铁水包用环保无烟Al2O3-SiC-C砖

铁水罐车内衬曾经采用过高铝材料,这是由于高铝材料对于酸性炉渣的侵蚀有较强的适应能力。这些酸性渣随着铁水一同在钢厂转移。随着大容量的铁水包的引入生产,以及技术的发展和产量的提升,要求铁水包具有更高的炉龄,但采用普通的高铝耐火材料无法达到。介于此,Al2O3-SiC-C(以下简称ASC)砖得到了快速的发展,并将逐步取代传统高铝耐火材料成为铁水罐内衬。本文论述了在欧洲一家钢厂165t铁水包上试用的一种新研发的ASC砖,结果表明其性能上已得到很大的提高,但是发现ASC砖在钢包预热时会产生烟雾。后来通过调整结合剂和添加剂并重新设计成环保型无烟砖。这种砖已在同一钢厂中表现出极好的使用性能,并创造了该厂的最长使用记录。     

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。     

Al2O3-SiC复相粉对Al2O3-SiC-C材料性能的影响

以电熔白刚玉(3～1、≤1、≤0.044 mm)、Al2O3-SiC复相粉(d50≤5μm)、α-Al2O3微粉(d50=1.2μm)、SiC粉(≤0.044 mm)、鳞片石墨(≤0.088 mm)、Si粉(d50=42.8μm)和B4C(d50≤10μm)为主要原料,热固酚醛树脂为结合剂,研究了分别用4%、8%、12%、16%质量分数的Al2O3-SiC复相粉等比例取代α-Al2O3微粉和SiC细粉对Al2O3-SiC-C试样在180℃固化后和1 000、1 500℃埋焦炭热处理后的显气孔率、体积密度、常温抗折强度、常温耐压强度、高温抗折强度(1 400℃)、抗热震性(1 100℃,水冷)以及抗氧化性(1 000、1 500℃)的影响。结果表明:随Al2O3-SiC复相粉加入量的增加,试样经180℃固化后常温性能下降,1 000℃热处理后常温性能变化不大,1 500℃热处理后除耐压强度显著提高外,其余各项常温性能变化不大;而高温抗折强度下降,抗热震性明显提高,试样经1 500℃氧化后的抗氧化性以加入4%质量分数复相粉的最佳。其原因可能是由于该复相粉的粒度更细,反应活性更高,其氧化层中更易生成莫来石,形成表面致密层从而有效地阻碍氧气向材料内部扩散。     

添加MgO对Al2O3-SiC-C砖抗氧化性的影响

鱼雷罐衬砖要求具有优良的抗热震性、抗渣性和抗铁水冲刷等性能。日本黑崎播磨公司的技术人员试验发现,在Al2O3-SiC-C砖中加入MgO,除了能使砖的抗热震性和加热线膨胀率提高之外,抗氧化性能也得到了提高,并分析了抗氧化性提高的机制。试验基础配比(w)为:电熔刚玉80%、石墨15%,SiC+Al粉+Si粉5%;以粒度分别为3~1、1~0.5、≤0.075 mm的烧     

氮化硅铁对Al2O3-SiC-C系铁沟浇注料性能的影响

为了解决Al2O3-SiC-C系铁沟浇注料在高温使用过程中易氧化的问题,以棕刚玉颗粒、致密刚玉细粉、碳化硅颗粒和细粉、球状沥青、硅粉、Secar 71水泥、氮化硅铁等为原料,制备了Al2O3-SiC-C系铁沟浇注料,并研究了添加5%(w)氮化硅铁对该浇注料施工性能、物理性能、抗氧化性的影响,同时分别采用静态抗渣和回转抗渣试验对抗渣性能进行评价。结果表明:1)与不加氮化硅铁的常规铁沟浇注料相比,添加氮化硅铁的铁沟浇注料的常温强度略低,但是同样具备良好的施工性能和足够的脱模强度;2)添加氮化硅铁的铁沟浇注料具有较高的高温抗折强度和高温抗氧化性能;3)添加氮化硅铁的铁沟浇注料具有良好的静态抗渣能力,但是在强氧化环境和热态冲蚀同时作用的铁沟部位,不建议使用含氮化硅铁的Al2O3-SiC-C材料。     

影响Al2O3-SiC-C质铁沟浇注料使用寿命的因素及改进措施

简要介绍了Al2O3-SiC-C质浇注料的现状与组成,分析了Al2O3-SiC-C质浇注料作为铁沟内衬用材料存在的主要损毁因素,系统总结了改进并提高Al2O3-SiC-C质浇注料性能的研究进展。     

