活性α-Al_2O_3微粉加入量对红柱石耐火泥浆性能的影响

以红柱石(≤0.5和≤0.074 mm)、特级矾土(≤0.088 mm)、石英粉、生黏土粉、碳化硅粉为主要原料制备了红柱石砖用红柱石耐火泥浆,研究了活性α-Al_2O_3微粉加入量(w)分别为0、2%、4%、6%时对耐火泥浆粘接时间、粘接强度和荷重软化温度的影响。结果表明:1)活性α-Al_2O_3微粉的加入会延长耐火泥浆的粘接时间,并提高荷重软化温度T_(max)、T_(0.6)和T_2;其加入量为4%(w)时,烘后和1 400℃烧后的常温抗折粘接强度达到最大;2)所研制的红柱石耐火泥浆在工业应用中,施工性能和使用性能均满足客户要求。     

红柱石粗颗粒预烧温度对莫来石-刚玉材料抗热震性的影响

为了研究经过预烧的红柱石粗颗粒对莫来石-刚玉耐火材料抗热震性的影响,将20%(w)的未经预烧或分别经1 300、1 400、1 500、1 600℃保温3 h预烧的南非红柱石粗颗粒(5～3 mm)分别与莫来石颗粒(3～1和≤1 mm)以及板状刚玉粉、活性氧化铝粉和SiO_2微粉配料,制样,于1 450℃保温3 h烧后制成莫来石-刚玉试样,检测其烧后线变化率、弹性模量、抗热震性,并进行显微结构分析。结果表明:随着红柱石粗颗粒预烧温度的提高,试样的常温抗折强度逐渐提高,但抗热震性能变差。这是由于随着红柱石粗颗粒预烧温度的提高,红柱石粗颗粒与基质的热膨胀系数差值变小,产生的微裂纹尺寸逐渐减小,且在热震过程中能够阻止新裂纹产生和裂纹扩张的微裂纹减少。     

铝硅混合凝胶对刚玉-莫来石制品性能的影响

按莫来石骨料占65%(质量分数),刚玉和黏土组成的混合粉占35%(质量分数)配料,分别外加占原料总质量4%的水、硅溶胶、铝硅混合凝胶作结合剂,研究了结合剂种类对刚玉-莫来石材料经1 100、1 400和1 600℃分别保温3 h烧后的性能及显微结构的影响,并在此基础上研究了铝硅混合凝胶加入量(分别为1%、2%、3%、4%)及配比(m(Al2O3):m(SiO2)分别为8:2、7:3、4:6)对刚玉-莫来石制品常温性能的影响.结果表明:以铝硅混合凝胶为结合剂的刚玉-莫来石试样,经1 400、1 600℃烧后的常温、高温抗折强度和抗热震性均比仅加硅溶胶或水的好,但显气孔率偏大;当铝硅混合凝胶加入量为2%且m(Al2O3):m(SiO2)=7:3时,烧后试样的常温强度最高.     

刚玉骨料种类与粒度对刚玉-莫来石材料抗热震性的影响

以莫来石和电熔白刚玉或板状刚玉为骨料,氧化铝粉、氧化硅粉、红柱石粉为基质料,纸浆为结合剂,同时以≤0.15 mm(100目)的刚玉细骨料取代较粗(1～0.15 mm或0.5～0.15 mm)的刚玉骨料,制备了2个系列、不同粒度级配的刚玉-莫来石试样,并分别以抗折强度保持率和弹性模量保持率为评价指标,研究了刚玉骨料种类和粒度对刚玉-莫来石材料性能的影响。结果表明:1)分别以白刚玉和板状刚玉为骨料时,刚玉-莫来石材料热震后的弹性模量保持率与抗折强度保持率并不完全一致;2)以≤0.15 mm骨料代替较粗骨料,虽能提高材料强度,但可能会降低其抗热震性能。分析认为:刚玉-莫来石材料抗临界危险裂纹扩展能力与材料热震强度保持率一致,相对于弹性模量保持率,以强度保持率作为此类材料抗热震性的评价标准更为合适;由于板状刚玉骨料周围残余应力的存在,热震实验后以板状刚玉为骨料的刚玉-莫来石材料具有更高的抗折强度保持率。     

