LF渣和ρ-Al_2O_3结合铝镁质浇注料的相互作用

以5~3 mm棕刚玉和3~1、≤1 mm板状刚玉为骨料,以0.074 mm电熔白刚玉、0.088 mm电熔镁砂和0.061 mm尖晶石为细粉,以ρ-Al2O3微粉为结合剂,研究了加入质量分数8%的90尖晶石和加入质量分数7%的97电熔镁砂细粉的铝镁质浇注料常温物理性能、抗LF渣的侵蚀和渗透性能。采用SEM对侵蚀后试样进行了显微结构分析,并利用热力学软件Factsage 6.2对侵蚀过程进行了模拟。结果表明:加入质量分数8%的90尖晶石的铝镁浇注料比加入质量分数7%的97电熔镁砂的铝镁浇注料在各温度处理后的常温强度高,显气孔率低,体积密度大,抗LF渣渗透性能优异。铝镁浇注料中引入较多MgO在高温下大量形成原位尖晶石,易造成较大的体积膨胀,对抗渣渗透性能不利,但有利于吸收渣中FeO、MnO,提高渣的黏度,对抗渣侵蚀性能有利。试验结果与热力学软件模拟结果吻合。     

不同碱度渣对刚玉-尖晶石浇注料的侵蚀行为研究

浇注料的抗渣侵蚀性能与钢渣的碱度密切相关。以烧结刚玉、缺陷尖晶石微粉、活性α-Al₂O₃微粉、电熔镁砂细粉和铝酸钙水泥(Secar71)为主要原料,制备了刚玉-尖晶石浇注料,采用静态坩埚法于1 600℃保温3 h进行抗渣试验,并用热力学模拟计算了液相量和液相组成,研究了刚玉-尖晶石浇注料对3种不同碱度渣(1.6、2.3和7.6)的抗渣侵蚀性能。结果表明：刚玉-尖晶石浇注料在高碱度渣中溶解能力有限,在熔渣-耐火材料界面极易形成尖晶石固溶体和六铝酸钙等高熔点物相,形成致密层阻挡熔渣渗透和侵蚀。而其在低碱度渣中溶解度较高,在浇注料-熔渣达到较高反应程度时,才开始形成尖晶石固溶体和六铝酸钙等高温相,无法形成有效的致密层阻止熔渣对浇注料的侵蚀和渗透。因此,刚玉-尖晶石浇注料对高碱度渣抗渣侵蚀能力较强,对低碱度渣抗渣侵蚀能力较弱。     

铝镁浇注料的抗渣侵蚀机理

采用静态坩埚法进行了铝镁浇注料的抗渣侵蚀试验 ,从动力学和热力学角度分析了铝镁浇注料的抗渣侵蚀机理。结果表明 :浇注料的熔渣侵蚀过程受化学反应和扩散的混合控制 ;熔渣侵蚀的表观活化能约为 4 2 4 .8kJ·mol- 1;渣中CaO与Al2 O3反应生成高熔点的CA6 ,抑制了熔渣的进一步侵蚀 ;渣中CaO含量的不断降低 ,使熔渣的粘度增大 ,渗透能力降低。     

电熔锆刚玉对Al_2O_3-SiO_2系浇注料抗铅渣侵蚀性的影响

以特级高铝矾土(粒度为8～5、5～3、3～1和≤1 mm)为骨料,电熔棕刚玉粉(≤0.044 mm)、α-Al2O3微粉(≤5 μm)和SiO2微粉(≤1μm)为细粉,铝酸钙水泥(Secar 71)为结合剂制备了卡尔多炉直升烟道用Al2O3-SiO2系浇注料.用电熔锆刚玉粉(≤0.044 mm)部分替代棕刚玉粉,采用静态坩埚法(1 300℃5 h,空气气氛)研究了添加物电熔锆刚玉的加入量(质量分数分别为4%、8%、12%、16%)对Al2O3-SiO2系浇注料抗铅渣性的影响,对抗渣前后试样的显微结构进行了分析.结果表明:加入锆刚玉后,浇注料的抗铅渣性能得到明显改善,其适宜加入量为8%;显微结构分析表明,铅渣对Al2O3-SiO2系浇注料的侵蚀主要表现为铅渣中的PbO与Al2O3-SiO2系浇注料中的SiO2、CaO反应,生成硅酸铅或铅酸钙等低熔物而导致浇注料的损毁;而浇注料的添加物锆刚玉中的ZrO2未与PbO反应,从而使浇注料表现出良好的抗铅渣侵蚀性.     

SiC结合刚玉材料的抗高炉渣侵蚀性

采用电熔刚玉、Si粉和SiC粉为原料,用酚醛树脂做结合剂,混练成型后于1 450℃埋炭烧成,采用静态坩埚抗渣试验研究了烧后试样对碱度为1.1的高炉渣在1 500℃的抗渣侵蚀性。结果表明:Si与C、CO在高温下原位反应生成纤维状SiC,形成原位SiC结合刚玉材料,该材料具有良好的抗侵蚀性能,渣蚀厚度都在2.6mm以下,其中,加入8%(w)Si粉和5%(w)SiC粉的试样抗渣侵蚀性最好。通过对抗侵蚀后试样的侵蚀层、渗透层和未变层的相组成和显微结构的分析认为:(1)这种复合材料抗渣侵蚀性能良好的主要原因是熔渣难润湿的SiC自身抗渣侵蚀性较好,且原位生成的纤维状SiC穿插在刚玉骨架结构的空隙中,阻挡了熔渣的侵蚀和渗透;(2)熔渣侵蚀材料的过程是SiC先被氧化,然后其氧化产物SiO2与熔渣中的CaO和SiO2以及材料基质中的A l2O3反应生成钙长石低熔相。     