Al2O3-MgAl2O4复相骨料对刚玉-尖晶石浇注料抗渣性能的影响

为研究Al₂O₃-MgAl₂O₄复相骨料对刚玉-尖晶石浇注料抗渣性能的影响,在基质中添加与不添加尖晶石细粉的2种情况下,分别以板状刚玉骨料和Al₂O₃-MgAl₂O₄复相骨料制备了刚玉-尖晶石浇注料。先利用FactSage反应热力学软件计算了1 600℃时板状刚玉和Al₂O₃-MgAl₂O₄复相骨料与熔渣之间的反应热力学,并采用浸泡法研究了2种骨料的抗渣性能,再采用静态坩埚法研究了2种骨料对浇注料抗渣性能的影响。结果表明：与板状刚玉骨料相比,Al₂O₃-MgAl₂O₄复相骨料侵蚀层中的裂纹细而少,遭受熔渣侵蚀后不易剥落,其过渡层中既有CA₆相也有尖晶石相,而且尖晶石相中固溶有Fe、Mn元素,该骨料不仅通过形成CA     

改性石墨对Al2O3-SiC-C质铁沟浇注料性能的影响

为了解决鳞片石墨因密度小、润湿性差和分散困难而难以在浇注料中使用的问题,首先采用硅烷偶联剂KH-560对≤0.178和≤0.074 mm的鳞片石墨分别进行改性处理,得到两种粒度的改性石墨;然后在传统Al2O3-SiC-C质铁沟浇注料配方(w):电熔致密刚玉62%、SiC粉24%、α-Al2O3微粉5%、纯铝酸钙水泥4%、SiO2微粉3%、球状沥青(≤1 mm)2%的基础上,分别用0.5%(w)的改性前后的石墨等量取代球状沥青,以研究KH-560硅烷偶联剂改性鳞片石墨对Al2O3-SiC-C铁沟浇注料性能的影响。结果表明:与原石墨相比,改性后石墨的分散性明显改善,浇注料的需水量大幅降低,且加入≤0.178 mm改性石墨的试样分散效果较好;含石墨试样的常温物理性能均有所下降,但加入≤0.178 mm改性石墨的试样强度和体积密度都明显高于加入其他石墨的,仅略低于无石墨的;加入石墨的试样抗渣性能明显得到提高,且加入≤0.178 mm改性石墨试样的抗渣性能最佳。综合考虑浇注料的各项性能,认为经硅烷偶联剂改性的鳞片石墨可部分取代球状沥青,且最佳粒度为≤0.178 mm。     

复合抗氧化剂加入量对Al2O3-SiC-C浇注料性能的影响

以电熔棕刚玉为骨料,电熔棕刚玉粉、活性α-Al2O3微粉、黑碳化硅粉、球状沥青、SiO2微粉、纯铝酸钙水泥等为基质料,配以质量分数为2%、2.3%、2.6%、2.9%的复合抗氧化剂,搅拌均匀制备成Al2O3-SiC-C质浇注料。外加5%(w)的水搅拌3~5 min后,检测浇注料的流动性;经振动成型、养护、脱模、干燥后,于1 500℃空气气氛中热处理3 h,测定热处理后试样的质量损失率、体积密度、显气孔率、常温耐压强度、常温抗折强度和抗热震性。结果表明:随着复合抗氧化剂加入量(w)从2%增加到2.9%,浇注料的流动性变化不大并且保持较高的水平,显气孔率、体积密度和常温强度变化不大,质量损失率从1.14%减小到0.35%,氧化层厚度逐渐减小;复合抗氧化剂加入量为2.9%(w)的试样热震后耐压强度仍保持在70 MPa左右,具有较好的抗热震性。     

SiO2微粉加入量对Al2O3-SiC-C出铁沟浇注料性能的影响

采用高铝矾土(8～5 mm)、棕刚玉(8～5、5～3、3～1 mm)、SiC(≤1、≤0.044 mm)、致密刚玉(≤1、≤0.044 mm)为主要原料,固定SiO2微粉和白泥的总加入量(w)为2.5%,研究了SiO2微粉加入量(其质量分数0、1%、1.5%、2%、2.5%)对Al2O3-SiC-C浇注料性能的影响。结果表明:试样在1 100、1 500℃分别保温3 h处理后,随着SiO2微粉加入量的增加即白泥加入量的降低,其加热永久线变化逐渐减少,显气孔率呈现先增大后降低的趋势,体积密度的变化趋势与显气孔率的正好相反,常温抗折强度及高温(1 450℃0.5 h)抗折强度呈现先增大后降低的趋势;当SiO2微粉加入量(w)为1.5%时,试样热震后的残余强度最大,SiO2微粉加入量(w)为2%的试样的强度保持率最低;在SiO2微粉加入量(w)为2%时,材料的抗渣侵蚀性能最好,继续增大SiO2微粉含量,抗渣侵蚀性能下降。综合各方面的因素,SiO2微粉和白泥复合使用时,SiO2微粉加入量(w)为2%左右,白泥加入量(w)为0.5%左右时,Al2O3-SiC-C快干浇注料具有最佳的综合性能。根据试验结果制备的快干浇注料在莱钢750 m3单铁口高炉铁沟使用,在未经任何修补的情况,主沟一次通铁量达到14万t。     

