加入陶瓷空心微珠对氧化铝空心球轻质浇注料性能的影响

为了降低氧化铝空心球轻质浇注料的体积密度并优化其综合性能,在氧化铝空心球轻质浇注料中引入陶瓷空心微珠替代部分高铝矾土粉,研究陶瓷空心微珠加入量(质量分数分别为0、2%、4%、6%和8%)对该浇注料的体积密度、常温强度、热导率、烧后线变化率的影响。结果表明,在氧化铝空心球轻质浇注料中引入陶瓷空心微珠替代部分高铝矾土粉,可以降低氧化铝空心球轻质浇注料的体积密度和热导率,但耐压强度和常温抗折强度也稍有降低。从综合性能来看,氧化铝空心球轻质浇注料中陶瓷空心微珠的最佳加入量为2%~4%(w)。     

加入氧化铝空心球对莫来石浇注料性能的影响

为了提高以莫来石为主原料、纯铝酸钙水泥为结合剂的莫来石浇注料的性能,在其中添加氧化铝空心球,并研究其加入量(质量分数分别为0、10%、20%和30%)对该浇注料体积密度、显气孔率、热导率、常温强度、荷重软化温度、抗热震性的影响。结果表明:随着氧化铝空心球加入量的增加,试样的显气孔率增大,体积密度减小,常温抗折强度和耐压强度降低,热导率减小,荷重软化温度及抗热震性能变化不大。可见,在莫来石浇注料中引入氧化铝空心球,可明显改善浇注料的保温性能。     

碳化硅对低水泥结合氧化铝空心球浇注料性能的影响

以3种粒度级别的氧化铝和氧化铝微粉为原料,以铝酸钙水泥为结合剂,采用振动浇注成型的方法制备了低水泥结合氧化铝空心球浇注料。利用耐火材料检测设备和扫描电子显微镜(SEM)研究了加入碳化硅对低水泥氧化铝空心球浇注料性能及微观结构的影响。研究结果表明,适量加入碳化硅对提高该种浇注料的体积密度、常温耐压强度和热震稳定性有利。     

高铝空心球轻质浇注料的研制试验

为了提高高铝空心球轻质浇注料的强度,首先研究了分别经1 300、1 330、1 360、1 390、1 420、1 450和1 480℃保温3 h热处理后高铝空心球的致密度、强度和物相组成;然后分别以质量分数为30%、35%、40%、45%的高铝空心球为骨料制备了轻质浇注料,研究了空心球加入量对轻质浇注料性能的影响。结果表明:1)经1 300~1 480℃高温热处理后,高铝空心球的体积密度和强度变化不大。2)综合来看,高铝空心球加入量为40%(w)时,烘干及热处理后轻质浇注料试样的致密度和强度相对最佳。     

Al(OH)_3加入量对Al_2O_3-CaO-MgO浇注料性能的影响

为了避免常见Al2O3-CaO-MgO轻质浇注料使用重基质造成的与轻质骨料性能差异较大的问题,以微孔轻质CA6-MA骨料(8~5、5~3、3~1 mm)、w(Al2O3)=99.5%的速烧刚玉(≤0.045、≤0.074 mm)、α-Al2O3微粉、Al(OH)3(≤0.045 mm)等为原料,研究了在Al2O3-CaO-MgO轻质浇注料的基质中引入不同量的Al(OH)3(其质量分数分别为0、1%、3%和5%)对其烧后性能的影响。结果表明:随Al(OH)3加入量增加,Al2O3-CaO-MgO轻质浇注料的加水量增加,体积密度略有降低,常温耐压强度呈下降趋势,对试样的常温抗折强度和高温抗折强度(1 400℃1 h)影响不大,热导率减小;经1 600℃3 h热处理后,加入质量分数3%Al(OH)3的浇注料基质中由大量交叉排列的六方片状六铝酸钙转变为多层叠加状。综合考虑Al2O3-CaO-MgO轻质浇注料的各项性能,Al(OH)3的合适加入质量分数为3%。     

