树脂及石墨含量对MgO-C砖密度及氧化性的影响

研究了树脂种类、含量及石墨含量对MgO-C耐火材料物理及力学性能的影响,如密度、气孔率及强度。加入不同量的石墨和树脂制备试样,在空气中,温度从900℃变化到1300℃,用热重仪等温研究了试样的氧化特性。结果表明:低粘度树脂改善了压缩性,并降低了强度。增加树脂含量有助于改善压缩性,但在600℃预加热后造成气孔率较高,结果表明,随着石墨含量增加,热处理后试样的气孔率及密度下降。在氧化过程中,开始失重率较高,随着脱碳层厚度增加,失重率逐渐降低。石墨含量较高增加了失重,但降低了氧化层厚度。     

低碳镁碳质耐火材料的抗氧化性研究

比较了石墨含量(质量分数)分别为0、2%、4%、6%和12%的镁碳试样氧化后的质量损失率和脱碳层厚度,并用XRD分析了氧化后试样脱碳部位和未脱碳部位的物相组成,用金相显微镜观察了氧化后试样的形貌。结果表明:质量损失率与石墨含量成正比,石墨含量增加,质量损失率变大;石墨含量低的试样脱碳层厚度比较接近,脱碳层厚度为4~5mm,比石墨含量为12%的镁碳材料脱碳层厚度小一半,具有明显的抗氧化性能。     

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。     

氧化铝微粉加入量对低碳镁碳砖性能的影响

以电熔镁砂、石墨、金属Al和氧化铝微粉为主要原料,热塑性酚醛树脂为结合剂,制备了w(C)5%的低碳镁碳砖试样,研究了氧化铝微粉加入量(其质量分数分别为0、3%、5%、7%、9%)对低碳镁碳砖的常温物理性能、抗热震性和抗氧化性的影响。结果表明:(1)随着氧化铝微粉加入量的增加,低碳镁碳砖试样的体积密度、常温强度和高温强度均先升高后降低,显气孔率则先降低后升高;抗热震性和抗氧化性随微粉加入量的增加呈先改善后变差的趋势;其中,微粉加入量为5%的低碳镁碳试样综合性能最好。(2)低碳镁碳砖试样性能的改善主要是由于加入的氧化铝微粉和MgO在高温下原位反应生成连续分布的尖晶石,增强了基质的陶瓷结合;但氧化铝微粉加入量过大时,由于大量原位反应引起材料产生过大的体积膨胀,会导致基质结构疏松,从而恶化镁碳砖的性能。     

成型方向对MgO-C质耐火材料性能的影响

为研究不同成型方向对镁碳质耐火材料性能的影响,选取97级电熔镁砂和-195鳞片状石墨为主要原料,以热固性酚醛树脂为结合剂,在1 300 t摩擦压砖机上分别以平打平砌法(成型方向为砌筑层高方向)和侧打平砌法(成型方向垂直于砌筑层高方向)生产指定尺寸的楔形镁碳砖.按规定取样规则制样,分别检测其显气孔率、体积密度、常温耐压强度和1 400℃×0.5h高温抗折强度.结果 表明,当成型方向为砌筑层高方向时,楔形镁碳砖从小头到大头的各项性能均稳定;当成型方向垂直于砌筑层高方向时,楔形镁碳砖从小头到大头的显气孔率不断升高,体积密度、常温耐压强度和高温抗折强度不断降低并随其稍度增大而愈加明显.采用平打平砌法能获得性能稳定的楔形镁碳砖,可为生产制度的制定提供合理依据.     

热固性钼酚醛树脂的表征及其应用

为了提高普通热固性酚醛树脂结合耐火材料的中温强度,采用IR和TG-DTA等手段分析了热固性钼酚醛树脂的结构和热性能,然后以热固性钼酚醛树脂作为结合剂制成铝碳砖试样,检测了铝碳砖试样的耐压强度、显气孔率和体积密度。结果表明:钼酚醛树脂是通过钼酸与酚醇中的羟甲基发生酯化反应,使钼以化学键的形式键合于酚醛树脂分子主链中而合成的;热固性钼酚醛树脂在质量损失率、热分解温度和树脂碳氧化温度等方面都比普通热固性酚醛树脂的有所改善,TG曲线在整个温度范围内的下降趋势也较平缓;热固性钼酚醛树脂结合的铝碳砖试样在200℃、500℃和600℃处理后的耐压强度分别比普通热固性酚醛树脂结合的提高了约23.1%、51.2%和70.3%,显气孔率也有所下降,体积密度有所提高。     

