镁砂临界粒度和颗粒级配对镁质弥散型透气材料性能的影响

为了进一步完善中间包用镁质弥散型透气元件的性能,以电熔镁砂颗粒(粒度1~0.5、1.5~0.5和2~1 mm)、高纯镁砂粉(≤0.074 mm)、铝镁尖晶石粉(≤0.074 mm)、α-Al2O3粉(≤0.074 mm)为主要原料,亚硫酸纸浆废液为结合剂,按不同的粒度级配(配料中≤0.074 mm的细粉质量分数分别为6%、13%、20%和27%)配料、混料后经机压成型,然后经1 650℃下保温3 h烧成制备了镁质弥散型透气试样,并研究了镁砂临界粒度(分别为1、1.5和2 mm)和颗粒级配对试样透气度、高温抗折强度、体积密度和显气孔率、常温抗折强度、常温耐压强度以及显微结构中气孔孔径的影响。结果表明:随着镁砂颗粒临界粒度的增加,试样的常温强度、高温抗折强度和体积密度均减小,气孔率和透气度增大;随着配料中≤0.074 mm细粉含量的增加,试样的常温强度、高温抗折强度、体积密度均增大,气孔率和透气度减小。综合各项性能认为,电熔镁砂骨料(粒度为1~0.5 mm)含量为80%(w),细粉(≤0.074 mm)含量为20%(w),是镁质弥散型透气材料的最佳配比。     

β-SiAlON对MgO-C材料性能的影响

以电熔镁砂颗粒(5～3 min、3～1 mm、≤1 mm)、电熔镁砂细粉(≤0.088 mm)、鳞片石墨(≤0.15 mm)、矾土基β-SiAlON细粉(≤0.088 mm,气孔率28%,Z=2)为主要原料,配制成ω(鳞片石墨) ω(矾土基β-SiAlON细粉)分别为12% 0、4% 6%、4% 9%和4% 12%的4组配料,采用酚醛树脂作结合剂,以180 MPa压力成型.经185℃10 h固化后,按相关标准检测了试样的体积密度、显气孔率、常温耐压强度、常温抗折强度、高温抗折强度、抗热震性、抗氧化性和抗渣性.结果表明:随着试样中ω(鳞片石墨) ω(矾土基β-SiAlON细粉)按12% 0、4% 6%、4% 9%、4% 12%的顺序变化,试样的显气孔率有所上升,体积密度略有降低;试样的常温耐压强度、常温抗折强度、1 400℃高温抗折强度、抗热震性和抗氧化性均有不同程度的提高;抗渣侵蚀性以ω(鳞片石墨) ω(矾土基β-SiAlON细粉)为4% 6%的试样略高,其他试样则有所降低.     

用后镁碳砖回收料加入量和粒度对镁碳砖性能的影响

对钢包用后镁碳砖进行拣选、除杂、破碎、颗粒分离处理,制成回收料,研究回收料加入量和粒度对镁碳砖性能的影响.结果发现:(1)引入回收料均不同程度降低了镁碳砖的致密度、常温耐压强度、高温抗折强度和抗渣侵蚀性,以引入≤0.074 mm回收料对其各项性能降低程度影响最大.(2)引入5～3 mm回收料对镁碳砖致密度影响最小,平均引入1%质量分数的5～3 mm回收料,其体积密度降低0.003 9 g·cm-3,显气孔率增加0.108 7%.(3)引入3 ～1 mm 回收料对镁碳砖常温耐压强度和高温抗折强度影响最小,乎均引入1%质量分数的3 ～1 mm回收料,其常温耐压强度降低1.66 MPa,高温抗折强度降低0.11 MPa.     

