骨料浸渍氧化铝浆体对高炉炭砖显微结构和性能影响

针对炭砖为主要原料电煅煤的多孔结构,采用真空浸渍浆体方法对电煅煤骨料进行处理来改善骨料的致密度,从而优化炭砖的微孔结构,提高炭砖性能.首先对电煅煤骨料进行真空浸渍氧化铝浆体处理,得到浸渍氧化铝电煅煤骨料(以下简称浸渍骨料),然后将浸渍骨料取代电煅煤骨料引入到炭砖中,借助场发射扫描电镜、压汞仪和CT扫描仪等研究了浸渍骨料对高温热处理后炭砖显微结构、微孔结构和性能的影响.结果表明:通过真空浸渍氧化铝方法,氧化铝填充进电煅煤骨料的开口气孔和裂缝中,使骨料更加致密.将浸渍骨料引入到炭砖中,炭砖经不同温度处理后的性能得到明显改善,如经1400℃处理后炭砖的耐压强度提高近50％,平均孔径降低至73 nm,<1μm孔容积率达到80％左右.炭砖性能的改善主要与引入更加致密的浸渍骨料和形成更多的原位陶瓷相有关.     

HiPerCem水泥对刚玉-尖晶石浇注料抗渣性的影响

以板状刚玉、尖晶石细粉和活性α-Al2O3微粉为主要原料,使用HiPerCem水泥作为结合剂制备刚玉-尖晶石浇注料,对比研究了HiPerCem水泥与Secar71及CMA72水泥在浇注料中的凝结行为及其对浇注料常温物理性能、抗渣性能的影响.结果 表明,在保持引入浇注料中一铝酸钙含量为1.8％,尖晶石含量为10％的情况下,HiPerCem水泥结合浇注料的凝结速度居中,脱模及烘干强度较另外2种水泥结合浇注料的低.抗渣侵蚀实验表明,以HiPerCem水泥为结合剂的浇注料因引入的CaO含量较CMA72和Secar71水泥结合浇注料低,大尺寸气孔少,具有较好的抗渣性;而CMA72水泥结合浇注料因试样中大尺寸气孔比例较高,熔渣渗透严重,未能发挥出其水泥中微晶尖晶石相改善抗渣性的优势.     

炭黑种类对低碳铝碳材料显微结构和力学性能的影响

以板状刚玉和活性氧化铝微粉为主要原料、4种不同种类的炭黑(N220,N330,N774,N990)为碳源、单质硅粉为添加剂,在埋焦炭条件下经800、1 000、1 200和1 400℃处理制备出低碳Al2O3-C耐火材料。利用X射线衍射仪、场发射扫描电子显微镜和透射电子显微镜,分别测定了材料的物相组成,观察了材料的显微结构,并借助于压汞仪检测了试样的孔径分布。采用三点弯曲法研究了材料的力学性能和断裂行为,采用水淬冷法研究了材料的抗热震性。结果表明:炭黑种类影响材料的显微结构与力学性能。试样内添加大粒径的炭黑时更有利于形成长径比大的碳化硅晶须,从而提高材料的力学性能。添加大粒径炭黑N990的试样经1 400℃处理后,其抗折强度较添加小粒径炭黑N220试样的抗折强度高出56%;小粒径炭黑有利于提高材料热震稳定性,其中,N330试样热震后的抗折强度保持率可达到62.99%,而N990试样的仅为37.4%。铝碳材料试样内碳化硅相呈粒状与晶须状,前者具有核壳结构,为炭黑颗粒与含硅物质反应形成,后者主要通过气相反应成核--生长机制形成。     

铝硅系耐火原料与碱蒸气反应侵蚀行为

近年来,污泥、生活垃圾作为水泥生产的部分燃料应用于水泥生产,造成水泥窑炉衬材料硅莫砖的严重碱侵蚀破坏和剥落,影响水泥窑的稳定运行。采用碱蒸气法系统研究了水泥窑硅莫砖用高铝矾土、莫来石(M60)及莫来凯特3种铝硅系耐火原料抗碱蒸气侵蚀行为。结果表明：3种铝硅系耐火原料的碱蒸气侵蚀行为,与原料中的化学成分、玻璃相含量和成分及其显微结构等密切相关。对于以刚玉、莫来石为主的高铝矾土,碱与刚玉、莫来石晶相发生反应形成钾霞石,产生体积膨胀,使得高铝矾土表面先发生疏松和开裂,后碱蒸气渗入颗粒内部,造成严重碱侵蚀破坏;而对于以莫来石为主的莫来石(M60)原料,碱与莫来石和玻璃相发生反应,形成瞬间液相并析出白榴石相,形成的液相阻止了碱的渗透,使碱侵蚀仅发生在表面层而表现出优良的抗碱侵蚀性能。而莫来凯特原料中晶相莫来石与玻璃相含量相当,玻璃相含量高达46%,其与碱蒸气发生化学反应形成更多的液相,同时析出白榴石相,因氧化钾反应溶解在该原料玻璃相中,造成原料整体性侵蚀破坏。     