硅溶胶结合刚玉-莫来石快干浇注料的性能与应用

对比测试了常温浇注成型及在模拟热态修补条件下浇注成型的硅溶胶结合刚玉-莫来石快干浇注料分别在815、1 100和1 400℃保温3 h热处理后的常温抗折强度、常温耐压强度、体积密度和加热永久线变化以及常温浇注成型的硅溶胶结合刚玉-莫来石浇注料和矾土水泥结合刚玉质浇注料的抗热震性,并在钢厂对硅溶胶结合刚玉-莫来石浇注料进行了现场应用试验。结果表明:硅溶胶结合刚玉-莫来石浇注料的烘干强度与普通低水泥刚玉质浇注料的相当,815和1 100℃热处理后强度比烘干强度高;硅溶胶结合刚玉-莫来石浇注料热震循坏(1 100℃,水冷)100次后基本上没有出现裂纹,其耐压强度损失率仅为18.7%;在模拟热态条件下成型的硅溶胶结合刚玉-莫来石浇注料的性能与常温浇注成型的相当。在现场应用试验中,硅溶胶结合刚玉-莫来石浇注料的脱模时间和烘炉时间大大缩短,并且可以热态浇注,具有良好的使用性能。     

无碳免烧刚玉-莫来石质滑板砖的研制与应用

以板状刚玉、莫来石、α-Al2O3微粉、铝粉、硅粉、碳化硅粉和新型结合剂为主要原料,通过研究铝粉加入量(质量分数分别为0、3%、6%、9%、12%、15%)、硅粉加入量(质量分数分别为2%、4%、6%、8%)及铝粉、硅粉加入比例(其质量比分别为15:0、12:3、9:6、7.5:7.5、6:9、3:12和0:15)对试样致密度、常温强度、高温强度、抗热震性和抗氧化性的影响,研制了无碳免烧刚玉-莫来石质滑板砖,并在多家钢厂投入实际使用。结果表明:1)随着铝粉、硅粉加入量的增加,试样的致密度、常温耐压强度、高温抗折强度、抗热震性、抗氧化性均逐渐提高,但铝粉、硅粉的加入量(w)分别超过9%和6%后,试样强度、抗热震性和抗氧化性提高均不太明显;2)随着硅粉加入比例的提高,试样常温耐压强度变化不大,高温抗折强度和抗热震性均逐渐提高;3)无碳免烧刚玉-莫来石质滑板砖能够满足2炉或3炉连滑的要求,应用效果优于铝碳质滑板砖。     

点火炉用硅溶胶结合刚玉-莫来石浇注料的性能及应用

以致密刚玉、莫来石为骨料,以白刚玉粉、α-Al2O3微粉及莫来石粉为细粉,研制了点火炉用硅溶胶结合刚玉-莫来石浇注料,并在武汉钢铁集团烧结厂点火炉改造中与水泥结合刚玉-莫来石浇注料进行了实际应用对比。结果表明:1)硅溶胶结合刚玉-莫来石浇注料中温处理后的强度、体积稳定性、抗热震性、抗CO侵蚀均优于水泥结合浇注料的。2)硅溶胶结合刚玉-莫来石浇注料的一次性施工厚度大,可快速烘烤,能有效缩短点火炉改造时间;而且能有效降低因衬体开裂,使煤气、热风窜漏而导致的炉顶温度升高,同时使炉衬挂渣、剥落的现象减轻,从而有望提高炉衬的使用寿命。     

蓝晶石含量对轻质莫来石-刚玉浇注料显微结构与性能的影响

为了改善含球形莫来石轻骨料的轻质莫来石-刚玉浇注料的体积稳定性及抗热震性,以球形莫来石轻骨料(≤1、1~2和3~4 mm)、板状刚玉细粉(≤0.074 mm)、广西白泥(≤0.045 mm)、Secar 71水泥(≤0.088mm)和蓝晶石(≤0.5 mm)为主要原料,研究了蓝晶石含量(加入质量分数分别为0、4%、6%、8%、10%和12%)对轻质莫来石-刚玉浇注料显微结构与性能的影响。结果表明:经1 500℃热处理后,随着蓝晶石含量增加,试样由显著收缩变为显著膨胀,体积密度减小,显气孔率增大,常温强度降低;基质中小气孔含量(≤10μm)逐渐减小,大气孔孔径及含量逐渐增大;抗热震性先变好后变差。综合考虑各项性能,蓝晶石含量为6%(w)试样的综合性能最佳:体积密度为1.96 g·cm~(-3),显气孔率为37.1%,常温抗折强度为10.8 MPa,常温耐压强度为43.8 MPa,加热永久线变化率为0.07%,弹性模量保持率为42.9%,800℃热导率为0.60 W·(m·K)~(-1)。     