Carbores P加入量对镁碳砖性能的影响

为了进一步提高镁碳砖的使用性能,在镁碳砖配料中添加质量分数分别为0、0. 5%、1%、1. 5%、2%和2. 5%的Carbores P,经配料、混练、困料后,用630 t电动螺旋压力机压制成200 mm×150 mm×100 mm的样块,于220℃保温16 h固化后,切割成40 mm×40 mm×160 mm和50 mm×50 mm×50 mm试样,分别在1 000和1 500℃埋焦炭热处理3 h,然后检测固化及埋炭热处理后试样的显气孔率和常温耐压强度,以及固化后试样的高温抗折强度和抗氧化性,并由此优选出最佳Carbores P添加量的镁碳砖在某钢厂100 t钢包渣线部位进行了现场使用试验。结果表明:Carbores P加入量对固化试样的显气孔率和常温耐压强度影响不大,高温抗折强度随Carbores P加入量的增加而增大;对埋炭处理试样,添加0. 5%(w) Carbores P的试样显气孔率最低,常温耐压强度最大,抗氧化性最好。添加0. 5%(w) Carbores P的镁碳砖应用在某钢厂100 t钢包渣线部位,侵蚀速率为每炉2. 11 mm,与未添加Carbores P的镁碳砖相比,抗侵蚀性提高了10%。     

α-Al2O3微粉加入量对镁铬材料性能的影响

为了提高RH精炼炉用镁铬质耐火材料的使用寿命,以质量分数为80%的电熔镁铬砂(粒度为3~1、≤1、≤0.088 mm)和20%的印度铬矿砂(粒度为≤1和≤0.074 mm)为基础配方,分别用质量分数为2%、4%、6%的活性α-Al2O3微粉(d90=5.376μm)等量取代电熔镁铬砂细粉,外加4%质量分数的亚硫酸纸浆废液为结合剂,经混练、成型、干燥后,分别经1 500、1 600、1 650、1 700和1 750℃热处理,然后检测试样的常温抗折强度、常温耐压强度、烧后永久线变化率、显气孔率、体积密度、高温抗折强度和抗渣性能。结果表明:1)加入α-Al2O3微粉能明显提高试样的常温抗折强度;2)随着α-Al2O3微粉加入量(w)从4%增加到6%,试样的高温抗折强度增加;3)加入6%(w)α-Al2O3微粉可以降低试样的显气孔率,提高其致密度,进而提高试样的综合性能。     

酚醛树脂加入量对钢包渣线再生镁碳砖性能的影响

利用钢包渣线用后镁碳砖再生料制备了钢包渣线再生镁碳砖,在再生料加入质量分数为80%的基础上,研究了酚醛树脂5323加入量(质量分数分别为3.25%、3.5%、3.75%、4.0%、4.25%)对再生镁碳砖致密度、强度和抗氧化性的影响。结果表明:1)随着酚醛树脂加入量的增加,200℃热处理后再生镁碳砖的致密度、常温耐压强度、常温抗折强度及高温抗折强度均增大,抗氧化性增强;2)随着酚醛树脂加入量的增加,900℃埋炭处理后试样的致密度增大,但当酚醛树脂加入量(w)达到4%后其致密度变化不大;3)再生镁碳砖中酚醛树脂加入量(w)以3.5%～4%为宜。     

添加硼镁矿对镁碳砖高温性能的影响

为研究采用较廉价的天然低品位硼镁矿(高镁低硼)代替价格昂贵的含硼防氧化剂(如B4C、Ca B6、Zr B2等)在镁碳砖中使用的可行性,在以50%(w)的3~1 mm电熔镁砂、20%(w)的≤1 mm电熔镁砂、17%(w)的≤0.088 mm的电熔镁砂、10%(w)的鳞片石墨、3%(w)的酚醛树脂以及外加1%(w)沥青制备的镁碳砖基础上,以Al粉、Ca B6粉和经650℃煅烧的硼镁矿粉为添加剂,分别研究了单独添加3%(w)硼镁矿粉或Al粉或Ca B6粉以及复合添加3%(w)的硼镁矿粉+Al粉或Ca B6粉+Al粉时,对镁碳砖抗氧化性、高温抗折强度和抗渣侵蚀性的影响。结果表明:用硼镁矿替代Ca B6并与Al粉复合加入镁碳砖中,可以获得良好的高温使用性能,当2%(w)硼镁矿与1%(w)Al粉复合添加时,试样的综合高温性能最佳。     

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.     

