钢包渣对轻质方镁石–镁铝尖晶石耐火材料的侵蚀机理

采用多孔方镁石–镁铝尖晶石陶瓷骨料、镁铝尖晶石细粉、镁砂细粉和刚玉细粉等原料制备了尖晶石细粉含量不同的轻质方镁石–尖晶石耐火材料。以钢包渣为侵蚀介质、采用静态坩埚法对材料进行了侵蚀实验,并借助扫描电子显微镜、能谱仪和Fact Sage?热化学软件研究了镁铝尖晶石细粉含量对轻质材料抗渣性能的影响。结果表明:镁铝尖晶石比方镁石具有更强的固溶Fe_2O_3和MnO的能力,能通过吸收渗透渣中Fe_2O_3和MnO增加渗透渣黏度,且当尖晶石细粉含量从0%(质量分数)逐步增大到26.5%时,材料气孔的平均孔径逐渐减小,这些有利于提高抗渣渗透性能;尽管镁铝尖晶石比方镁石更易于溶入钢包渣,但因增加尖晶石含量增强的抗渗透能力,减小了材料与渣的接触面积,减缓了尖晶石向渣中的溶解速率,进而提高了材料的抗渣侵蚀性能。随着尖晶石细粉含量从0%、8.5%、16.3%逐步增加到26.5%,轻质方镁石–尖晶石耐火材料的抗渣性能也逐步提高。     

方镁石–铁铝尖晶石材料与水泥熟料间的作用行为

方镁石–铁铝尖晶石耐火材料在水泥回转窑烧成带取得良好使用效果,这与其高温下同水泥熟料之间的反应行为密不可分。利用扫描电子显微镜、X射线衍射仪与Factsage模拟等手段研究了镁砂和铁铝尖晶石颗粒以及方镁石–铁铝尖晶石砖高温下与水泥熟料的作用行为。结果表明：镁砂具有优异的抗水泥熟料侵蚀性能,铁铝尖晶石与水泥熟料高温反应生成大量高温液相,并逐渐被蚕蚀。对于方镁石–铁铝尖晶石砖,方镁石物相和铁铝尖晶石颗粒高温下抵抗水泥熟料侵蚀表现出协同作用。以方镁石为主晶相的基质与水泥物料反应生成高熔点物相,在晶界相内形成骨架结构,提高了晶界相的高温粘度,促进了水泥熟料与耐火材料的结合。同时,铁铝尖晶石与方镁石之间的离子交换促进了铁铝尖晶石颗粒与方镁石基质的结合,抑制了高温下与水泥物料反应时长石类低熔点相的产生,提高了铁铝尖晶石的高温稳定性,有利于该类耐火砖在烧成带使用时窑皮的稳定。     

轻质氧化镁含量对方镁石-镁铝尖晶石砖性能的影响

以不同粒径的烧结镁砂、电熔镁铝尖晶石、镁铝尖晶石空心球为起始原料,采用固相烧结法制备了方镁石-镁铝尖晶石砖。通过X射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)表征试样的物相组成和微观结构,利用阿基米德排水法测试试样的体积密度和显气孔率,研究轻质氧化镁含量和烧结温度对方镁石-镁铝尖晶石砖性能的影响。结果表明,随轻质氧化镁含量的增加,方镁石-镁铝尖晶石砖显气孔率呈增加趋势,而体积密度变化不明显,试样表现出优异的力学性能。当轻质氧化镁含量为25%(质量分数)时,方镁石-镁铝尖晶石砖的抗折强度最大为9.56 MPa,热导率最低为1.92 W·m^-1·K^-1。显微结构表明骨料和基质结合良好,并能形成微孔状通道。利用其特殊的微孔结构,提高了试样的力学性能和耐腐蚀性,进一步保护方镁石-镁铝尖晶石砖免受碱侵蚀。     

Cr_2O_3对方镁石－尖晶石耐火材料抗渣性的影响

采用电熔镁砂及预合成电熔ＭＡ砂为原料，在高温下烧成方镁石－尖晶石试样，当加入少量铬矿时可提高其热震稳定性及抗渣性。用坩埚法作富ＣａＯ转炉渣对方镁石－尖晶石系耐火材料的侵蚀试验后，采用ＸＲＤ、ＳＥＭ、ＥＤＡＸ、岩相分析等方法分析Ｃｒ_２Ｏ_３对方镁石－尖晶石耐火材料抗渣性的影响。     