电熔白刚玉细粉对RH炉用刚玉质浇注料性能的影响

为进一步提高RH炉用刚玉质浇注料的抗热震性,以烧结刚玉为骨料,烧结刚玉粉、活性氧化铝微粉和铝酸钙水泥(Secar 71)为基质,用电熔白刚玉粉替代基质中烧结刚玉粉,研究了电熔白刚玉加入量对RH炉浇注料1 600℃烧后体积密度、显气孔率、线变化、常温抗折强度、常温耐压强度以及抗热震性能的影响,并用SEM对试样进行显微结构分析。结果表明:随着电熔白刚玉粉加入量的增加,试样的体积密度、热震次数逐渐增加,显气孔率、线变化率逐渐减小,这与试样中生成的六铝酸钙量有关。当电熔白刚玉粉替代量为20%(w)时,试样的抗热震性最好。     

莫来石加入量对SiC-莫来石材料性能的影响

以SiC颗粒(2～1mm、≤1mm)、SiC细粉(≤0.066mm)、莫来石细粉(≤0.074mm)和SiO2微粉(≤0.045mm)为原料,在w(SiC细粉)=40%的基础配方中分别以质量分数为5%、10%、15%、20%和25%的莫来石细粉取代相应量的SiC细粉,并外加2%的SiO2微粉,成型后分别在1300℃和1500℃的大气气氛中煅烧3h,测定试样煅烧前后的质量变化率以及烧后试样的显气孔率、常温抗折强度和抗热震性,并用扫描电镜观察试样的显微结构。结果表明:在SiC自保护氧化的作用下,试样的抗氧化性较强,而且随着莫来石加入量的增大,1300℃烧后试样的氧化程度减小,1500℃烧后试样的氧化程度先减小,至15%后又增大;1300℃烧后试样比1500℃具有较高的抗热震性,并且随着试样中莫来石加入量的增大,烧后试样的抗热震性提高。     

硅溶胶对刚玉浇注料性能的影响

以5～8、3～5、1～3及≤1 mm的电熔刚玉为骨料,致密刚玉粉(≤0.074 mm)、白刚玉粉(≤0.043mm)及α-Al2O3微粉为细粉,矾土水泥和硅溶胶为结合剂,按骨料、粉料质量比为64∶36配料制成试样,自然养护后于110℃24 h烘干,然后分别于815℃3 h、1 100℃3 h和1 400℃3 h热处理。对处理后试样进行了常温抗折强度、耐压强度、体积密度、线变化率和抗热震性能的检测及显微结构分析。结果表明:硅溶胶结合浇注料于1 100℃3 h处理后的抗折强度和耐压强度分别达到27.1和178 MPa,远高于相同温度下水泥结合浇注料的;硅溶胶结合浇注料在20～1 100℃水冷热震循坏100次后基本没有出现裂纹,其耐压强度损失率仅为24.4%,而水泥结合的浇注料热震循坏49次后就完全开裂。     

SiO2微粉和Al2O3微粉加入量对莫来石-刚玉浇注料性能的影响

以莫来石M45(10～5mm,5～3mm)、电熔莫来石(3～1mm,≤1mm)作骨料,刚玉粉(≤0.074mm)、电熔莫来石粉(≤0.074mm)、纯铝酸钙水泥、Al2O3微粉(d50=2.11μm)和SiO2微粉(d50=1.07μm)作基质,制备了脱硫枪用莫来石-刚玉浇注料,并分别研究了SiO2微粉加入量(分别为2%、3%、4%、5%)和Al2O3微粉加入量(分别为2%、4%、6%)对浇注料体积密度、显气孔率、强度、烧后永久线变化率、抗热震性和抗渣性的影响。结果表明:仅加入SiO2微粉时,随着其加入量在2%～5%范围内增加,莫来石-刚玉浇注料的体积密度提高,显气孔率降低,强度增加,抗渣性变好,但抗热震性变差;在加入3%SiO2微粉的基础上再加入2%～6%的Al2O3微粉时,浇注料的各项性能随Al2O3微粉增加没有明显改善,但均比仅加入3%SiO2微粉时有明显改善。     

