such as noise free, easy installation, fewer mold defects and reduced installation costs, Al2O3-SiC-C self flowing ultra low cement castables will have longer service life in comparison with vibration casables.     

Development of Reproducing Alumina-Magnesia-Carbon Bricks

The reproducing alumina-magnesia-carbon bricks were prepared with the dumped bricks as starting materials. The bulk density, apparent porosity, crushing strength, modolus of rupture and slag resistance of the specimen were analyzed. The results show that the used refractories can be reused and recycled by the right method. The reproducing alumina-magnesia-carbon bricks with better abilities were prepared.     

复合抗氧化剂对Al2O3-SiC-C砖性能的影响

以均化矾土、板状刚玉、碳化硅、石墨为主要原料,利用酚醛树脂作为结合剂,研究了复合抗氧化剂(硅粉、铝粉、碳化硼)的引入形式及加入量对Al2O3-SiC-C砖的性能影响.结果表明:添加复合抗氧化剂可提高Al2O3-SiC-C砖的高温抗折强度,随铝含量的增加,对提高高温抗折强度的提高越明显;抗氧化效果从强到弱依次为:添加碳化硼的复合抗氧化剂>复合铝硅抗氧化剂>金属铝>金属硅;在复合抗氧化剂中引入碳化硼能够有效的提高Al2O3-SiC-C砖的抗渣侵蚀性能及热震稳定性.