多孔球形莫来石基浇注料的制备及性能研究

为制备保温性能及机械性能均较优异的高温窑炉用隔热耐火材料,以多孔球形莫来石、矾土细粉、α-Al₂O₃微粉、硅微粉和Secar71水泥为主要原料,制备了多孔球形莫来石基浇注料,研究了矾土细粉掺量对多孔球形莫来石基浇注料机械性能、导热系数、抗侵蚀性能及热震稳定性的影响。结果表明,改变矾土细粉的掺量,可使多孔球形莫来石基浇注料在保持较高机械性能的基础上提高保温性、热震稳定性和抗侵蚀性能。随着矾土细粉掺量的增加,多孔球形莫来石基浇注料的机械性能变化不大,但导热系数小幅降低,抗侵蚀性能出现较大差异,热震稳定性先提高后降低。当矾土细粉掺量为28%(质量分数)时,多孔球形莫来石基浇注料的机械性能、热震稳定性及抗侵蚀性能良好,在1 000 ℃时导热系数为0.905 W·m^-1·K^-1。多孔球形莫来石基浇注料的导热系数低于中间包和钢包永久层用高铝浇注料,可替代中间包、钢包永久层用高铝浇注料以减少热损失。     

水泥回转窑用碱性耐火材料显微结构的控制

根据显微结构特征分析研究了水泥回转窑用无铬碱性耐火材料的性能和发展。这些氧化镁基或白云石基材料,引入低膨胀性且抗侵蚀的加入物改善其显微结构。镁铝尖晶石砖是从直接加入粒状氧化铝、烧成过程中生成原生尖晶石,到直接加入预合成的尖晶石,发展至细粒晶型尖晶石再增强的含电熔尖晶石镁质砖;白云石砖以其良好的对水泥熟料的粘着性而被广泛用于水泥回转窑烧结带,加入氧化镁粉和氧化锆改善其基质增强了抗侵蚀性及抗热震稳定性;新发展的氧化镁-铁铝尖晶石和氧化镁-锰铝尖晶石耐火材料以其优越的柔性而被用于轮箍部位。     

烧结刚玉骨料致密度对刚玉-尖晶石浇注料性能的影响

为了研究烧结刚玉骨料致密度对刚玉-尖晶石浇注料性能的影响,首先以工业Al₂O₃粉为原料制备不同致密度的烧结刚玉;然后以不同致密度的烧结刚玉为骨料制备刚玉-尖晶石浇注料,并研究了刚玉-尖晶石浇注料的致密度、强度、抗热震性和抗渣性等性能。结果发现：1)随着工业氧化铝粉成球坯体致密度的增大,制成的烧结刚玉的致密度和晶粒尺寸逐渐增大。2)随着烧结刚玉骨料致密度的增大,刚玉-尖晶石浇注料的需水性减小;烧后浇注料的致密度和常温强度增大,抗热震性变差。抗渣侵蚀性除采用体积密度为3.45 g·cm^-3的烧结刚玉骨料的浇注料明显较差外,其他浇注料的差别不大。3)综合考虑,烧结刚玉骨料的体积密度以3.51～3.55 g·cm^-3为佳。因此,不能片面地认为烧结刚玉的体积密度越大越好;过高的体积密度会导致耐火材料抗热震性能变差,并增加耐火材料单重。     

方镁石-尖晶石砖的研制及应用

采用优质镁砂、合成尖晶石砂研制生产方镁石一尖晶石砖,微观结构分析及抗碱侵蚀等性能试验表明,制品具有抗热震、抗侵蚀、耐磨损及附着性强等特点,用于Ф4×60m日产2000t新型干法水泥窑过渡带、烧成带,取得了良好的使用效果.     