改性石墨对镁碳砖性能的影响

为了提高钢包渣线镁碳砖的使用寿命,将0~1%质量分数的改性石墨引入到钢包渣线用镁碳砖中,研究了其加入量对镁碳砖体积密度、显气孔率、常温耐压强度、热膨胀率和抗渣性的影响,并采用偏光显微镜分析了试样的显微结构。结果表明:引入少量改性石墨对镁碳砖的致密度略有负面影响,但改性石墨在高温下产生的体积膨胀能弥补砖的基质收缩和砖与砖之间的缝隙,从而提高镁碳砖的抗渣性;当改性石墨加入质量分数为0.8%时,镁碳砖中骨料与基质的缝隙最小,抗渣性最好。     

浸液对镁碳砖显气孔率和体积密度测定的影响

介绍了镁碳砖显气孔率和体积密度的测试原理及检测过程,分别采用蒸馏水和工业煤油作浸液,采用浸渍法测定了镁碳砖的显气孔率和体积密度,并对检测数据进行了对比。结果表明:不同浸液对镁碳砖体积密度的测定没有影响;用工业煤油作浸液由于其对石墨的润湿性比水好,对镁碳砖样块大气孔及毛细孔的浸渍饱和程度好,因此用工业煤油测得的显气孔率结果比用水作浸液结果高约14%,测得的结果更加科学、合理。     

四种电熔镁砂颗粒对镁碳砖性能的影响

为了探究不同电熔镁砂颗粒对镁碳砖性能的影响，以粒度均为6～3、3～1、1～0.074、≤0.074 mm的97电熔镁砂、97.5电熔镁砂、97.5二钙电熔镁砂、97.5大结晶电熔镁砂4种镁砂为骨料，粒度≤0.074 mm的97.5大结晶电熔镁砂粉料为基质，酚醛树脂为结合剂，-196石墨为碳源，制备了4种镁碳砖试样。按照国标检测了4种镁碳砖试样的体积密度、显气孔率、常温耐压强度、高温抗折强度、抗渣性、抗氧化性以及试样的物相组成和显微结构。结果表明：1)方镁石晶粒大小、高温液相含量、高熔点相是影响镁碳砖试样性能的三大因素。2)方镁石晶粒越大，镁碳砖试样各种使用性能越好。3)高温液相含量是降低镁碳砖试样高温使用性能的主要因素之一。4)高熔点相会增大镁碳砖试样的显气孔率，降低其常温耐压强度和高温抗折强度，对抗氧化性和抗渣性影响明显。     

用废弃含碳耐火材料合成方镁石-镁铝尖晶石复相材料

以废弃镁碳砖与废弃滑板为原料,分别按照n(MgO)/n(Al2O3)=1,2,3,4比例进行制样,通过1300℃、1400℃、1500℃保温2h对试样进行煅烧.用X射线衍射仪、扫描电镜及X' Pert plus软件对热处理后试样的组成和结构进行表征.结果发现:以废弃镁碳砖与废弃滑板可以合成出方镁石-尖晶石复相材料,随着废弃镁碳砖引入量增加;试样体积密度降低,显气孔率增加,结构组成中方镁石逐渐增加.煅烧温度的增加促进方镁石与刚玉相形成镁铝尖晶石相.当n(MgO)/n(Al2O3)=3,煅烧温度1500℃时,经煅烧后形成方镁石-尖晶石复相结构中结晶相方镁石含量达到33％,镁铝尖晶石59％,方镁石-尖晶石相间由结晶度较差的玻璃相粘结.     

碳氮化钛对低碳镁碳砖性能的影响

研究了碳氮化钛加入到低碳镁碳砖中对其性能的影响,并采用XRD物相分析、SEM显微分析研究了碳氮化钛对低碳镁碳砖基质部分烧后性能的影响。结果表明:镁碳砖基质部分经1600℃3h埋炭处理后,碳氮化钛仍均匀分布在基质中,并和MgO发生一定程度的固溶;加有碳氮化钛的镁碳砖经1600℃3h埋炭处理后,体积密度有所降低,气孔率升高,线膨胀率增大,常温耐压强度有所减小;碳氮化钛对镁碳材料的抗氧化性有所改善,但不及传统的金属铝粉;材料同样表现出良好的抗渣性。     

