镁橄榄石加入量对镁质浇注料性能的影响

为降低镁质浇注料的原料成本,用镁橄榄石骨料部分替换镁质浇注料中等粒度的镁砂骨料,研究了镁橄榄石加入量(加入质量分数分别为0、16%、32%)对不同温度(110、1 000和1 500℃)处理后浇注料性能的影响。结果表明:随着镁橄榄石加入量的增大,浇注料烘干后体积密度减小,显气孔率变小,强度增大;1 000和1 500℃热处理后,浇注料体积密度减小,显气孔率增大,强度增大,抗渣侵蚀性降低,抗渣渗透性以镁橄榄石加入量为16%(w)时最好。     

结合剂对氧化铝-碳化硅-碳质铁沟浇注料力学性能和显微结构的影响

分别以水泥、氧化镁-硅灰和硅溶胶三种结合剂制备了氧化铝-碳化硅-碳铁沟浇注料,借助相关测试标准和SEM、EDS、XRD等测试手段对比研究了三种浇注料的力学性能、显微结构和物相组成.研究结果表明:以水泥和硅溶胶结合的浇注料常温强度较大,以氧化镁-硅灰为结合剂的浇注料常温强度最小;硅溶胶为结合剂浇注料高温抗折强度最大,氧化镁-硅灰为结合剂最小.原因在于:尽管以水泥和硅溶胶为结合剂的浇注料在高温烧成时都生成莫来石,但以水泥结合试样中只是在基质中部分生成莫来石晶体,而以硅溶胶为结合剂试样由于硅溶胶分散性好,脱水后微粒活性更高,在试样中均匀生成了大量交错分布的莫来石晶体,且长径比更大,因此显著提高了高温抗折强度;以氧化镁-硅灰为结合剂的浇注料高温生成镁铝尖晶石、镁橄榄石和堇青石,由于镁铝尖晶石促进了碳化硅的氧化,使得结构疏松,强度降低.     

可水合氧化铝添加量对中温处理后刚玉浇注料强度和显微结构的影响

为弄清可水合氧化铝(HA)结合浇注料中温强度低的原因,以板状刚玉、活性氧化铝粉、HA为原料制备刚玉浇注料。研究了HA添加量(w,1%、3%、6%、9%)和热处理温度(110℃保温24 h, 400、600、800、1 000、1 100和1 250℃保温5 h)对浇注料强度和显微结构的影响。结果表明：1)养护和干燥过程中,HA通过水化反应生成蜂窝状产物勃姆石和拜耳石,起到结构骨架的作用,为浇注料提供强度。2)HA结合浇注料在1 000℃热处理后强度最低;在低于1 000℃时,热处理温度的升高会逐渐破坏水化产物的结构,降低浇注料的强度;高于1 000℃时,浇注料基质中发生了局部烧结,使得强度有所回升。3)提高HA的加入量无法提升浇注料的中温强度,说明中温热处理使得HA的水化产物结构完全坍塌,无法起到结构支撑的作用。     

MgO-SiO2-H2O凝胶结合MgO浇注料的水化行为

虽然高性能耐火浇注料在先进炼钢中扮演着重要角色,然而镁质浇注料却没有被广泛使用. 其中一个首要的问题是MgO水化过程中水镁石的生成会导致体积膨胀和随之而来的开裂,通常被称为"熟化". 为了克服这些问题,开发了一种基于MgO-SiO2-H2 O结合的无水泥MgO浇注料的新特色产品( SioxX-Mag). 本文进行了系统的工作以弄清MgO水化和制备出无裂纹MgO浇注. 将SioxX-Mag和硅微粉配合,可以抑制水镁石生成产生的裂纹,也可以研制出干燥后无裂纹的大型预制块. 用XRD技术对干燥过程中水化后取自大型预制块内部的试样进行了研究. 结果表明,对于MgO浇注料,硅微粉是一种有效的抗水化添加剂. 当硅微粉为8%时,MgO的水化被抑制,也观察不到水镁石相,而且能制备出无裂纹的大型MgO浇注料预制块. 当硅微粉较少时(如6%) ,干燥过程中会生成水镁石,而且预制块中可以观察到裂纹.     