不同碱度的精炼渣对刚玉-尖晶石浇注料的侵蚀行为

用静态坩埚法研究了两种不同碱度的精炼渣对刚玉 -尖晶石浇注料的侵蚀行为。结果表明 :高碱度的渣对浇注料的侵蚀轻微 ,反应层很薄 ,只有 15～ 30 μm ;而低碱度的渣与浇注料的渗透反应层厚达 17mm左右。渣的组成不同及渣与浇注料反应的生成物不同是造成此差别的主要原因。     

矾土基电熔锆刚玉对钢包用Al2O3-MgO浇注料性能的影响

以特级矾土熟料(8～5 mm)、电熔亚白刚玉(5～3和3～1 mm)、电熔白刚玉(≤1 mm)为骨料,以白刚玉细粉(<0.088和<0.044 mm)、矾土基电熔锆刚玉(<0.088 mm)、电熔铝镁尖晶石(<0.044 mm)、电熔镁砂(<0.074 mm)、α-Al2O3微粉(≤5 μm)和SiO2微粉(≤3 μm)为基质,骨料与基质质量比为65∶35,固定锆刚玉与白刚玉粉总质量分数为16%不变,以矾土基电熔锆刚玉细粉等量替代白刚玉粉,研究了矾土基电熔锆刚玉粉质量分数(分别为0、4%、8%、12%和16%)对Al2O3-MgO浇注料物理性能及抗渣性的影响,并利用SEM和EDS对渣蚀后的试样进行显微结构及微区元素分析.结果表明:(1)矾土基电熔锆刚玉可以促进Al2O3-MgO浇注料的烧结,从而改善浇注料的常温物理性能;(2)矾土基电熔锆刚玉的引入对Al2O3-MgO浇注料的抗热震性影响不大;(3)矾土基电熔锆刚玉的引入对Al2O3-MgO浇注料的高温抗折强度和抗渣侵蚀性略有负面影响,这主要和矾土基电熔锆刚玉中的杂质在高温下生成液相有关.     

铝镁尖晶石对镁质浇注料性能的影响

针对镁质浇注料在使用过程中抗渣渗透能力差,易剥落等问题,本实验加入铝镁尖晶石对镁质浇注料进行改性研究.实验分为两部分:先将镁砂细粉、镁质添加剂和铝镁尖晶石细粉等机压成型,进行高温热处理,研究其物相组成和显微结构;然后以电熔镁砂为骨料,电熔镁砂细粉、氧化铝微粉、铝镁尖晶石细粉和镁质添加剂为基质,按骨料:细粉=75∶25进行配制,研究铝镁尖晶石加入量对镁质浇注料性能的影响.结果表明:在镁质材料中引入尖晶石,能促进结构致密化;加入9％的铝镁尖晶石的浇注料试样显气孔率低,线变化率小,体积密度大,强度大,抗渣性能最好,由于镁铝尖晶石生成时体积膨胀,使得材料结构致密化;同时能有效吸收渣中CaO及FeOx等成分,减少渣的渗透作用,从而提高了浇注料的抗渣性能.     

水泥和水合氧化铝对铝镁浇注料性能的影响

固定电熔白刚玉、电熔镁砂粉、αAl2O3微粉、SiO2微粉等原料的含量不变,分别加入不同量的水合氧化铝和纯铝酸钙水泥作结合剂(ρAl2O3加入量为2%、3%和4%,水泥加入量为3%、5%和7%),对比研究了水泥结合和水合氧化铝结合铝镁浇注料的显气孔率、体积密度、耐压强度、抗折强度、抗热震性和抗渣性能。结果表明:与水泥结合铝镁浇注料相比较,水合氧化铝结合浇注料具有更好的抗热震性、抗渣侵蚀和渗透性能;水合氧化铝在浇注料中的合适加入量为3%;水泥结合铝镁浇注料具有较高的常温强度,但其抗渣侵蚀和渗透性能随着水泥含量的增加而逐渐降低。     

结合剂种类对刚玉-尖晶石浇注料抗镍基高温合金侵蚀性能的影响

为扩展刚玉-尖晶石材料在高温合金冶炼方面的应用，以电熔白刚玉(粒度为5～3、3～1、≤1和≤0.074 mm)和烧结尖晶石(粒度≤1、≤0.044 mm)为主要原料，活性α-Al₂O₃微粉为烧结助剂，分别以Secar 71水泥、ρ-Al₂O₃微粉和磷酸镁水泥作为结合剂，制备了刚玉-尖晶石条形试样和坩埚试样，探究了不同结合剂对刚玉-尖晶石质浇注料常规性能和抗镍基高温合金侵蚀性能的影响。结果表明：1)3种结合剂中，采用Secar 71水泥作为结合剂的条形试样常规性能较好，1 600℃烧后线收缩率最低，抗侵蚀试验后坩埚试样宏观侵蚀渗透面积最小，微观渗透深度最浅，抗镍基高温合金侵蚀性能最好。2)镍基高温合金中的Cr渗透进入坩埚内部较浅，Nb、Ti渗透明显比Cr更深，而主成分Ni、Fe几乎没有渗透进入坩埚试样内部。