含锆复合相结合镁砖的研究

以电熔镁砂、烧结镁砂、锆英砂、自制添加剂、结合剂为基本原料，通过合理级配、高温烧结研制了适用于水泥窑、玻璃窑的新型含锆复合相结合镁质耐火材料。该材料由方镁石、镁铝尖晶石、镁橄榄石、二氧化锆以及含二氧化锆的复合相组成。材料的荷重软化温度T0.6＞1600℃、热震稳定性（1100℃-水冷）＞5次、抗玻璃液碱蒸汽侵蚀试验（ASTM-987-83）判为二级、抗水泥熟料液相侵蚀、有优异的挂窑皮特征。该材料已分别在浮法窑、垂直引上窑、新型大中型干法窑上进行应用试验，取得了良好效果。     

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     

水泥窑用方镁石－尖晶石砖

采用优质镁砂、尖晶石政研制生产出方镁石－尖晶石砖。微观结构分析及抗碱侵蚀性能试验表明，该砖具有耐侵蚀、抗热震、耐磨损、附着性好等优异性能。用于４ｍ×６０ｍ大型干法水泥窑，其使用寿命达到８个月，侵蚀速率为６．９ｍｍ／ｋｈ。     

钢包内衬用氧化铝-氧化镁-石墨耐火材料的主要特性

研究了在几个CaO/SiO2比的炉渣作用下,含有不同骨料的树脂结合氧化铝-氧化镁-石墨耐火材料的抗侵蚀性能。采用旋转法抗渣实验是在实验室完成的。对氧化铝/碳的比率及氧化镁和二氧化硅含量对耐火材料的抗侵蚀性能作了具体的评估。结果表明,提高耐火材料Al2O3/SiO2比(A/S)和选择合适的Al2O3/C比(A/C)时,能够提高抗渣性。     

碳化硅对低水泥结合氧化铝空心球浇注料性能的影响

以3种粒度级别的氧化铝和氧化铝微粉为原料,以铝酸钙水泥为结合剂,采用振动浇注成型的方法制备了低水泥结合氧化铝空心球浇注料。利用耐火材料检测设备和扫描电子显微镜(SEM)研究了加入碳化硅对低水泥氧化铝空心球浇注料性能及微观结构的影响。研究结果表明,适量加入碳化硅对提高该种浇注料的体积密度、常温耐压强度和热震稳定性有利。     

方镁石-尖晶石耐火材料的抗铜锍侵蚀性研究

采用静态坩埚法研究了不合添加剂以及添加TiO2或ZrO2的方镁石-尖晶石耐火材料于不同温度下的抗铜锍侵蚀性,并与电熔再结合镁铬砖进行了对比.借助SEM和EDAX分析了铜锍侵蚀后方镁石-尖晶石材料的显微结构及各层带的化学组成变化.结果表明:(1)方镁石-尖晶石耐火材料与铜锍反应很微弱,反应层厚度均低于1 mm,铜锍对方镁石-尖晶石耐火材料的侵蚀主要表现为渗透,且渗透深度随温度的升高而增大,当温度超过1 200℃后,铜锍渗透深度急剧增大.(2)添加适量TiO2可提高方镁石-尖晶石耐火材料的抗铜锍渗透性,甚至优于镁铬砖的,TiO2的适宜加入量为2%;ZrO2的引入不能明显改善方镁石-尖晶石耐火材料的抗铜锍渗透性.(3)SEM和EDAX分析显示,铜锍中Cu2S的渗透能力较强,FeS的次之.     

氧化锆对刚玉-尖晶石浇注料热震稳定性的影响

以刚玉、尖晶石、纯铝酸钙水泥和氧化铝微粉为主原料 ,研究了氧化锆对刚玉 -尖晶石浇注料热震稳定性的影响 ,并采用X射线衍射和扫描电镜分析了试样的相组成和显微结构。结果表明 :加入约 3%的氧化锆可以大幅度提高刚玉 -尖晶石浇注料的热震稳定性 ,但过多的氧化锆对刚玉 -尖晶石浇注料的热震稳定性不利 ;含锆刚玉 -尖晶石浇注料热震稳定性提高的机理为微裂纹增韧。     