不同造孔剂对方镁石-镁橄榄石隔热材料性能的影响

为了利用辽宁地区丰富的镁资源制备方镁石-镁橄榄石质隔热材料,以高纯镁砂(≤3 mm)、镁橄榄石(≤1 mm)、SiO_2粉(≤0.044 mm)为主要原料,在以菱镁矿粉(≤0.074 mm)为主要造孔剂的基础上,分别添加石墨(≤0.149 mm)、炭黑(≤0.044 mm)、聚苯乙烯球(1 mm)、聚丙烯塑料颗粒(1 mm)和木屑(1~2 mm)作为造孔剂,以亚硫酸纸浆废液作为结合剂,在2 MPa压力下压制成型,在110℃保温24 h干燥后,在1 550℃保温3 h烧成,然后检测烧后试样的显气孔率、体积密度、烧后线变化率、常温耐压强度和常温抗折强度,并分析典型试样的物相组成和显微结构。结果表明:1)添加上述造孔剂后,烧后试样的显气孔率增大,体积密度、常温耐压强度和常温抗折强度均减小;试样烧成后均发生收缩,其中,添加石墨的试样的收缩率最小(0.26%),添加木屑的试样的收缩率最大(1.47%);综合比较,添加炭黑的试样的综合性能最优。2)烧后试样的主晶相为方镁石、镁橄榄石及少量的钙镁橄榄石。3)添加粒径较大(1 mm)的聚丙烯塑料颗粒的试样烧后产生了较大的气孔,并且气孔分布不均均;添加炭黑的试样在显气孔率增大的同时仍具有较高的强度。     

铝酸盐水泥对硅溶胶结合刚玉质浇注料结构与性能的影响

结合铝酸盐水泥与硅溶胶各自的优势来改善浇注料的力学性能是一种既廉价又简便的优化策略。以棕刚玉、致密刚玉等为主要原料，硅溶胶和铝酸盐水泥为结合剂，制备了刚玉质浇注料，研究了铝酸盐水泥加入量(加入质量分数分别为0、1%、2%、3%和4%)对硅溶胶结合刚玉质浇注料的影响。结果表明，铝酸盐水泥水化促进了硅溶胶的凝聚缩合反应，同时形成Si—O—Ca、Si—O—Al化学键，加快形成稳定的三维网络结构。随着铝酸盐水泥加入量的增加，试样经110℃养护后的常温强度增大，经1 100、1 400℃热处理后的常温强度先升高后降低，经1 400℃热处理后的高温抗折强度迅速下降，热震后的常温抗折强度先升高后小幅下降，强度保持率则逐渐增加。添加1%(w)铝酸盐水泥的硅溶胶结合浇注料试样的综合性能最佳。     

含超低水硬化合物的氧化铝质浇注料——(Ⅱ)含有水硬性氧化铝和硅微粉的“无水泥”浇注料的强度和高温反应

在Al_2O_3-SiO_2系统中,莫来石的生成对高温强度极为重要。在含有硅微粉的超低水泥浇注料中,有许多资料充分证明了莫来石的形成反应。但是关于含有水硬性氧化铝作为结合剂的耐火浇注料成果的介绍是很有限的。本文研究了以水硬性氧化铝和水泥结合剂结合的浇注料中莫来石生成反应对时间和温度的依赖性。含有这些结合剂和8%(重量)硅微粉的熔融氧化铝质浇注料在1500℃下测得其高温抗折强度在20MPa以上。     

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。     

含不同结合剂的高铝自流浇注料

研究了不同种类、不同含量的结合剂对高铝自流浇注料的影响。根据Dinger-Fun提出的连续粒度分布模型,按照分布系数q=0.21制备自流浇注料。添加4%和6%的高铝水泥和硅溶胶为结合剂,加水搅拌至浇注料混合物达到自流的稠度。浇注料立方体经干燥后,在950℃和1 550℃下进行热处理。对所有干燥的和经热处理的试样进行了体积密度、体积收缩、常温耐压强度表征,利用XRD进行了相分析。     

玻璃窑用轻质镁橄榄石砖的研制

为了开发玻璃窑用碱性耐火隔热产品,以镁橄榄石砂和镁砂为主原料制备了轻质镁橄榄石砖,并研究了结合剂种类(分别为MgCl2.6H2O、亚硫酸盐纸浆和QH)及其加入量(质量分数分别为5%、7.5%和10%)、添加剂加入量(质量分数分别为2%、3%、4%和5%)、造孔剂菱镁矿加入量(质量分数分别为10%、15%、20%、28%和36%)以及烧成温度(分别为1 300、1 350、1 400、1 450和1 500℃)对轻质镁橄榄石砖的影响。结果表明:以镁橄榄石砂为主要原料,添加36%(w)的造孔剂和4%(w)的添加剂,同时外加7.5%(w)的QH作结合剂,干燥后于1 400℃保温2 h煅烧,可以生产出体积密度为1.84 g.cm-3,显气孔率为43%,耐压强度为10 MPa,热导率(800℃)为0.63 W.m-1.K-1的玻璃窑用轻质镁橄榄石砖。     