改性多层石墨烯加入量对Al2O3-SiC-C浇注料性能的影响

为了将亲水性较差的多层石墨烯更好地利用在Al₂O₃-SiC-C质铁沟浇注料中，先使用硅溶胶对多层石墨烯进行改性，然后将其添加到Al₂O₃-SiC-C质铁沟浇注料中，主要研究了硅溶胶改性多层石墨烯添加量(外加质量分数分别为0、0.05%、0.1%、0.15%、0.2%)对Al₂O₃-SiC-C质铁沟浇注料的流动性、烧后线变化、显气孔率、常温强度和高温强度等性能的影响。结果表明：1)在加水量相同的情况下，浇注料的流动值随改性多层石墨烯加入量的增多而线性减小。2)随着改性多层石墨烯加入量的增加，烘干及不同温度热处理后浇注料的致密度、常温强度、高温强度都呈先增大后减小的变化趋势，并且都在加入0.1%(w)的改性多层石墨烯时达到最大。     

低掺量红柱石粉对Al2O3-SiC-C浇注料性能的影响

为了进一步提高Al₂O₃-SiC-C浇注料的性能,以棕刚玉、碳化硅、沥青、红柱石粉、α-Al₂O₃微粉、SiO₂微粉、Si粉、Al粉、Secar 71水泥为原料制备了Al₂O₃-SiC-C浇注料,研究了低掺量（质量分数分别为0、1%、2%、3%、5%）红柱石粉（≤0.055 mm）等量替代浇注料中的棕刚玉细粉对浇注料致密度、强度、抗热震性和抗氧化性等的影响。结果表明：随着红柱石粉添加量的增大,烧后试样的显气孔率和体积密度减小,常温抗折强度、高温抗折强度、抗热震性和抗氧化性均增大。     

粒度组成对Al2O3-SiC-C浇注料气孔特性的影响

以电熔刚玉(8～5、5～3、3～1、≤1、<0.088 mm)、碳化硅(≤1 mm)、球状沥青(1～0.5 mm)、硅粉(<0.088 mm)、SiO2微粉、Al2O3微粉为原料,铝酸钙水泥为结合剂,通过改变粒度分布系数q(分别为0.21、0.22、0.23、0.24、0.25),制备了不同粒度组成的Al2O3-SiC-C浇注料,并研究了q对110℃24 h烘干和1 450℃3 h埋炭烧后浇注料试样显气孔率、透气度和孔径分布的影响。结果表明:当q由0.21增大到0.25时,烘干和烧后浇注料试样的显气孔率和透气度均先减小后增大,当q=0.23时显气孔率最小,而q=0.22时透气度最小;烘干后试样的平均孔径随q的增大而增大,而烧后试样的平均孔径却没有明显的规律;对于烘干和烧后试样的孔径分布而言,当q为0.21、0.22及0.25时具有明显的离散性,而当q为0.23和0.24特别是q=0.23时,则孔径趋于集中连续分布。     

分散剂对Al2O3-SiC-C系超低水泥浇注料自流性的影响

研究了几种分散剂对Al2O3-SiC-C系超低水泥高铝浇注料自流性的影响。根据表观黏度、基质的pH值和浇注料的自流值来评价不同分散剂对高铝浇注料性能的影响。研究表明,在Al2O3-SiC-C系浇注料中,加入0.06%聚丙烯酸钠,浇注料的流动性最好。     

粒度组成和减水剂对Al2O3-SiC-C质浇注料流动性的影响

以致密刚玉(8～5、5～3、3～1 mm)、电熔白刚玉(1～0.088、≤0.088 mm)、SiC(1～0.088、≤0.088mm)、CA-80水泥、球状沥青等为主要原料,利用正交试验法研究了粒度组成(q值分别为0.21、0.22、0.23、0.24、0.25)、聚丙烯酸钠(PAAS)的加入量(质量分数分别为0.025%、0.05%、0.075%、0.1%)、三聚磷酸钠(STPP)加入量(质量分数分别为0.025%、0.05%、0.075%、0.1%)、萘系磺酸盐甲醛缩合物(FDN)加入量(质量分数分别为0.025%、0.05%、0.075%、0.1%)4个因素对Al2O3-SiC-C质浇注料流动性的影响。结果表明:4个因素对Al2O3-SiC-C质浇注料的流动性影响次序为:PAAS加入量>STPP加入量>q值>FDN加入量;当PAAS加入量(w)为0.05%,STPP加入量(w)为0.025%,FDN加入量(w)为0.1%,q值取0.24时,Al2O3-SiC-C浇注料的流动性最佳,流动值达到221 mm。     

