原料粒度对Al_2O_3-SiO_2系浇注料膨胀性能的影响

文中通过使用几种粒度的氧化铝和氧化硅原料,试制了莫来石质浇注料,并对性能进行了评价。     

轻烧铝矾土骨料对Al_2O_3-SiO_2质超低水泥浇注料性能的影响

为实现Al2O3-SiO2质浇注料的轻量化而采用部分轻烧铝矾土骨料,将w(Al2O3)为71%的铝矾土生料分别经900和1 100℃轻烧,破碎分级成5~3、3~1和≤1 mm的骨料。在矾土基超低水泥浇注料基础配比中,分别以质量分数15%、30%和45%的轻烧骨料等量取代特级矾土熟料,检测了各项常规性能并借助扫描电镜观察了显微结构。结果表明:随轻烧骨料加入量的增多,浇注料的需水量增加,显气孔率增加,体积密度下降;1 350℃烧后的加热永久线变化率呈下降趋势,但即使加入轻烧料高达45%(w)时,仍能保持残余膨胀;烘干后的抗折强度有所下降,但对1 000和1 350℃烧后抗折强度影响不大,甚至1 000℃烧后的强度有所增加;1 300℃的高温抗折强度有所降低。对于使用温度在1 350℃以下气氛炉用铝硅质浇注料,用900~1 100℃轻烧铝矾土骨料部分取代其熟料骨料,可实现浇注料的轻量化。     

硅线石对矾土基浇注料性能的影响

以矾土为主要原料,加入硅线石粉、SiO2微粉、活性A l2O3微粉、水泥等制备矾土基浇注料,研究了硅线石加入量(质量分数分别为0、4%、8%和12%)对浇注料常温性能和抗渣侵蚀性能的影响。结果表明:随着硅线石加入量的增加,浇注料的常温强度和体积密度下降,显气孔率增大;在浇注料中加入硅线石有助于提高试样的抗渣侵蚀性能,但加入质量分数大于8%时,试样抗渣侵蚀性能下降,渣渗透深度和侵蚀深度增加;硅线石加入质量分数为4%~8%时,浇注料的综合性能较好。     

热风炉管道用Al_2O_3-SiO_2浇注料性能的影响因素

为了提高热风炉管道用浇注料的使用寿命,以矾土均化料、红柱石颗粒和细粉、白刚玉细粉、纯铝酸钙水泥、SiO2微粉、α-Al2O3微粉、硅溶胶等为原料制备了热风炉管道用Al2O3-Si O2浇注料,并研究了SiO2微粉加入量、骨料类型、水泥加入量以及用硅溶胶作结合剂对浇注料性能的影响。结果表明:1)随着SiO2微粉加入量的增加,热处理后试样的常温抗折强度和常温耐压强度逐步增加,烧后收缩增大,体积密度先增加后降低,综合考虑,SiO2微粉的适宜加入量为4%(w);2)以矾土为骨料的试样具有较高的常温强度和较好的体积稳定性,但以红柱石为骨料时的抗热震性更好;3)结合系统含硅溶胶时,加入纯铝酸钙水泥能降低浇注料的烧后线变化,稍微提高常温强度和抗热震性,而加入柠檬酸则降低试样的抗热震性。     

无水泥浇注料性能的改进

为研究在1350℃以上条件下使用的无水泥浇注料,采用水合氧化铝代替铝酸钙水泥,并通过加入硅微粉使其流动性提高,但却导致坯体强度降低,为解决这个问题,开发了一种能够应用的新型水合氧化铝。     

骨料对Al_2O_3-尖晶石钢包浇注料性能的影响

研究了三种不同骨料对Al2O3-尖晶石钢包浇注料性能的影响。结果表明：用电冶矾土刚玉骨科制得的浇注料具有较好的流动性、高温烧结性和抗渣性,但热震稳定性比电熔白刚玉有所降低。这主要与电冶矾土刚玉的组成和显微结构有关。     