单斜氧化锆加入量对方镁石-尖晶石材料性能的影响

为了进一步提高方镁石-尖晶石质耐火材料的性能,在以电熔镁砂颗粒(粒度为3~1和≤1 mm)、电熔镁砂细粉(粒度≤0.088 mm)和烧结尖晶石颗粒(粒度≤1 mm)为主要原料的方镁石-尖晶石质耐火材料中,分别添加质量分数为0、2%、4%和6%的单斜氧化锆细粉(≤0.088 mm),经混练、成型、干燥后,分别在1 600和1 700℃保温3 h烧成,检测烧后试样的显气孔率、体积密度、常温抗折强度、常温耐压强度、抗热震性和加热永久线变化,并分析部分试样的物相组成和显微结构。研究表明:1)添加单斜氧化锆细粉会提高烧后试样的烧后收缩和致密度,降低试样的常温强度和弹性模量;当单斜氧化锆加入量为2%(w)时,试样的抗热震性最佳。2)随着烧成温度的提高,试样的烧后收缩和致密度均增大,常温强度变化不大。1 700℃烧成后,Zr O2除了以mZr O2形式存在外,还有少量t-Zr O2和Al0.1Zr0.9O1.95存在,增加了材料的直接结合程度。3)当单斜氧化锆细粉加入量为2%(w),烧成温度为1 700℃时,烧后试样的综合性能较优。     

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。     

钢包渣线用后镁碳砖的回收再利用研究

对钢包渣线用后镁碳砖进行回收处理,用其制备了再生渣线镁碳砖,研究了回收料加入量(质量分数分别为60%、70%、80%)和混料量(分别为5、8 kg)对再生镁碳砖致密度、强度和抗氧化性的影响。结果表明:1)随着回收料加入量的增加及混料量的增大,再生镁碳砖的显气孔率增大,体积密度、常温耐压强度、高温抗折强度和抗氧化性减小;2)回收料加入量(质量分数)为60%时,再生镁碳砖的性能符合行业标准的要求;3)回收料中存在假颗粒,残碳量高,杂质多,是造成再生镁碳砖致密度、强度和抗氧化性差的原因;4)为了提高再生镁碳砖的质量,必须控制回收料的加入量,选择混练效果好的混碾设备,并注意回收料中残碳对再生镁碳砖性能的影响。     

Al-Si复合Al_2O_3-β-SiAlON-C材料加热过程中性能、相组成和显微结构的变化

以电熔白刚玉(≤0.5、≤0.088和≤0.045 mm)、熔融石英(≤0.5 mm)、鳞片石墨(≤0.15 mm)、矾土基β-SiAlON(≤0.088 mm)、Al粉(≤0.074 mm)和Si粉(≤0.074 mm)为主要原料,以热固性酚醛树脂为结合剂,制成25 mm×25 mm×125 mm的Al-Si复合Al2O3-β-SiAlON-C试样,经200℃固化24 h后,分别在800、1 000、1 200、1 400和1 600℃下埋炭(石墨)保温3 h,冷却后测定其体积密度、显气孔率、常温耐压强度、常温抗折强度、高温抗折强度和抗热震性,并进行XRD和SEM分析.结果表明:1)随着热处理温度的升高,Al-Si复合Al2O3-β-siAlON-C试样的显气孔率均下降,体积密度、常温耐压强度、常温抗折强度、高温抗折强度、热震后残余抗折强度均逐渐提高,但其抗折强度保持率在经1 000℃热处理后最高,随后逐渐降低;2)在高温还原气氛的热处理过程中,试样中的Al、Si与C(CO)或N2反应,原位生成了AlN、β-SiC、Al4C3和β-SiAlON等非氧化物,对试样具有填充气孔及增强增韧的作用.     

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。     

微孔富镁尖晶石对低碳MgO-C材料性能的影响

分别以微孔富镁尖晶石(5~3和3~1 mm)和电熔镁砂(5~3和3~1 mm)为粗骨料,以<1 mm的电熔镁砂为细骨料,以镁砂粉(≤0.088 mm)、鳞片石墨粉(≤0.088 mm)、金属铝粉(≤0.074 mm)为细粉,以酚醛树脂为结合剂,制备了w(C)=6%的两种低碳MgO-C材料,经220和1 500℃(埋焦炭)热处理后,测定其显气孔率、常温耐压强度、常温抗折强度、加热永久线变化率、抗热震性和抗渣性。结果表明:1)用微孔富镁尖晶石骨料取代普通低碳MgO-C材料中的部分镁砂骨料后,经220和1 500℃热处理后试样的显气孔率均比普通低碳MgO-C试样的大,体积密度均比普通低碳MgO-C试样的小;220℃固化后试样的强度比普通低碳MgO-C试样的小,但1 500℃热处理后试样的强度比普通低碳MgO-C试样的大;1 500℃热处理后试样的加热永久线变化率比普通低碳MgO-C试样的小。2)使用微孔富镁尖晶石骨料代替电熔镁砂骨料能有效提高低碳MgO-C材料的抗热震性,但对低碳MgO-C材料的抗侵蚀性不利。     

