基于数字图像相关法的铝镁质耐火材料抗侵蚀性能研究

钢渣侵蚀是耐火材料在服役过程中的主要损毁形式之一,实际侵蚀过程难以直接观察。传统上采用蚀后分析方法来评价耐火材料的抗侵蚀能力和了解侵蚀机理,但易缺少过程信息,导致结果存在偏差。因此,本文在高温可视化系统基础上,结合数字图像相关法,选取三种典型钢渣,开展铝镁质耐火材料的渣蚀行为研究,并探讨了不同钢渣及热处理温度对材料抗侵蚀能力的影响。结果表明：碱度越低的熔渣对铝镁质耐火材料的侵蚀越严重;对铝镁质耐火材料进行1 000℃以上的热处理,可有效提高材料的抗侵蚀能力;通过数字图像相关法可以获得随时间变化的平均应变曲线和侵蚀应变云图,其中平均应变曲线可以对比铝镁质耐火材料对不同钢渣的抗侵蚀能力,侵蚀应变云图可以反映侵蚀的演变过程,两者为耐火材料渣蚀过程的表征提供了量化指标。     

结合剂对铝镁浇注料烧后膨胀行为的影响

研究了硅灰、水泥的加入量对铝镁浇注料高温烧后膨胀行为的影响,结果表明：硅灰、水泥的引入影响浇注料的物相组成及显微结构,严重制约其高温烧后线变化,为了在使用中获得适当的残余膨胀,应合理控制浇注料中硅灰和水泥的加入量。     

连铸中间包挡墙设置优化的数学模拟研究

根据某厂连铸中间包的结构和操作工艺参数,采用数学模拟的方法研究了连铸中间包的钢水流动过程以及停留状况。文中采用PHOENICS软件进行了模拟计算,分析比较了不同挡墙设置下的钢液流动的速度矢量图以及RTD曲线。结果表明：上下挡墙位置以及间距对中间包内钢液流动特性有较大影响。     

固相反应合成Al4SiC4材料

采用粒度14μm的磨料级碳化硅,粒度10 μm的工业级金属铝粉和粒度5 μm的工业级炭黑粉为原料,按SiCAlC质量比为225919配料制成试样,在氩气保护下,分别在1200℃8 h、1600℃2 h和1650℃2 h烧成,研究了通过固相反应合成Al4SiC4材料的条件和动力学过程.通过X射线衍射仪进行物相分析,扫描电子显微镜和透射电子显微镜的形貌分析以及能谱分析确定成分.结果表明反应体系在1200℃以下,铝和炭黑反应首先生成中间相Al4C3;从1200℃开始通过SiC+Al4C3=Al4SiC4固相反应生成Al4SiC4;当合成温度达到1650℃时,获得Al4SiC4材料;制备的Al4SiC4材料的颗粒均匀,尺寸在几百纳米到几微米之间.     

锆英石加入量对低碳镁碳砖抗剥落性能的影响

为了提高VOD钢包用低碳镁碳砖的抗剥落性能，以粒度为5～3、3～1、<1和<0.088 mm的电熔镁砂，粒度<0.15 mm的天然鳞片石墨，粒度<0.045 mm的金属铝粉和粒度<0.05 mm的锆英石粉为主要原料，热固性酚醛树脂为结合剂，制备了低碳镁碳砖，研究了锆英石加入量(加入质量分数分别为0、1%、2%、5%)对低碳镁碳砖抗剥落性能的影响。结果表明：1)添加1%(w)锆英石试样的高温抗折强度、抗热震性、抗氧化性及抗渣性均达到最大，说明锆英石的加入有助于提高低碳镁碳砖的抗剥落性能。2)添加锆英石的试样经1 400℃埋碳加热0.5 h后，基质中有针状、连续片状空间结构的阿隆(AlON)以及片状氧化铝-氧化锆复合物生成，且通过钉扎增韧以及颗粒增韧提高了高温力学性能和抗热震性。3)加入过量的锆英石会导致氧化锆生成量明显增加，其高温下的体积变化使基质中微裂纹聚集，造成试样的抗剥落性能大幅下降。     

青釉制备及其影响因素的研究

以钠长石、偏高岭土、方解石、石英粉为釉用原料，氧化铁为着色剂，在高岭土坯体上采用热化学反应法成功制备了青瓷乳浊釉面。研究了Si/Al比、RO/R₂O比、Fe₂O₃加入量、烧结温度对青瓷釉面以及釉面/坯体结构的影响。利用XRD、SEM、EDS、光学显微镜对所制备的青瓷釉面物相组成与显微结构进行了表征。结果表明，当Si/Al比为9.136～10.456、RO/R₂O比为5时，烧结温度1320℃，保温3 h时可制备出光滑无裂纹、具有乳浊性能的青瓷釉面。当Fe₂O₃的加入量为1.0%～1.5%(wt)时，青瓷釉面呈粉青色，随着Fe₂O₃的加入量增加到2.5%～3.5%(wt)时，青瓷釉面逐渐变成豆青色。坯体中的Al³⁺扩渗到釉层中形成钙长石晶须，使青瓷釉面具有乳浊性能。     

铝镁质浇注料抗高锰高铝钢液侵蚀研究

Fe-Mn-Al-C系低密度高强钢是前景广阔的先进钢材之一，其中添加有高含量Mn、Al等合金元素，在熔炼过程中与耐火材料反应，会造成材料蚀损及影响钢液洁净度。因此，针对钢包用铝镁质浇注料，采用坩埚法开展其抗高锰高铝钢侵蚀实验，探讨不同反应条件下钢液对浇注料的侵蚀行为和钢中夹杂的变化规律。结果表明：主要是钢中Mn对耐火材料扩散渗入较严重，与材料反应变质破坏结构，而随Al添加量增加会呈现对侵蚀的先抑制再逐步促进作用；随着反应时间延长，钢液对耐火材料侵蚀逐渐加剧，冶炼90 min后的钢中总O含量及非金属夹杂物略有增加。但总体上，钢液对铝镁质浇注料的最大侵蚀率仅7.07%,且对钢液质量的预期影响也相对有限，能适应高锰高铝钢的冶炼。     

电熔镁砂在CaO–Al2O3–SiO2熔渣中的溶解行为

作为镁质耐火材料的重要原料，电熔镁砂在低密度高强钢精炼用CaO–Al₂O₃–SiO₂系熔渣中的溶解是影响炉衬使用寿命及钢质量的重要因素。本工作采用高温激光共聚焦显微观测系统研究了1 600℃下镁砂在该熔渣中的溶解行为，探究了镁砂颗粒的形状、质量及熔渣CaO和SiO₂质量分数比(即C/S)对其溶解行为的影响。结果表明：镁砂主要形状对其溶解速率影响较小；溶解速率随质量增大呈近线性下降，随C/S的增加而先降低后增加；镁砂颗粒的溶解曲线受质量影响更大，其溶解模型n值分别对应1/2、2/3、3/5，这为深入理解镁质耐火材料的渣蚀行为和提质优化提供指导。