均质矾土骨料对 Al2O3－SiC－C 铁沟浇注料性能的影响

为降低铁沟浇注料的原料成本,在基质相同的情况下,分别以棕刚玉和均质矾土为骨料制备了两种Al2O3-Si C-C铁沟浇注料,对比了两种骨料对该浇注料性能的影响。结果表明:(1)经110、1 100和1 500℃热处理后,以均质矾土为骨料的试样(编号为HB90)的体积密度和显气孔率均低于以棕刚玉为骨料的试样(编号为BFA)的;经110和1 100℃热处理后的常温抗折强度和耐压强度均高于试样BAF的;经1 500℃热处理后,其常温抗折和耐压强度略低于试样BAF的。(2)均质矾土骨料玻璃相含量较低,对试样的高温抗折强度影响不大,使得试样HB90和试样BFA的高温抗折强度相同。(3)与试样BFA相比,试样HB90的抗侵蚀性略差,抗渗透性较好。可见,均质矾土具有较好的综合性能,能替代棕刚玉在出铁沟浇注料中使用。     

铝酸钙水泥对Al2O3-SiO2系浇注料施工性能的影响

以矾土水泥为基本原料,通过改变水泥在浇注料中加入量来研究其对浇注料施工性能的影响。     

改性石墨对矾土基浇注料性能的影响

分别采用Al_2O_3涂层处理法和石墨造粒法改善石墨的润湿性,并将改性处理后的石墨引入到矾土基浇注料中,研究了含改性石墨的矾土基浇注料的性能。结果表明:Al_2O_3涂层对石墨的改性效果不明显,而石墨造粒的改性效果较好;与未处理鳞片石墨相比,造粒石墨中的石墨以微粒的形式分散于浇注料中,使浇注料的需水量大幅度降低,从而使得试样的结构致密,高温抗折强度较高,抗热震性较好。     

矾土骨料对Al2O3-SiC-C铁沟浇注料性能的影响

为降低铁沟浇注料的原料成本,以粒度>1 mm的高铝矾土熟料GL-90和矾土均化料GL-88分别替代常规棕刚玉质Al2O3-SiC-C铁沟浇注料中>1 mm的棕刚玉颗粒,研究了这两种不同矾土骨料对铁沟浇注料的影响。结果表明:不同矾土骨料对铁沟浇注料的流动性、体积密度、强度以及抗渣侵蚀性均有不同程度的影响。相对矾土均化料而言,品位较高的高铝矾土熟料更适合作为铁沟浇注料中棕刚玉的替代品,以其为主要骨料制成的铁沟浇注料,其各项性能指标与以常规棕刚玉质铁沟浇注料的更为接近,而且在铁水温度不高、热冲击较小的中小型高炉上,这种铁沟浇注料与棕刚玉质铁沟浇注料的使用效果差别不大;而在铁水温度较高、热冲击大的高炉上,与棕刚玉质的使用效果差别较大,尤其是在撇渣器前端回旋区,应尽量使用棕刚玉质的铁沟浇注料。     

电熔镁砂加入量对Al2O3-SiC-C浇注料性能的影响

以电熔棕刚玉颗粒(粒度为5~3 mm、3~1 mm,≤1 mm)、电熔白刚玉细粉(≤0.088 mm)、SiC颗粒(≤1 mm)和细粉(≤0.088 mm)、电熔镁砂细粉(≤0.088 mm)、活性α-Al2O3微粉、SiO2微粉、Si粉和球状沥青为主要原料,以纯铝酸钙水泥为结合剂,配制成电熔镁砂细粉加入量(质量分数)分别为0、3%、6%、9%、12%的出铁沟用Al2O3-SiC-C浇注料,经振动成型、养护、脱模、110℃24 h烘干后,分别于1 100℃3 h、1 450℃3 h热处理,测定处理后试样的体积密度、显气孔率、烧后线变化率、抗折强度、抗高炉渣侵蚀性和抗氧化性,并分析其物相组成和显微结构。结果表明:随着电熔镁砂加入量的增加,试样的显气孔率提高,体积密度、抗折强度和抗氧化性降低,抗渣性变化不大;1 450℃3 h处理后试样物相主要由3C-SiC、6H-SiC、刚玉、方镁石以及反应生成的尖晶石和莫来石组成,且随着电熔镁砂加入量的增加,尖晶石和莫来石的生成量也增加;在侵蚀面附近,刚玉颗粒边缘生成了厚度约80μm的尖晶石层。     

Al2O3微粉及Alphabond加入量对无水泥刚玉质浇注料性能的影响

为了改善刚玉质浇注料的热态强度和抗侵蚀性,采用水合氧化铝Alphabond作为结合剂,分别调整Al2O3微粉及Alphabond加入量,研究了Al2O3微粉及Alphabond加入量对无水泥刚玉质浇注料性能的影响。结果表明:Al2O3微粉加入量对浇注料的成型性能和烧后强度影响较大,其最佳加入量在Alphabond含量(质量分数,下同)为3%时为11%左右;增加Alphabond加入量(在0~4%范围内)可大幅度提高浇注料的烘干强度,但1400℃及1600℃烧后常温抗折强度和1400℃高温抗折强度明显降低。     

