粉煤灰漂珠连铸水口保温层试验研究

以粉煤灰漂珠为主要组成材料,磷酸二氢铝作为结合剂,无机膨润土来提高材料的可塑性、悬浮性、附着性,并利用叶腊石高温膨胀效应以及高耐火性,制备出低固含量的高温耐火泥浆作为连铸水口保温层材料。通过检测不同叶蜡石含量保温材料的显气孔率、体积密度、耐压强度、线变化率、热导率等性能指标,以及对喷涂施工后的水口进行高温烘烤试验。结果表明,该保温层材料具有轻质环保的特点,具有在高于1000℃以上优于陶瓷纤维的热导性,强度高,与水口表面防氧化涂料结合性好,引入适量的叶腊石后保温层材料经1200℃高温烘烤后不开裂,可采用喷涂施工,养护方便,并且喷涂料不易变质,具有保质期长,环保等特点,因此是一种理想的水口纤维保温层的替代材料。     

耐火材料断裂能的测试

在介绍耐火材料断裂能与其抗热震性的关系和国内外耐火材料断裂能测试研究现状的基础上,指出:研究耐火材料在高温下的断裂能,对评价材料的抗热震性有积极的意义;楔入劈拉法是测试耐火材料断裂能的一个有效方法。     

硅酸二钡的高温合成与水化性能

用碳酸钡(BaCO_3)和氧化硅(SiO_2)在1 400℃保温3 h合成了2BaO·SiO_2(B_2S)水泥,采用XRD、SEM和TG-DSC等研究了B_2S的特征和水化性能。研究结果表明:合成的B_2S结晶完整,呈花束状,直径约0.5μm,长度约1μm。该系统中,BaCO_3热分解的起始温度、峰值温度和终点温度分别约为826℃、975℃和1 148℃,分解活化能为333 kJ/mol。硬化水泥浆体主要有结晶不完整的BaO·SiO_2·H_2O、Ba(OH)_2和未水化的B_2S构成。     

钢液对连铸用含碳耐火材料的侵蚀作用研究

采用中频炉的实验室模拟试验(试验条件:钢液温度1600℃,浸入时间30min,气氛分别为空气和真空)和通过对用后耐火材料的显微结构分析,研究了钢液对3种连铸用含碳耐火材料(Al2O3-C、MgO-C和ZrO2-C)的侵蚀作用。结果表明,脱碳层的形成及钢液中夹杂物与脱碳层中耐火氧化物的反应是材料蚀损的主要原因。因此,在含碳耐火材料接触钢液的表面形成致密耐火层,能有效抑制钢液对连铸用含碳耐火材料的侵蚀。     

高能球磨合成纳米碳包覆α-Al2O3复合粉体

以膨胀石墨和α-Al2O3微粉为原料,采用高能球磨制备了纳米碳包覆的α-Al2O3复合粉体,研究了高能球磨时间和球磨速率对复合粉体物相及形貌的影响。采用X射线衍射仪、场发射扫描电子显微镜和透射电子显微镜对复合粉体的物相、形貌和微观结构进行了表征。结果表明:按膨胀石墨与α-Al2O3质量百分比为1:2,球磨速率为600 r/min,球磨5 h可得到被粒度为20～50 nm碳颗粒包覆的α-Al2O3复合粉体;随着球磨时间延长,石墨(002)晶面特征峰逐渐消失,膨胀石墨中纳米片层会随球磨时间延长不断剥离脱落,并逐渐龟裂成纳米碳颗粒;相同球磨时间下,提高球磨速率可以促进纳米碳颗粒形成,但超过一定速率后纳米碳颗粒粒度不再减少;480 r/min速率球磨5 h未形成纳米碳颗粒包覆复合粉体,600和700 r/min速率球磨5 h后复合粉体形貌基本一致。     