低硅炼铁工艺条件下铁沟用耐火材料的改进及应用

针对高炉实施低硅炼铁工艺后因铁水黏度低、流动性强致使主铁沟部位侵蚀加快、冲刷加剧的问题,以电熔致密刚玉、电熔白刚玉粉、碳化硅、α-Al_2O_3微粉、β-Si3N4粉、炭素、纯铝酸钙水泥、Si O2微粉及高效复合减水剂等制备了铁沟浇注料,研究了15~8 mm的大颗粒电熔致密刚玉的加入量(外加质量分数分别为5%、10%、15%)和β-Si_3N_4粉的加入量(质量分数分别为2%、4%、6%)对浇注料性能的影响。结果表明:将主沟浇注料分为外加10%(w)15~8 mm的电熔致密刚玉的铁线浇注料和引入6%(w)β-Si_3N_4的渣线浇注料,并适当调整主沟坡度,在内蒙某1 080 m~3低硅炼铁的高炉铁沟上应用后表明,大大改善了主铁沟渣铁线部位侵蚀加快、冲刷加剧的问题,一次性通铁量由10万t提升至15万t。     

硅微粉对Al2O3-SiC-C质铁沟料的性能影响

本文以棕刚玉、碳化硅粉、氧化铝微粉、纯铝酸钙水泥(Secar71)等原料制备了Al2O3-SiC-C(ASC)质铁沟浇注料,探讨了低硅微粉加入量(质量分数分别为0、0.5％、1％、1.5％)对铁沟浇注料性能的影响.研究结果表明:在110℃烘干24 h和在1450℃煅烧保温3h后,随着硅微粉加入量的增加,铁沟料加水量逐渐减小,显气孔率呈现先减小后增大的趋势,体积密度的变化趋势与显气孔率的正好相反,常温抗折强度及耐压强度呈现逐渐增强的趋势,加入1.5％硅微粉的试样线膨胀系数比1％试样的大.综合分析ASC铁沟浇注料在高炉使用过程中各方面的性能要求,在现有颗粒级配工艺下,低硅微粉较为合适的含量为1.0％.     

分散剂及氧化铝微粉对钢包用Al_2O_3-MgO浇注料施工性能的影响

为了提高Al_2O_3-Mg O浇注料的施工性能,以板状刚玉颗粒(粒度分别为5~3、3~1、≤1 mm)和细粉(粒度≤0.074 mm)、电熔镁砂(粒度≤1 mm)、活性氧化铝微粉(PFR40、PBR和CL)、煅烧氧化铝微粉(AC34B5和CT)为主要原料,以铝酸钙水泥(Secar 71)为结合剂,以聚羧酸类减水剂WS、FS和AD为分散剂,制备了Al_2O_3-Mg O浇注料。研究了分散剂种类和外加量[分别为0.4%(w)的WS、0.2%(w)的FS和1%(w)的AD],单一活性氧化铝微粉种类(分别为PFR40和PBR),以及复合氧化铝微粉种类(分别为PFR40-AC34B5复合粉和CL-CT复合粉)及其复合比例(质量比,均从9/0逐渐减小至3/6)对浇注料的流动值及烘干后试样的显气孔率、体积密度、常温抗折强度和常温耐压强度的影响。结果表明:1)在加入单一氧化铝微粉PBR或PFR40时,外加0.4%(w)WS的浇注料的流动性能及烘干后试样的综合性能比外加0.2%(w)FS或1%(w)AD的好。2)加入PFR40-AC34B5复合粉的浇注料的流动值比加入CL-CT复合粉的浇注料的略大;随着PFR40与AC34B5或CL与CT复合比例的减小,浇注料的流动值及烘干后试样的致密度均呈减小趋势,烘干后试样的强度变化不大;但考虑到活性氧化铝微粉的价格较高,应选择合适的复合比例。     

炭黑对镁质浇注料性能的影响

以配料组成(w):≤3 mm的高纯镁砂82%、≤3μm的SiO2微粉6%、≤0.043 mm的SiC微粉9%、≤0.045 mm棕刚玉微粉3%、≤0.045 mm的Al粉0.5%(外加)为基础配方,用炭黑替代部分镁砂粉研究了炭黑添加量(w)为0、0.2%、0.4%、0.6%时对镁质浇注料施工性能、力学性能及抗渣性能的影响。结果表明:在加水量一定的情况下,随着炭黑加入量的增加,浇注料的流动性能逐渐降低;干燥后试样的抗折强度和耐压强度均高于1 500℃3 h热处理试样的;不同气氛下烧结,浇注料的抗渣性呈现逐渐增强的趋势,在炭黑加入量为0.2%~0.4%(w)时,浇注料具有较好的常温物理性能及抗渣性。     