镁砂加入量对刚玉捣打料性能的影响

以棕刚玉(5～3、3～1、≤1、≤0.088 mm)和电熔镁砂(≤1、≤0.088 mm)为主要原料,硼酸为促烧剂,并辅以高温结合剂,采用手工捣打成型工艺来制备刚玉捣打料。研究了≤1 mm电熔镁砂加入量(w)分别为0、2%、4%、7%时对捣打料物理性能的影响,并采用XRD分析了捣打料的物相组成。结果表明:刚玉捣打料中随着镁铝尖晶石生成量的增加,其加热永久线变化增大,常温耐压强度有所提高。经1 650℃热处理后,随着镁砂加入量的增加,刚玉捣打料的加热永久线变化增大,体积密度减小,显气孔率增大,常温耐压强度先增大后减小;当≤1 mm镁砂加入量为4%(w)时,常温耐压强度相对较大。     

加入ZnO对含Al低碳MgO-C耐火材料抗氧化性的影响

以质量分数为70%的粒度≤3 mm和24%的粒度<0.074 mm的电熔镁砂,3%的粒度<0.15 mm的鳞片石墨,3%的粒度<0.045 mm的金属铝粉为原料,外加4%的酚醛树脂制备了含Al低碳MgO-C耐火材料。加入1%(w)的<0.045 mm的ZnO替代电熔镁砂粉,研究了加入ZnO对含Al低碳MgO-C材料抗氧化性的影响。通过对比这两种材料的显气孔率、常温耐压强度,试样基质的物相变化来探讨原位尖晶石的生成与基质中加入ZnO之间的关系,并通过对比试样中脱碳层与原始层之间出现的致密MgO层来讨论两种低碳MgO-C材料抗氧化性的差异。研究表明:加入ZnO能够在MgO-C材料基质中形成ZnAl2O4,并加速尖晶石的原位生成,使得材料中能够更快更多地形成致密的MgO层,最终提高低碳MgO-C耐火材料的抗氧化性。     

再结合MgO-ZrO2 复相材料的试验研究

以3～2mm、2～1mm、1～0.5mm、<0.5mm四个粒级的电熔镁砂颗粒,<0.074mm的电熔镁砂粉和<0.043mm的电熔共晶镁锆粉为原料,采用不同的电熔镁砂颗粒级配进行配料,以聚乙烯醇-木质素磺酸钙混合溶液为结合剂,以100MPa的压力成型为53mm×10mm×10mm的试样,分别在1550℃、1600℃、1650℃、1700℃、1750℃和1800℃保温2h煅烧。检测了烧成后试样的显气孔率、体积密度和常温抗折强度,并对烧后试样进行了抗水泥熟料侵蚀试验,同时对烧后试样和抗水泥熟料侵蚀后试样进行了SEM分析。结果表明:试样在1700℃保温2h煅烧后的烧结程度最高;粒度组成对试样的烧结程度影响较小;由于形成CaZrO3的体积膨胀效应以及冷却过程中C2S多晶转变的体积膨胀效应,抗水泥熟料侵蚀试验后试样的显气孔率增加,强度降低。     

掺铬铁渣的铝镁系浇注料的制备与性能研究

为了综合利用生产高碳铬铁合金时产生的铬铁废渣,采用50%(w)的电熔镁砂颗粒、41%(w)的电熔镁砂粉+铬铁渣粉、5%(w)的高铝水泥、4%(w)的硅微粉制备了掺加铬铁渣的铝镁系浇注料,并研究了掺加不同量铬铁渣粉(镁砂粉与铬铁渣粉的质量比分别为0 10、1 10、2 10和3 10)的该浇注料经1 200℃3 h烧后的线变化率、体积密度、显气孔率、常温抗折强度、常温耐压强度、抗热震性和抗渣性。结果表明:掺加41%(w)铬铁渣的铝镁系浇注料经1 200℃3 h烧后的综合性能最佳,其常温耐压强度可达55 MPa,抗热震性和抗渣性良好。     

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。     

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。