镁橄榄石骨料的合成及其对镁橄榄石质耐火材料性能的影响

采用XRD分析了镁橄榄石碎矿细粉及其分别经1200～1600℃3h煅烧后的物相组成,研究了煅烧温度和轻烧MgO加入量对镁橄榄石合成骨料显气孔率和体积密度的影响以及合成骨料对镁橄榄石质耐火材料常温物理性能的影响。结果发现:(1)镁橄榄石原料经1200～1600℃3h煅烧后,物相组成没有明显改变,主要以镁橄榄石相为主。(2)随着煅烧温度的提高,合成骨料的显气孔率先降低后增高,体积密度先增大后减小;以不同煅烧温度合成的骨料为主要原料制备的镁橄榄石质耐火材料试样经1600℃3h处理后收缩趋势增大,显气孔率逐渐下降,体积密度增大,抗折强度没有明显变化,耐压强度缓慢增大。(3)随着轻烧MgO加入量的增加,合成骨料的显气孔率先降低后增高,体积密度先增大后减小;轻烧MgO含量为10%时,合成骨料的显气孔率最小,体积密度最大;以添加轻烧MgO的合成骨料为主要原料制备的镁橄榄石质耐火材料试样收缩增大,显气孔率降低,体积密度增大,抗折强度先下降后增高,耐压强度先增高后降低。     

低Cr2O3含量Al2O3-MgO浇注料物理性能及物相变化研究

本文研究了低Cr2O3含量Al2O3-MgO浇注料的物理性能,采用X射线衍射仪和扫描电子显微镜对浇注料的物相变化和显微结构进行了分析.结果发现:镁铝尖晶石含量可控制浇注料的显气孔率、体积密度、线变化率及强度.高温下Cr2O3消失是因为其固溶于新生成的MgAl2O4相中,固溶的存在提高了浇注料的物理性能.采用硅微粉结合时,高温下会产生一定的镁橄榄石相.     

硅溶胶对铝酸盐水泥结合刚玉质浇注料微观结构和性能的影响

以板状刚玉和α-Al_2O_3微粉等为主要原料、铝酸盐水泥为结合剂,添加不同含量的硅溶胶,制备刚玉质浇注料。采用X射线衍射和扫描电子显微镜等研究了硅溶胶对浇注料显微结构演化及其性能的影响。结果表明,硅溶胶的添加降低了浇注料的流动值(由210 mm下降至170 mm)。随着硅溶胶的添加,浇注料经110℃养护、1 100和1 600℃热处理后的强度逐渐增大。当添加5%(质量分数)硅溶胶时,热处理后浇注料的抗折强度达到最大值,比未添加硅溶胶的浇注料的强度提高1倍左右。同时,浇注料的残余强度保持率提高37.4 1%。浇注料性能的提高是由于硅溶胶中纳米SiO_2填充效应减小孔隙尺寸;高温下液相的出现促进颗粒的烧结,提高颗粒间结合强度,使裂纹扩展过程中尖端应力得到缓和与释放。     

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。     

硅微粉对铝—尖晶石浇注料的影响

本文对硅微粉加入量达到1.3％(质量)的含20％(质量)富铝镁铝尖晶石和1.7％(质量)CaO的铝-尖晶石浇注料的物理性能进行了研究。研究表明:由于硅微粉的团聚作用,使得添加0.3％(质量)硅微粉的浇注料于1500℃×3h烧后的气孔率最大,1500℃下的高温抗折强度较添加0.1％(质量)硅微粉的高温抗折强度有很大的降低。硅微粉添加量为0.1％(质量)时,其强度呈现峰值,是基质中凝聚键合结合所致,但其结合机理尚不清楚。添加0.1％(质量)的硅微粉有助于提高浇注料的高温抗折强度,但硅微粉加入量超过0.1％(质量)是十分有害的。不添加和添加0.1％(质量)的硅微粉,浇注料都出现膨胀,加入量超过0.1％(质量),浇注料荷重软化点降低。     