复合抗氧化剂对Al2O3-SiC-C砖性能的影响

以均化矾土、板状刚玉、碳化硅、石墨为主要原料,利用酚醛树脂作为结合剂,研究了复合抗氧化剂(硅粉、铝粉、碳化硼)的引入形式及加入量对Al2O3-SiC-C砖的性能影响.结果表明:添加复合抗氧化剂可提高Al2O3-SiC-C砖的高温抗折强度,随铝含量的增加,对提高高温抗折强度的提高越明显;抗氧化效果从强到弱依次为:添加碳化硼的复合抗氧化剂>复合铝硅抗氧化剂>金属铝>金属硅;在复合抗氧化剂中引入碳化硼能够有效的提高Al2O3-SiC-C砖的抗渣侵蚀性能及热震稳定性.     

不锈钢冶炼用铁水包Al2O3-SiC-C内衬砖的性能与侵蚀机理

铁水包内衬材料长期服役于间隔周期较长的高、低温交替环境,极易发生剥落与侵蚀损毁。为了探索影响铁水包内衬材料使用寿命的主要因素,对市面上四种铁水包Al₂O₃-SiC-C内衬砖的化学成分、物相组成、物理性能和微观结构进行了分析,并以高炉渣为侵蚀介质,重点研究了不锈钢冶炼用铁水包Al₂O₃-SiC-C内衬砖的侵蚀机理。结果表明:铁水包Al₂O₃-SiC-C内衬砖中Al₂O₃含量越高,高温下制品的液相量越低,越有利于提高耐火砖的高温力学性能;随着含碳量的增加,铁水包Al₂O₃-SiC-C内衬砖的抗渣性得到明显改善,但抗氧化性及高温抗折强度呈下降趋势;高炉渣中CaO、MgO向耐火砖中渗透,与耐火砖中的Al₂O₃、SiO₂发生反应形成高熔点的镁铝尖晶石及低熔点的钙长石等,生成的低熔相会加剧耐火砖的侵蚀。     

Al2O3-3Al2O3·2SiO2-ZrO2耐火材料的相组成

Al2O3-SiO2-ZrO2系耐火材料应用范围广,特别被用作陶瓷辊,具有力学强度高、抗热震性能优良、耐碱类化合物侵蚀和高温蠕变率低的特性。Al2O3-SiO2-ZrO2系耐火材料性能很大程度上取决于其结晶相和玻璃相的总量和化学成分,采用定量XRPD和XRF研究了原料中Al2O3/SiO2比和氧化铝颗粒尺寸分布对结晶相和玻璃相的总量及其化学成分的影响。耐火材料由莫来石、刚玉、ZrO2的多晶体和总量各异的玻璃相组成。莫来石含量及其晶胞参数和成分随烧成温度改变,但主要受原料中Al2O3/SiO2比的影响。     

蜡石粒度组成对铁水包用ASC材料性能的影响

在铁水包用常规Al2O3-SiC-C砖的配料组成中引入不同粒度组成的蜡石,研究了蜡石粒度组成对Al2O3-SiC-C材料加热永久线变化率、显气孔率、体积密度、耐压强度、抗氧化性和抗渣性的影响。结果表明:随着处理温度的升高,各试样的显气孔率先增大后减小,体积密度减小;随着所添加蜡石粒度的减小,试样在1 000和1 400℃埋炭热处理后的永久线变化率减小,常温耐压强度增大,1 400℃时的抗氧化性增强,但1 500℃时的抗侵蚀性降低。     

Mg粉对Al2O3-C滑板材料性能的影响

以板状刚玉、α-Al₂O₃微粉、鳞片石墨和Mg粉为原料,以酚醛树脂为结合剂,制备了添加Mg粉的Al₂O₃-C材料,研究了不同温度埋炭处理后（600～1 400℃）Mg粉对不烧Al₂O₃-C材料性能的影响。结果表明：金属Mg活性高,Mg在600℃即可与O₂、CO或CO₂反应生成MgO陶瓷相,保护树脂碳不被氧化,且原位形成的MgO陶瓷相形成了紧密结合,产生强化作用,使不烧Al₂O₃-C材料的中低温强度提高;在1 000～1400℃,MgO和Al₂O₃生成MgAl₂O₄,且MgAl₂O₄的晶粒尺寸和生成量随着温度的升高而增加,对材料有增强作用;但1 400℃烧后试样的强度明显下降,这是由于生成MgAl₂O₄