锆英石加入量对莫来石-碳化硅浇注料性能的影响

采用烧结莫来石(5～3、3～1、≤0.088 mm)、碳化硅(3～1、1～0.5、≤0.5 mm)、锆英石细粉、SiO2微粉、Secar 71水泥和ρ-Al2O3细粉为主要原料,分别研究了锆英石加入量(w)为3%、6%、9%和12%时,对莫来石-碳化硅浇注料性能的影响。结果表明:1)随着锆英石加入量的增加,试样的线收缩率减小,体积密度变大,1 200℃热处理后强度稍有降低,1 500℃埋炭热处理后强度先增大后减小;2)加入锆英石并不能改善莫来石-碳化硅浇注料的抗热震性能;3)加入锆英石可以改善试样的耐磨性能,以质量分数6%为最好。     

ZrB_2加入量对ASC铁沟浇注料性能的影响

为了获得具有更好抗氧化性能的ASC铁沟浇注料,以60%(w)的棕刚玉、24%(w)的SiC、7%(w)的SiC细粉+白刚玉粉+α-Al_2O_3微粉、3%(w)的Secar71和6%(w)的硅+硅灰制备了ASC铁沟浇注料,研究了ZrB_2外加量(加入质量分数分别为0、1%、2%、3%和4%)对浇注料性能的影响。结果表明:随着ZrB_2外加量的逐渐增加,试样经110℃烘干24h后的体积密度和显气孔率逐渐变大,强度逐渐减小;试样经1100℃保温3h和1500℃保温3h处理后的体积密度先减小后增大,显气孔率先增大后减小,强度逐渐增大,线变化率均为正值,且逐渐增大,抗氧化性能逐渐增强。从综合性能看,ZrB_2的最佳加入量为2%(w)。     

十二烷基硫酸钠发泡剂加入量对矾土基隔热浇注料性能的影响

为降低矾土基浇注料的热导率,改善隔热保温性能,以高铝矾土(5~3、3~1、≤1和≤0.088 mm)和粉煤灰(d50=26.96μm)为主要原料,铝酸钙水泥为结合剂,十二烷基硫酸钠(SDS)为发泡剂,制备了矾土基隔热浇注料,并研究了发泡剂加入量(w)分别为0.01%、0.03%、0.05%、0.1%、0.5%、1%时对矾土基隔热浇注料常温抗折强度、常温耐压强度、显气孔率、热导率、线收缩率和显微结构的影响。结果表明:发泡剂SDS的加入能够明显提高试样的显气孔率,降低试样的热导率。在SDS加入量为0.1%(w)时,试样显气孔率高达45%,试样在500℃时的热导率仅为0.38 W·(m·K)-1。     

硅溶胶结合刚玉-碳化硅质浇注料的特性分析及应用

以致密刚玉(粒径为5～8mm、3～5mm、1～3mm、及0.088～1 mm)和碳化硅(粒径为3～5mm、1～3mm、及0.088～1 mm)为骨料,以白刚玉粉(≤0.043 mm,w(Al2O3)≥99.40％),活性α-Al2O3微粉(≤0.043 mm,w(Al2O3)≥99.40％)及碳化硅粉(≤0.074 mm,w(SiC)≥97.0％)为细粉;以硅溶胶为结合剂制备了刚玉-碳化硅质浇注料.该浇注料具有:(1)较高的中温和高温强度(经实验测试810℃×3h和1400℃×3h处理后该浇注料的抗折强度在10.0 MPa、耐压强度在80.0 MPa以上);(2)良好的抗渣侵蚀性、抗热震稳定性(1100℃(≒)水冷抗热震循环测试＞ 100次);(3)较适中的导热系数;(4)较好的高温施工性和可快速烘烤性,简化了干燥和烘烤工艺,缩短高炉的休风时间,提高高炉设备利用率.     