ρ-Al2O3加入量对莫来石-刚玉浇注料性能的影响

以烧结莫来石(w(Al2O3)>45%)、电熔莫来石(w(Al2O3)>70%)、刚玉(w(Al2O3)>99%)、α-Al2O3微粉(w(Al2O3)>99.5%)、SiO2微粉(w(SiO2)>92%)、ρ-Al2O3微粉(w(Al2O3)>83.0%)等为主要原料,制备了莫来石-刚玉浇注料试样,经110℃24 h、1 000℃3 h和1 400℃3 h处理,研究了ρ-Al2O3加入量(w)分别为1%、2%、3%、4%和5%对莫来石-刚玉浇注料性能的影响。结果表明:随着ρ-Al2O3加入量的增加,莫来石-刚玉浇注料的体积密度下降,显气孔率增大,抗热震性和抗渣性逐渐变好。110℃24 h处理后强度逐渐增大;1 000℃和1 400℃处理后强度和永久线变化率则是先增加后减小,当ρ-Al2O3加入量为2%时达最大;试样的高温抗折强度先增加后减小,以ρ-Al2O3加入量为3%时最大。     

Carbores P加入量对硅溶胶结合铁沟浇注料性能的影响

为了获得更加环保的Al2O3-Si C-C铁沟浇注料,在w(电熔棕刚玉颗粒)为60%、w(Si C颗粒和细粉)为21%、w(硅灰)为3%、w(α-Al2O3微粉)为3%、w(白刚玉微粉)为10.5%、w(Si粉)为2.5%的基础配方中,分别以质量分数为0、1%、2%、3%和4%的环保型含碳材料Carbores P等量替代白刚玉微粉,外加质量分数为7%的硅溶胶为结合剂,制成Al2O3-Si C-C浇注料,研究了Carbores P加入量对110℃干燥后及1 100和1 500℃烧后试样显气孔率、体积密度、烧后线变化率、常温耐压强度、常温抗折强度和高温抗折强度的影响。结果表明:随着Carbores P加入量的增加,干燥及烧后试样的显气孔率逐渐增大,干燥后试样的体积密度逐渐减小,1 100℃烧后试样的线膨胀率逐渐增大,干燥后试样的常温抗折强度和常温耐压强度以及1 100和1 500℃烧后试样的常温抗折强度变化均不大;1 100和1 500℃烧后试样的体积密度、1 500℃烧后试样的线膨胀率、1 100和1 500℃烧后试样的常温耐压强度、干燥后试样的高温抗折强度等均呈先增大后减小的变化趋势,均在Carbores P加入量为2%(w)时达到了最大。     

锆刚玉加入对刚玉-尖晶石浇注料性能的影响

在刚玉-尖晶石浇注料的配比组成中分别加入ZrO2质量分数为28.46%和38.47%的两种电熔锆刚玉颗粒,研究了电熔锆刚玉颗粒的粒度(5～3、3～1和1～0.5 mm)、加入量(质量分数分别为3%、5%和8%)对刚玉-尖晶石浇注料的加热永久线变化率、烧后常温抗折强度、高温抗折强度及热震后弹性模量的影响,并观察了试样的显微结构。结果表明:1)试样的加热永久线变化率随锆刚玉粒度的增大而增大,随锆刚玉加入量的增多而增大,引入锆刚玉Z40的试样的加热永久线变化率基本上比引入锆刚玉Z25的大;2)烧后试样的常温抗折强度、高温抗折强度和弹性模量均以空白试样的为最大,均随锆刚玉粒度的减小而增大,随锆刚玉加入量的增多而减小;3)在刚玉尖晶石浇注料中适当加入锆刚玉而产生微裂纹,尽管降低了材料的强度和弹性模量,但对提高抗热震性有一定的积极作用。     

硅溶胶结合刚玉-碳化硅质浇注料的特性分析及应用

以致密刚玉(粒径为5～8mm、3～5mm、1～3mm、及0.088～1 mm)和碳化硅(粒径为3～5mm、1～3mm、及0.088～1 mm)为骨料,以白刚玉粉(≤0.043 mm,w(Al2O3)≥99.40％),活性α-Al2O3微粉(≤0.043 mm,w(Al2O3)≥99.40％)及碳化硅粉(≤0.074 mm,w(SiC)≥97.0％)为细粉;以硅溶胶为结合剂制备了刚玉-碳化硅质浇注料.该浇注料具有:(1)较高的中温和高温强度(经实验测试810℃×3h和1400℃×3h处理后该浇注料的抗折强度在10.0 MPa、耐压强度在80.0 MPa以上);(2)良好的抗渣侵蚀性、抗热震稳定性(1100℃(≒)水冷抗热震循环测试＞ 100次);(3)较适中的导热系数;(4)较好的高温施工性和可快速烘烤性,简化了干燥和烘烤工艺,缩短高炉的休风时间,提高高炉设备利用率.     