镁铬耐火材料及高温装备绿色化应用研究进展

镁铬耐火材料是以方镁石和镁、铁尖晶石(Mg,Fe)(Cr,Al,Fe)_2O_4为主晶相的碱性耐火材料,具有耐火度高、高温强度大、热震稳定性优良以及抗熔渣侵蚀性和经济性等优点,在钢铁、有色、水泥等高温工业装备领域有着广泛的应用,是诸多高温装备炉衬关键部位的主导材料。然而镁铬耐火材料在氧化性气氛或与碱性氧化物如K_2O、Na_2O、CaO等共存时,在一定温度下其Cr~(3+)会部分转化为Cr~(6+),由此带来六价铬污染问题,与高温工业绿色、环保、高效的发展理念相违背。通过法规对镁铬耐火材料产业链进行规范引导、采取系列措施抑制镁铬耐火材料六价铬化合物的形成均无法从根本上消除Cr~(6+)带来的隐患,而最根本的办法是开展耐火材料无铬化研究与应用。针对高温工业装备应用镁铬耐火材料带来的污染问题,国内外耐火材料工作者相继开展了高温装备绿色化研究与应用工作。其中水泥回转窑、RH精炼炉用耐火材料取得的无铬化研究成果已经实现了产业实践,产生了积极的社会效益,特别是水泥回转窑烧成带用耐火材料率先实现了无铬化。目前在水泥回转窑烧成带取得较好使用效果的是镁钙锆质耐火材料及镁尖晶石质耐火材料,它们能够替代镁铬砖并满足服役要求,上述研究与应用成果极大促进了钢铁工业用RH精炼炉无铬化的研究与实践。当前RH精炼炉无铬化研究已经成功获得应用,并且有多种不含铬材料替代方案,其中以复合镁铝尖晶石砖的应用最为普遍,在国内外一些RH精炼炉用耐火材料已经相继实现无铬化,实现了绿色化发展理念。上述成功经验有以下两点:(1)依靠行业自主技术创新,实现企业的社会价值;(2)依赖于社会大众环保意识的提高以及政府相关环保产业政策的引导,两种合力共同推动了高温装备的绿色化应用与发展。在今后的一段时期内,镁铬耐火材料在有色等领域依然难以代替,仍然是一些炉衬关键部位的主导材料,开展有效的无铬化研究与应用任重道远,因此提高镁铬砖性能、延长服役寿命以及减少材料消耗仍是重要课题。为此需要做好以下两点:(1)提高材料抗FeO-SiO_2渣侵蚀性能;(2)提高材料的抗铜硫渗透性能。随着高温工业新工艺的实施和新技术、新装备的涌现,镁铬耐火材料在一些新领域也有一定的应用前景,因此开展高温装备绿色化研究与应用仍然是一个持久和不断进步的过程。本文归纳了镁铬耐火材料的特性及其在高温工业装备中的应用与损毁机理,重点介绍了水泥回转窑、钢水精炼RH炉绿色化研究与应用取得的积极进展,分析了炼铜炉绿色化应用存在的主要难点以及研究方向,指出了在积极推行回转窑、RH炉绿色化的同时,提高镁铬砖性能并减少其在炼铜炉中的消耗仍然是重要课题。     

连铸用浸入式水口(SEN)的发展

浸入式水口是连铸用关键功能耐火材料之一,其使用效果直接影响连铸效率和铸坯质量.随着连铸技术的发展,浸入式水口也经历了不同的发展阶段.本文介绍了浸入式水口在连铸中的位置及其作用,着重介绍了不同时期不同材质浸入式水口的优缺点和几种具有防堵功能的浸入式水口,并对浸入式水口的发展趋势进行了分析.     

碳热还原法制备耐火材料用AlN的研究

AlN在很多方面具有优异的性能,它在耐火材料中的应用日益引起人们的关注.但是,由于高纯AlN价格昂贵,限制了它在耐火材料领域的使用.本文采用碳热还原法研究了不同反应温度、反应时间、铝源及原料粒度对AlN制备结果的影响.结果表明,以400目的Al(OH)3在1500℃下,反应5h,即可制备出低成本、适合耐火材料用AlN.     

浸入式水口氧化铝结瘤堵塞机制

浸入式水口(SEN)结瘤堵塞已成为中国高品质钢和高性能特殊钢质量和效率提升的关键问题,至今仍未得到有效解决。本实验研究了SEN壁面和钢液中氧化铝夹杂物荷电性。结果表明：连铸过程中SEN荷负电,并随着拉坯速度的提高荷电量增大;钢液中氧化铝夹杂物荷正电,静电力为氧化铝夹杂物向SEN壁面迁移的重要驱动力;高温模拟试验和实际工况试验均表明氧化铝夹杂物会向阴极移动并附着在Al₂O₃-C材料上,并随着电场强度的增大,附着物厚度增厚。本工作揭示了SEN氧化铝结瘤新机理,为后续研究提供了方向。