熔铸锆铬刚玉耐火材料抗硼硅酸盐熔体的侵蚀行为

Al₂O₃–ZrO₂–Cr₂O₃–SiO₂(AZCS)材料是一种新型熔铸耐火材料，该材料在高温、高侵蚀性条件下的抗侵蚀性能优于其他类型的电熔耐火材料。为了研究该材料对硼硅酸盐玻璃熔体的抗侵蚀行为，利用含B₂O₃质量分数约12%的硼硅酸盐玻璃固化体对AZCS材料在1 500℃条件下进行侵蚀试验。结果表明：AZCS材料在侵蚀后，按照侵蚀程度可划分为变质层、过渡层、中心层。中心层变化很小，该层仍存在大量的铝–铬固溶体和斜锆石相，只有少量新形成的镁铝尖晶石相；渗入材料的MgO与固溶体反应，在原位形成镁铝尖晶石，并部分取代原有位置上的铝–铬固溶体。在过渡层中镁铝尖晶石形成的量达到最大，铝–铬固溶体溶解消失，该层存在的相为镁铝尖晶石相与斜锆石相；在变质层中基本只存在未被溶解的Cr₂O₃相，Cr₂O₃结构松散，呈蠕虫状形貌，铝–铬固溶体、斜...     

MA/CA2复相材料与水泥熟料反应特性研究

随着“铬公害”问题的提出,“无铬化”成为了水泥回转窑烧成带用耐火材料的热点.镁尖晶石砖具有良好的热震稳定性和抗碱、氯、硫侵蚀性等优点,是无铬碱性耐火材料发展的趋势之一,但是其在使用过程中存在粘挂窑皮性能较差的问题.本研究采用自制的MA/CA2复相材料来提高尖晶石粘附水泥熟料能力,通过X射线衍射分析以及扫描电镜分析研究了钙-尖晶石复相材料的性能与显微特征结构及其与水泥熟料高温下反应机理,研究表明MA/CA2复相材料中二铝酸钙能优先于镁铝尖晶石与水泥熟料中组分发生反应,生成钙铝黄长石和铝酸一钙等具有较高熔点物相,在熟料与复相材料之间形成致密反应烧结层,抑制水泥熟料的化学侵蚀与液相渗透,减小MA与水泥熟料的反应程度,提高了MA/CA2复相材料的残余强度.     

微孔镁尖晶石碳耐火材料的抗渣性能研究

以方镁石-尖晶石微孔陶瓷、电熔镁砂为骨料,以电熔镁砂细粉、鳞片石墨、金属铝粉为基质材料,以酚醛树脂为结合剂制备了含微孔陶瓷骨料的镁尖晶石碳试样.采用感应炉浸渍法对试样进行了抗渣试验,并对渣蚀后的试样进行了SEM和EDAX分析.结果发现:熔渣和熔钢冲刷是损毁的主要原因,熔损并不显著.显微结构分析表明,在侵蚀层和原质层之间可以发现MgO致密层的形成,MgO致密层的形成可抑制渣对试样进一步的侵蚀和渗透.渣对MSO颗粒的侵蚀主要是FeO和MnO等在方镁石中的固溶,导致MgO颗粒出现结构剥落;方镁石-尖晶石微孔陶瓷骨料的蚀损主要是尖晶石被渣中的CaO和SiO2所侵蚀,而渣对微孔骨料渗透并不严重.     

不同结合系统刚玉-方镁石-尖晶石浇注料的性能

对比研究了水泥结合和水合氧化铝结合的刚玉 -方镁石 -尖晶石浇注料的性能。结果表明 :二者相比 ,水合氧化铝结合浇注料的需水量较大 ,流动性较差 ,烧结致密化温度高 ,在 1 5 5 0℃下烧结后的强度和致密度低 ,但其抗热震性能及抗渣性能较好。     

尖晶石组成和含量对RH浸渍管用方镁石-尖晶石质耐火材料性能的影响

为了研究不同尖晶石组成和含量对RH浸渍管用方镁石-尖晶石质耐火材料性能的影响,以高纯烧结镁砂、电熔镁砂、三种预合成烧结镁铝尖晶石(Al2O3的质量分数分别为50%、66%和78%)为原料制备了方镁石-尖晶石耐火材料试样。研究表明:1)加入尖晶石会降低试样的力学性能和热膨胀系数,但可显著提高试样的抗热震性;2)由于原位生成尖晶石的影响,当加入富铝尖晶石时试样的力学性能和热膨胀系数下降,抗热震性提高;3)加入的尖晶石种类和含量不同,试样的断裂机制有所不同,随着尖晶石加入量的增加以及由富镁尖晶石转变为富铝尖晶石,试样由穿晶断裂转变为沿晶断裂。综合考虑,选择富镁尖晶石且尖晶石加入量(w)为16%~18%时,试样的综合性能较优。