氧化镁在铝硅系耐火材料中的应用研究

以铝矾土为主要原料,铝酸钙水泥、硅微粉为结合系统,分别研究了不同添加量的氧化镁对矾土基喷涂料性能的影响.试样自然干燥24 h脱模后,再经110 ℃烘干24 h,分别于1 000 ,1 300,1 500 ℃热处理3 h.检测各温度热处理后试样的线性变化率(P.L.C)、体积密度(B.D)、抗折强度(M.O.R)、耐压强度(C.C.S)以及试样的热膨胀系数、耐磨性能和抗热震性能.结果表明,随着氧化镁添加量的增加,试样经过110 ℃烘干后的体积密度逐渐下降,抗折强度和耐压强度随之减小;但经过1 300 ℃和1 500 ℃热处理后,试样的体积密度逐渐增大,抗折强度和耐压强度随之增大.经过1 300 ℃热处理后,试样中添加氧化镁有利于提高耐磨性能.试样中添加氧化镁后增大了试样的热膨胀系数.添加适量的氧化镁可提高试样的抗热震性能.     

以Na2SO4介质制备镁橄榄石轻质材料的性能研究

以天然镁橄榄石和Na2SO4为原料,采用树脂作为结合剂,将原料压制成型,分别经900、1 000、1 100℃保温10 h烧后,再经过蒸馏水洗盐处理,经110℃24 h烘干后制备了镁橄榄石轻质材料。检测了试样的体积密度、显气孔率及常温耐压强度,并利用XRD、SEM及EDS分析了原料的相组成和试样的显微结构。结果表明:随着烧成温度的升高,镁橄榄石烧结程度良好,在材料中形成骨架结构;当镁橄榄石与熔盐Na2SO4的理论质量比为1 1时,熔盐与镁橄榄石反应生成的MgO具有较完整的晶体形貌,晶粒尺寸大的约5μm,小的约1μm;当镁橄榄石与熔盐Na2SO4的理论质量比为1 1.3,在1 100℃烧后,经蒸馏水洗盐处理后的试样综合性能最佳,其显气孔率为56%,体积密度为1.3 g·cm-3,耐压强度为18 MPa。     

莫来石基质的制备

论述了低水泥浇注料和超低水泥浇注料中形成莫来石相所需硅微粉和水泥的数量。适宜数量的硅微粉和水泥,所形成的莫来石相可以提高耐火浇注料的高温强度和抗热震性。     

刚玉基超低水泥耐火浇注料的物理和力学性能

研究了刚玉类型对超低水泥浇注料的物理、化学和力学性能的影响。通过将不同类型的刚玉与碳化硅、石墨、水泥、金属硅和二氧化硅微粉混合,分别制得了棕刚玉、板状刚玉和回转窑煅烧矾土基超低水泥浇注料。经110℃干燥24h和经1 450℃保温5h热处理后,检测了试样的体积密度、显气孔率和常温耐压强度。依据抗渣性试验方法检测了试样的抗渣性。通过扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDX)和X射线衍射(XRD)对试样进行了分析。结果表明:所有的耐火浇注料都具有良好的抗渣性。在所有的耐火浇注料中,板状刚玉基耐火浇注料具有最大的常温耐压强度和适宜的气孔率。     

硅溶胶对刚玉浇注料性能的影响

以5～8、3～5、1～3及≤1 mm的电熔刚玉为骨料,致密刚玉粉(≤0.074 mm)、白刚玉粉(≤0.043mm)及α-Al2O3微粉为细粉,矾土水泥和硅溶胶为结合剂,按骨料、粉料质量比为64∶36配料制成试样,自然养护后于110℃24 h烘干,然后分别于815℃3 h、1 100℃3 h和1 400℃3 h热处理。对处理后试样进行了常温抗折强度、耐压强度、体积密度、线变化率和抗热震性能的检测及显微结构分析。结果表明:硅溶胶结合浇注料于1 100℃3 h处理后的抗折强度和耐压强度分别达到27.1和178 MPa,远高于相同温度下水泥结合浇注料的;硅溶胶结合浇注料在20～1 100℃水冷热震循坏100次后基本没有出现裂纹,其耐压强度损失率仅为24.4%,而水泥结合的浇注料热震循坏49次后就完全开裂。