热处理温度对有机硅树脂结合不烧铝碳滑板性能的影响

以板状刚玉、石墨、Al粉、Si粉和B4C为主要原料,有机硅树脂作结合剂制备了不烧铝碳滑板试样。研究了在空气中先经240℃24h预处理,然后分别于400℃、600℃、800℃、1000℃、1350℃和1450℃保温3h处理后试样的烧结性能、物相组成和显微结构等变化规律。结果表明:热处理温度对有机硅树脂结合不烧铝碳滑板的性能、物相变化和显微结构影响显著。热处理温度为240~600℃时,有机硅树脂裂解产生质量损失,使试样内部结构松散,显气孔率显著增大,常温耐压强度较低;800~1000℃时,试样边缘部分B4C、Al、Si优先氧化,生成须状Al2O3和针状硼酸铝,有利于边缘骨料与基质结构紧密结合,同时,试样内部局部有柱状氮化物生成,相应的体积密度明显增加,显气孔率急剧下降,常温耐压强度达到最高值;温度>1000℃,试样中石墨大量氧化而留下很多气孔,同时Al、Si等氧化反应加剧,试样质量增加和体积膨胀明显,体积密度下降,显气孔率上升,常温耐压强度有下降趋势。     

反应烧结法合成镁铝尖晶石耐火材料

以合成镁铝尖晶石(分为<350μm、<177μm和<74μm三种粒级)、镁砂(粒度<88μm)和刚玉粉(粒度<44μm)为原料,配制成尖晶石粒度不同,n尖晶石:n镁砂:n刚玉粉分别为80:10:10、60:20:20、40:30:30、30:35:35、20:40:40和10:45:45的试料,分别以100MPa、150MPa和200MPa的压力压制成50mm×20mm的柱状试样,在120℃干燥24h后于1600℃2h烧成,通过反应烧结法合成镁铝尖晶石耐火材料。测量烧后试样的线变化率、显气孔率和体积密度,并利用XRD和SEM分析烧后试样的相组成和显微结构。试验结果表明:随着镁砂和刚玉粉含量的增加以及尖晶石原料粒度的增大,烧后试样的线收缩率和体积密度减小,显气孔率增大;随着成型压力的增大,试样的线收缩率和显气孔率减小,体积密度增大;采用粒度<177μm的尖晶石原料,按n尖晶石:n镁砂:n刚玉粉=20:40:40的比例配料,在200MPa压力下成型,经1600℃2h烧成,可获得显气孔率为16.3%,烧成线收缩率为0.42%的镁铝尖晶石耐火材料。     

酚醛树脂-CarboresP结合镁碳材料的性能与应用

研究了环境友好型含碳材料CarboresP在镁碳砖中的应用。采用MT14A镁碳砖生产工艺,改变CarboresP的加入量,对试样180℃处理后的体积密度、高温抗折强度(1400℃),以及1000℃埋炭处理后的显气孔率、耐压强度等指标进行了研究和对比,确定镁碳砖中合适的CarboresP添加量为1%,并且可适量降低金属防氧化剂的加入量;分析了酚醛树脂-CarboresP结合炭的显微结构,表明其为均质炭和非均质石墨化炭的混合结构,这将有助于改善炭化结构的抗氧化性能;采用尖劈试验绘制镁碳砖试样的应力-应变曲线,表明添加CarboresP的镁碳砖的特征长度LCH值得到明显提高,说明它具有很好的韧性和吸收应力的能力;与传统工艺生产的MT14A镁碳砖相比较,采用酚醛树脂-CarboresP“软性结合”工艺生产的MT14A镁碳砖,成型性能及热处理后各项性能指标均得到改善,在国内某40tLF-VD精炼钢包渣线上进行现场使用证明,平均使用寿命比现用渣线镁碳砖提高18.4%。     

硅线石含量对轻质莫来石-刚玉耐火材料的显微结构与性能的影响

以多孔球形莫来石为骨料,板状刚玉细粉、硅线石和粘土为基质,经1400 ℃、1500 ℃和1600 ℃保温3 h烧成,制备了四组轻质莫来石-刚玉耐火材料.采用X-射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对试样的物相组成和显微结构进行表征,研究了烧成温度及硅线石含量(4%、6%、8%和10%)对试样常温物理性能和显微结构的影响.结果表明:(1)当硅线石含量不变时,随着烧成温度的升高,试样的显气孔率逐渐减小,体积密度逐渐增大,线收缩率逐渐增加,常温耐压强度先降低后升高;(2)当硅线石的含量从4%增加到8%时,经1400 ℃烧后,试样的显气孔率和体积密度变化不大,当硅线石含量超过8%时耐压强度显著下降;经1600 ℃烧后,随硅线石含量的增加,试样的体积密度减小,强度降低,线收缩率也由2.5%减小到1.5%;(3)当硅线石含量为6%、烧成温度为1400 ℃时,试样的线收缩率为0.86%,耐压强度为36.1 MPa,热导率为0.249 W/(m·K)(300 ℃),试样基质中气孔的d50为46.7 μm.     