尖晶石对凝胶结合氧化铝空心球浇注料性能的影响

以5～3mm、3～2mm、2～1mm、1～0.2mm粒度氧化铝空心球为原料,引入二氧化硅微粉制成凝胶结合氧化铝空心球浇注料,研究了预合成镁铝尖晶石对凝胶结合氧化铝空心球浇注料性能的影响。用各种耐火制品检测设备和仪器对引入不同量尖晶石的试样性能进行了检测。结合氧化镁-氧化铝-二氧化硅相图进行理论分析,结果发现:尖晶石的引入促进了浇注料中刚玉相的烧结,提高了凝胶结合氧化铝空心球浇注料的常温耐压强度和显气孔率,降低了浇注料的体积密度。尖晶石对凝胶结合氧化铝空心球浇注料基质具有强化作用,有利于提高浇注料的热震稳定性     

烧结点火炉用莫来石质浇注料的研制与应用

针对烧结点火炉的使用工况要求,保持特级矾土骨料占70%(质量分数,下同)、结合剂纯铝酸钙水泥占5%、活性α-Al2O3微粉占4%不变,其余21%的细粉为不同组成的莫来石细粉、SiO2微粉、添加剂(分别为蓝晶石粉、碳化硅粉、硅线石粉),同时外加0.15%的三聚磷酸钠研制了莫来石质浇注料,并研究了SiO2微粉加入量(分别为0、1%、2%、3%、4%)和各添加剂加入量(分别为1%、2%、3%、4%、5%)对浇注料烘干或烧后(1 350℃3 h)性能的影响.结果发现,加入3%的SiO2微粉,同时加入3%的蓝晶石和4%的碳化硅时,研制的莫来石质浇注料性能较优良.该浇注料在几家钢厂的烧结点火炉上实际使用寿命目前已超过4年,证明使用效果较好.     

钢纤维对干熄焦炉牛腿用莫来石-碳化硅浇注料性能的影响

为延长干熄焦炉牛腿部位耐火材料的使用寿命,以莫来石、碳化硅为骨料,碳化硅粉、熔融石英粉、α-Al2O3粉和硅微粉为基质,铝酸钙水泥为结合系统,外加钢纤维制备了干熄焦炉牛腿用莫来石-碳化硅浇注料。研究了钢纤维种类(熔抽弯月型、剪切平直型、压痕波浪型、冷拔端勾型)和添加量(外加体积分数分别为0、1%、2%和3%)对该浇注料性能的影响,同时结合试样的载荷-位移曲线分析了浇注料中钢纤维的增韧机制。结果表明:1)表面粗糙的熔抽弯月型和与基体材料锚固作用强的冷拔端勾型钢纤维增强效果优于剪切平直型和压痕波浪型钢纤维;2)适量的钢纤维不仅对浇注料的力学性能,抗热震性和耐磨性能具有显著的提高,还能减缓裂纹的扩展,使其断裂能提高了49.0%,钢纤维合适的外加体积分数在2%以内;3)钢纤维与浇注料的界面粘结力和机械锚固力是钢纤维增强浇注料的关键因素。     

发泡法制备轻质莫来石结合氧化铝空心球制品的性能研究

为了改善莫来石结合氧化铝空心球制品的隔热性能,以氧化铝微粉、二氧化硅微粉和≤3 mm的氧化铝空心球为主要原料,采用发泡法结合凝胶注模工艺制备了轻质莫来石结合氧化铝空心球制品,并研究了发泡时间(5、10、15和20 min)对试样的体积密度、气孔率、耐压强度、显微结构和热导率的影响。结果表明:合成试样的基质部分为气孔孔径50~100μm的多孔结构,与氧化铝空心球结合紧密;随着发泡时间增加,试样的气孔率增加,而体积密度、耐压强度和热导率降低;当发泡时间为20 min时,试样体积密度为0. 71 g·cm-3,气孔率为80. 2%,常温耐压强度为1. 81 MPa,600℃热导率为0. 467 W·m~(-1)·K~(-1)。     