硅溶胶结合浇注料的特性及工业应用

以致密刚玉和莫来石为骨料,白刚玉粉、矾土粉及α-Al2 O3(≤0.043 mm)微粉为细粉,研制了采用硅溶胶及复合外加剂作结合剂的耐火浇注料,该浇注料制成的试样分别经800℃×3h、1100℃×3h和1400℃×3h热处理后,检测各试样相应的理化指标.结果表明:硅溶胶结合浇注料经1100℃×3h处理后的抗折强度和耐压强度分别达到14.6 MPa和122.4 MPa;经1100℃水冷热震性能测试达到100次以上,在热震测试100次后,试样基本没有出现裂纹,测试其耐压强度损失率仅为18.7％;同时该浇注料还可进行快速烘烤和良好的高温施工性能,简化了干燥和烘烤工艺,有效的缩短了施工养护时间、烘烤时间和钢厂高炉的休风时间,从而提高钢厂经济效益.     

锆刚玉-莫来石质泡沫陶瓷过滤器的研制

以刚玉粉、锆英石粉、SiO2微粉、聚乙烯亚胺(PEI)等为主要原料,以孔数(PPI)为10~15的软质聚氨酯泡沫为载体,采用有机泡沫浸渍法于1400℃6h烧后制备了锆刚玉-莫来石质泡沫陶瓷过滤器,分别研究了聚乙烯亚胺、锆英石和SiO2微粉的加入量对浆料稳定性、过滤器强度和抗热震性的影响。结果表明:当聚乙烯亚胺加入量为0.08%(质量分数,下同),锆英石加入量为20%,SiO2微粉加入量为3%时,采用合适的工艺可制备出气孔率大,强度高,抗热震性好的锆刚玉-莫来石质泡沫陶瓷材料。其具体性能指标为:气孔率83%,耐压强度2.4MPa,抗折强度为1.3MPa,抗热震性达6次。     

不同添加剂加入量对Al_2O_3-SiC-C砖性能影响

为进一步提高Al_2O_3-SiC-C砖的性能,以≤5mm的均化矾土料、≤5mm的板状刚玉、≤1mm的碳化硅、0.044mm的α-Al_2O_3微粉和≤0.154mm的石墨等为原料,以酚醛树脂为结合剂制备了Al_2O_3-SiC-C不烧砖。研究了电熔镁砂粉、叶蜡石粉或红柱石粉的加入量(w)皆分别为1%、2%和3%时对试样各项性能的影响,并采用国标对220℃保温24h后试样的各项性能进行检测。结果表明:在Al_2O_3-SiC-C砖中添加少量电熔镁砂粉、红柱石粉、叶蜡石粉可提高试样的高温抗折强度和抗热震性能,加入1%(w)电熔镁砂粉的试样高温抗折强度最大,加入1%(w)红柱石粉的试样抗热震性最好;添加1%(w)电熔镁砂粉可减少熔渣对均化矾土的侵蚀,明显提高试样的抗渣侵蚀性能。综合考虑,加入1%(w)电熔镁砂粉的试样性能最佳。     

硅溶胶结合刚玉和刚玉-莫来石浇注料的性能研究

以电熔白刚玉、电熔莫来石、氧化铝微粉、二氧化硅微粉和硅溶胶为主要原料,制备了硅溶胶、二氧化硅微粉结合刚玉浇注料以及硅溶胶结合刚玉-莫来石浇注料,研究了不同温度处理后浇注料的常温性能、冷态和热态抗折强度以及弹性模量等性能,并进行了差热、X射线衍射和显微结构分析。研究结果表明:1)与二氧化硅微粉相比,硅溶胶能够显著提高浇注料800℃以下的抗折强度;硅溶胶结合和二氧化硅微粉结合的机制以及随温度变化的规律基本一致。2)高温下刚玉骨料中β-Al2O3分解产生的Na2O大部分进入液相,使液相中Na2O含量增加,不利于浇注料中原位生成莫来石,并降低材料的高温强度。3)莫来石加入到硅溶胶结合刚玉浇注料中,能显著降低浇注料的弹性模量,借助于高温下液相的传质作用,莫来石彼此连接形成网络,从而增加了浇注料的强度。