MgO-C耐火材料在不同温度下于空气中的氧化机理

在空气中,于800－1600℃的不同温度下,定期采用测量重量损失的方法对含20％（质量）石墨MgO-C耐火材料的氧化进行了研究。随着温度从800℃升高到1400℃,脱碳率提高,然后从1400℃－1600℃或多或少保持恒定。详细地分析了氧化动力学,并且从800℃-1400℃的湿度范围得到了反应速度模型,发现可以通过脱碳层的氧护散来控制反应速度。在较高的温度（＞1400℃）下,通过MgO(固）＋C（固）→Mg(气）＋CO(气）反应间接地发生石墨氧化,这样产生的镁气体在耐火材料的外表面再发生氧化,并作为MgO沉积。这会导致在脱碳的外壳中气孔率降低,结果氧化速度放慢。     

B_4C对低碳MgO-C材料性能的影响

以电熔镁砂、鳞片石墨、金属铝粉、酚醛树脂为主要原料,研究了B4C外加量(w)为0、0.1%、0.2%和0.3%时对低碳镁碳材料物理性能和抗氧化性能的影响。结果表明:添加少量B4C对试样的显气孔率、体积密度、常温抗折强度、常温耐压强度以及高温抗折强度的影响较小,B4C外加量对试样脱碳层厚度的影响显著:B4C的外加质量分数从0增加到0.1%时,脱碳层厚度减少了36%;当B4C外加质量分数进一步从0.1%增加到0.3%时,脱碳层厚度减少了26%。B4C氧化生成的B2O3等玻璃态物质存在于镁砂颗粒间,阻止了氧气向材料内部的传输。     

金属Zn粉对Al2O3 -C耐火材料抗氧化性能的影响

以板状刚玉、鳞片石墨、Zn粉、Al粉和Si粉为主要原料,以酚醛树脂为结合剂,固定配料中板状刚玉、鳞片石墨、Al粉和Si粉的比例,分别外加0、0.5%、1%、2%和3%的Zn粉制成5组Al2O3-C试样,在120～220℃进行24h干燥处理,然后在1400℃空气气氛中加热3h,冷却后测量试样的质量变化率、脱碳层厚度、显气孔率和体积密度,同时进行显微结构观察和微区成分分析。结果表明:加入2%Zn粉的Al2O3-C试样的脱碳层厚度最小,显气孔率最低,体积密度最大,因此推断其抗氧化性能最佳。     

不同碳含量对镁碳砖性能的影响

研究了碳含量的变化对镁碳砖抗渣侵蚀性、抗氧化性能、高温抗折强度和热震稳定性的影响。研究结果表明：随碳含量增加,镁碳砖的体积密度、耐压强度降低;碳含量在6%~8%时,镁碳砖的高温抗折强度、热震稳定性、抗渣侵蚀性及抗氧化性能好;碳含量低,镁碳砖的抗渣侵蚀性降低;碳含量为14%时,镁碳砖的抗氧化性能最差。     

纳米颗粒改性酚醛树脂用于镁碳砖结合剂的研究

利用纳米粒子对镁碳砖生产用酚醛树脂粘合剂进行了改性。改性树脂常规指标符合镁碳砖结合剂的要求。FE-SEM照片可以看到球形和近球形的纳米颗粒,分散均匀且基本无团聚。制砖实验结果表明,以改性树脂为结合剂能有效地减小显气孔率,增大体积密度且明显提高砖的压缩强度。特别是以TEOS(正硅酸乙酯)和纳米炭黑改性酚醛树脂为结合剂的镁碳砖,经200℃/12h热处理后的常温压缩强度分别提高了38.5%和30.4%,达到了43.94MPa和41.35MPa。砖坯的理化性能检测表明,随处理温度的升高,压缩强度和体积密度越来越小,显气孔率越来越大,200~1100℃各指标变化显著,1100~1550℃各指标没有显著变化,但呈变差趋势。