结合剂对Al2O3-SiO2系浇注料性能的影响

研究了水玻璃、磷酸二氢铝、硫酸铝及磷酸二氢铝+硫酸铝复合结合剂对Al2O3-SiO2系浇注料强度和热震稳定性的影响.利用X射线衍射、红外光谱(IR)等分析手段,对磷酸二氢铝和磷酸二氢铝+硫酸铝复合结合剂的作用机理进行了探讨.认为磷酸二氢铝和磷酸二氢铝+硫酸铝复合结合剂能使材料获得较高的抗热震性和强度.     

铝硅质低水泥浇注料的研制

首先研究了六偏磷酸钠、三聚磷酸钠、柠檬酸钠、酒石酸钾钠、酒石酸钠等5种钠盐分散剂对SiO2微粉的分散效果,从中优选出最佳的分散剂六偏磷酸钠。然后以六偏磷酸钠为分散剂,分别采用70%的特级焦宝石(A)、普通焦宝石(B)、三级高铝矾土熟料(C)、特级高铝矾土熟料(D)等4种原料作骨料,30%的三级高铝矾土熟料(分别与A、B、C3种骨料配合)或特级高铝矾土熟料(与D骨料配合)作细粉,外加5%的SiO2微粉研制了铝硅质低水泥浇注料,研究了原料对低水泥耐火浇注料性能的影响,并讨论了SiO2微粉在低水泥耐火浇注料中所起的作用(孔隙填充、结合剂、改善流动性和促进高温烧结)。试验结果表明,以烧结良好的特级高铝矾土熟料为原料试制的铝硅质低水泥浇注料,用水量最少,显气孔率最低,烧后线变化率(1500℃保温3h)最小,强度最高。     

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.     

Effects of alumina sources on the microstructure and properties of nitrided Al2O3-C refractories

Fused white alumina, tabular alumina with a plate-like morphology, reactive alumina powder with a high specific surface area and industrial alumina composed of 40 to 76% γ-Al₂O₃ and 60 to 24% α-Al₂O₃ were selected as alumina sources and grouped in this work. The effects of alumina sources on the microstructure of nitrided Al₂O₃-C refractories were investigated. A large number of β-Sialon phases and a small number of SiC phases were formed when the alumina source varied, and α-Si₃N₄ phase was only formed when using tabular alumina. The β-Sialon phase was deemed to be the major ceramic bonding phase, which generated the morphologies of column and tabular column. Columned β-Sialon crystals with conical tips were formed by the direct nitriding of liquid silicon following a VLS (vapor-liquid-solid) growth mechanism, the transformation of the VLS growth mechanism into a VS (vapor-solid) growth mechanism was observed when using industrial alumina with smooth tips on the β-Sialon crystals. β-Sialon crystals with a morphology of tabular column were formed through nitriding of SiO _(g) and Si _(g) following the VS growth mechanism. SiC whiskers were formed by the reacting of CO _(g) and SiO _(g) following a CVD (chemical-vapor-deposition) growth mechanism. The physical, mechanical and thermal properties of these groups after the nitriding process were also investigated and compared. When using reactive alumina powder and fused white alumina as the alumina sources, the optimal cold crushing strength (CCS) and cold modulus of rupture (CMOR) were generated due to the dense reticular structure, and also the optimal hot modulus of rupture (HMOR) was achieved due to the formation of large size of O’-Sialon tabular whiskers in the test atmosphere. Improved thermal shock resistance and oxidation resistance were also observed.     

再生中间包永久衬浇注料的研制

为了对用后废弃中间包浇注料进行回收利用,首先对其进行拣选、除杂、破碎、轮碾处理等工序制成合格的回收颗粒料,然后以70%的这种回收颗粒料(粒度分别为10~5mm、5~3mm和3~1mm)和30%的特级矾土粉、水泥、膨胀剂等制成了再生中间包永久衬浇注料。研制的再生中间包浇注料的体积密度、显气孔率、常温强度和抗热震性等性能指标均好于原中间包浇注料的,仅1450℃烧后线变化率与原浇注料相差不大。