Ti(C,N)在炭砖中的原位形成及其对炭砖性能的影响

为了提升高导热炭砖的抗侵蚀性,以人造石墨(≤0.075、≤1 mm)、Si粉(≤0.045 mm)、Al粉(≤0.075mm)、活性Al2O3(2μm)为原料,酚醛树脂为结合剂,分别外加质量分数6%的TiO2、TiC微粉,经混料、成型,于1 200和1 400℃埋炭热处理后制备了高炉用炭砖试样,研究了TiO2、TiC微粉对试样的物相变化、微孔结构、热导率及抗铁水侵蚀等性能的影响。结果表明:经1 400℃埋炭热处理后,外加6%(w)TiO2试样原位生成了Ti(C,N)和TiN,而引入的TiC较为稳定,在热处理过程中未与其他组分发生反应,且外加6%(w)TiO2试样在SiC晶须的密集区生成了Ti(C,N),与其他试样相比,SiC晶须的量较多,长径比较大;外加6%(w)TiO2试样的平均孔径低于100 nm,小于1μm孔的孔容积率达90%,室温热导率达53.43 W·m-1·K-1;抗铁水侵蚀性试验显示,通过引入TiO2原位形成Ti(C,N)的炭砖试样,其抗铁水熔损性优于直接引入TiC的试样。     

添加碳化硼对低碳铝碳耐火材料显微结构和性能的影响EI北大核心CSCD

以板状刚玉和活性氧化铝微粉为主要原料、纳米炭黑为碳源、碳化硼(质量分数0、0.5%、1%)和单质硅粉为添加剂,制备了低碳铝碳耐火材料。利用X射线衍射仪、场发射扫描电子显微镜分别检测和观察了材料的物相组成和显微结构。采用三点弯曲法研究了材料的常温和高温力学性能,采用水淬冷法研究了材料的热震稳定性。结果表明:与空白试样相比,在1 000℃处理的含碳化硼的试样中发现碳纳米管(MWCNTs);温度高于1 200℃,在材料表面出现了明显的含氧化硼反应层,形成了外层Si C晶须较多、内层Si C晶须较少的分层结构。由于原位碳纳米管的形成,1 000℃处理后含碳化硼试样的抗折强度由空白试样的3.4 MPa提高到11.6 MPa;而1 200和1 400℃处理后,试样也因碳纳米管和Si C晶须协同作用,材料的抗折强度进一步提高至15~17和26~28 MPa。此外,引入碳化硼的铝碳材料高温抗折强度和热震稳定性也都大幅提升。     

支持向量机算法对电锻煤基炭砖导热性能的优化及预报

导热系数是评价高炉炭砖性能的重要指标之一.本工作在传统电煅煤基炭砖的基础上,使用人造石墨逐步替换电锻煤细粉与骨料,系统研究了人造石墨引入量、焙烧温度等因素对炭砖导热性能的影响,并使用支持向量机回归建模分析算法建立了炭砖导热系数的数学模型.结果表明,人造石墨的加入有助于提升炭砖的导热系数,并降低导热性能的各向异性,但会影响炭砖的抗铁水溶蚀性能;由支持向量机建模分析得知,石墨含量与气孔直径对导热系数提高的影响较为明显;借助该建模方法获得了炭砖导热系数的预报拟合公式,该公式具有较高精度,可用于炭砖导热系数的优化与预报.     

膨胀石墨对镁碳耐火材料显微结构和性能的影响

以膨胀石墨为碳源,部分取代镁碳耐火材料(含5wt％的鳞片石墨)中的鳞片石墨,借助X射线衍射仪、场发射扫描电镜、能谱仪以及三点弯曲测试仪等研究了膨胀石墨的添加对热处理后镁碳材料的显微结构、力学性能、抗热震性和抗氧化性的影响.结果表明:镁碳材料中引入0.2wt％的膨胀石墨在高温下可促进材料基体内片状AlN相形成,进而使试样的抗折强度和弯曲模量达到最大,分别为12.35 MPa和2.82 GPa;但是过量的添加将对材料的致密度产生负面影响,从而降低了材料的抗折强度和弯曲模量;膨胀石墨的添加显著提高了镁碳材料的抗热震性但对材料的抗氧化性不利;当膨胀石墨的加入量为0.5wt％时,镁碳材料的综合性能最好,若想加大膨胀石墨的添加量,需对其抗氧化性进行改善.     

钙处理钢对上滑板马蹄形损毁行为数值模拟

计算钙从钢液中蒸发的热力学条件,借助ANSYS CFX软件对钙处理钢液浇注滑板时铸孔周围的流场及相应的压力分布状况进行了数值模拟.结果表明,浇注钙处理钢过程中上下滑板铸孔中心错开时,下滑板铸孔内极容易形成负压区和回流区,从钢液中蒸发的钙蒸汽及钢液中的溶解钙对上滑板造成化学侵蚀和冲刷,形成马蹄形损毁;而钙的蒸发与其在钢液中的浓度、钢液温度以及浇注条件等密切相关.因此,在实际生产现场,应合理选择滑板材质和铸孔大小,控制适当的出钢速度,以减轻对上滑板的马蹄形侵蚀,从而提高滑板使用寿命和浇注过程的安全性.     

流延法制备SOFC阳极支撑体基片

系统地研究了流延法制备SOFC阳极支撑体基片过程中影响流延浆料粘度和素坯质量的主要因素, 分析了球磨时间、有机混合溶剂类型、分散剂添加量、增塑剂/粘结剂比例(R)等参数以及除泡工艺对浆料流变性能的影响. 研究发现: 混合溶剂乙醇/二甲苯(体积比1:1)对粉料的湿润性能最好, 粉体的悬浮性能和浆料流变性能最佳; 分散剂添加量为1.8wt%时, 浆料的粘度最低; 研磨时间为24h制备的浆料流变性接近最佳状态; 浆料的粘度随R值的增大而急剧减小, 当R为1时粘度达到最佳值, 流变性能得到明显改善; 少量的除泡剂和真空搅拌对消除浆料制备过程中所产生的气泡极为有效.