出铜沟用SiC-Al2O3质浇注料的研制与应用

采用特级矾土(≤5 mm)为主要原料,以纯铝酸钙水泥、α-Al2O3微粉、SiO2微粉为复合结合剂,添加抗氧化剂(单质硅粉)及复合减水剂(三聚磷酸盐和六偏磷酸盐),首先研究SiC加入量(质量分数12％、20％、30％、40％、50％)对出铜沟用SiC-Al2O3浇注料分别经110℃24 h烘干、1100℃3h热处理后试样的常温抗折强度、常温耐压强度、体积密度、显气孔率及110℃24 h烘干后试样的抗热震性(1100℃30 min,水冷,循环3次)的影响;再在最佳SiC加入量的基础上分析了沥青加入量(质量分数0、2％、4％、6％)对出铜沟用SiC-Al2O3浇注料抗渣性能(1100℃1 h)的影响,并进行了工业应用.结果表明:SiC的最佳加入量为50％(w),球状沥青加入量为2％(w),其研制浇注料的体积密度和强度适中,抗热震性和抗渣性良好;在某公司出铜沟上试用,寿命达23炉次,比原用涂抹料的寿命提高20倍以上,3条出铜沟每年可为企业节约135万元.     

高性能镁尖晶石质浇注料的研制

以不同粒度的电熔镁砂(≤8、≤0.088 mm)和铝镁尖晶石细粉(≤0.088 mm)为主要原料,经振动成型制备了一系列镁尖晶石质浇注料试样,探讨了镁质结合剂和活性氧化铝微粉加入量(w)分别为1%、2%、3%、4%和5%时对浇注料试样分别经110、1 000和1 600℃热处理后物理性能的影响,并将优选的合适配方试样与RH炉用烧成镁尖晶石砖进行了常规物理性能、抗热震性能和抗渣性能比较。结果表明:当镁质结合剂加入量(w)由1%增至2%时,试样经不同温度处理后的强度显著增加;但当其加入量超过2%(w)后,试样经不同温度处理后的强度尤其是在1 450℃的高温抗折强度逐渐向相反的方向变化;当活性氧化铝微粉加入量(w)由1%增至3%,试样经110℃热处理后的强度下降较快,但经1 000和1 600℃热处理后的强度和线膨胀率及高温抗折强度却呈现增加的趋势;当加入量超过3%(w)后,试样的高温抗折强度开始下降。研制的镁尖晶石质浇注料经1 600℃处理后具有较高的致密度及骨料和基质间存在微细裂纹的特征,与烧成镁尖晶石砖相比,具有较好的抗热震性能、抗渣性能和较低的高温强度。     

焙烧炭砖孔结构和热导率与硅粉加入量的关系

以电煅无烟煤(5～3、3～1、≤1及≤0.088 mm,w(固定碳)=95.17%,w(挥发分)=0.37%,w(灰分)=4.14%)、鳞片石墨(≤0.147和≤0.074 mm,w(固定碳)=96.5%)、棕刚玉粉(≤0.074 mm,w(Al2O3>)=93.5%,w(TiO2)=2.3%)和硅粉(≤0.043 mm,w(Si)=96.37%)为原料,固定骨料与细粉的质量比为60∶40,细粉中硅粉和电煅无烟煤细粉总量固定为14%(质量分数),改变硅粉加入量(质量分数)分别为3%、5%、8%、10%、14%,以液态热塑性酚醛树脂为结合剂,乌洛托品作固化剂制成炭砖,于1 400℃3 h埋炭焙烧,借助于X射线衍射仪、压汞仪、激光导热仪、扫描电子显微镜和能谱分析仪等测试手段,研究了不同硅粉加入量的焙烧炭砖的孔结构及热导率.结果表明:因炭砖焙烧过程单质硅原位反应形成β-SiC、Si2N2O和石英等陶瓷相,填充、阻隔或封闭了气孔,故硅粉加入量控制着试样内部的气孔分布、平均孔径和孔径<1 μm气孔的孔容积率;受材料组成和孔结构变化影响,炭砖的热导率也发生相应变化;随硅粉加入量增加,试样中孔径分布范围由宽变窄,平均孔径逐渐减小,<1 μm孔的容积率增加,气孔呈微孔化趋势;当试样中硅粉加入量超过8%时,气孔的平均孔径<0.3 μm,<1 μm孔容积率超过70%,试样的热导率急剧下降.