硅粉对硅溶胶结合Al_2O_3-SiC-C浇注料性能的影响

以特级矾土熟料(5~3、3~1 mm)、棕刚玉(≤1 mm)、SiC(≤1 mm)、球状沥青(1~0.5 mm)、电熔白刚玉(≤0.074 mm)、活性α-Al2O3微粉、SiO2微粉、硅粉(d50=20.81μm)为原料制备Al2O3-SiC-C浇注料,分别以质量分数为0、1%、2%、3%、4%、5%和6%的硅粉等量替代白刚玉粉,研究了硅粉对浇注料常温物理性能和抗氧化性能的影响,并采用Factsage、SEM和EPMA等手段对试样进行热力学分析和显微结构分析。结果表明:1)随着硅粉含量的增加,试样的显气孔率逐渐降低,体积密度先增大后减小,常温强度明显提高。2)硅粉可以提高浇注料的抗氧化性能,在硅粉加入量为4%(w)时,其抗氧化性能最好。3)抗氧化试验后,试样边缘部位原位反应生成的莫来石堵塞了气孔,使得试样边缘结构致密;试样过渡区域有少量的莫来石和SiO2生成,封闭了表面的气孔,进一步阻止了氧气的进入;试样中心区域有少量晶须状的SiC生成,填充在骨架结构中,起强化增韧的作用。     

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。     

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。     

硅溶胶结合Al2O3-SiC-C浇注料的抗侵蚀性能

以致密刚玉、碳化硅、炭素材料、氧化铝微粉、刚玉微粉等为原料,以硅溶胶为结合剂制备了Al2O3-SiC-C浇注料,与高炉出铁场应用的主沟铁线料、渣线料以及脱Si用摆动流嘴料对比进行了抗高炉水渣、脱Si渣和脱P渣侵蚀试验研究,侵蚀试验采用静态坩埚法(氧化气氛,1450℃3h)和动态旋转法(1500℃,转速为60r.min-1,试验旋转时间10min)两种方法进行。另外,对所研制的浇注料又进行了静态坩埚强化侵蚀试验:1500℃3h抗渣侵蚀试验和2次1450℃3h抗渣侵蚀试验。结果表明:所研制的硅溶胶结合Al2O3-SiC-C浇注料对3种渣的抗侵蚀性能均比目前高炉出铁场使用的主沟铁线料、渣线料以及脱Si用摆动流嘴料要好;在3种铁水预处理渣中,脱Si渣和脱P渣对材料的侵蚀较严重。     

硅溶胶结合镁质耐火浇注料的显微结构和性能

不用添加其它结合剂,便实现了在碱性耐火浇注料中加入硅微粉生成镁橄榄石相。由于硅溶胶具有更高的干燥速度和烧结性,最近几年开始广泛使用硅溶胶。本文研究了在镁质耐火浇注料中用硅溶胶替换硅微粉后对镁橄榄石形成的影响。研究了不同温度下、不同硅溶胶含量的试样的物理性能。而且,用X射线衍射(XRD)和电子显微镜(SEM)分别检测了试样在1 000℃、1 200℃和1 400℃下烧成后的相变化和显微结构变化。结果表明,由于氧化镁与硅微粉和硅溶胶反应,干燥后试样中氢氧化镁和水合硅酸镁的生成加强了试样的结构强度,大约在1 000℃生成镁橄榄石,且随着温度的上升逐渐增加。同时,当增加硅溶胶含量时会生成发育更好的镁橄榄石。进一步研究发现了二氧化硅添加剂的种类对耐火浇注料试样性能的影响。在1 400℃时,硅微粉和硅溶胶同时存在(MS3C3试样)时比只添加硅微粉(MS试样)的力学强度更优良。     

Al_2O_3含量及热处理温度对Al_2O_3-SiO_2系浇注料抗铝液侵蚀性的影响

采用坩埚法和浸泡法研究了不同Al2O3含量(质量分数分别为80%~85%、65%~70%、40%~45%、25%~30%)及不同温度(分别为110、800、1100和1 400℃)热处理后的Al2O3-SiO2系浇注料的抗铝液侵蚀性,借助电镜和能谱分析研究了被850℃铝液侵蚀后试样的显微结构。结果表明:(1)随着Al2O3含量的增加,Al2O3-SiO2系浇注料的抗铝液侵蚀性增强;(2)在1 100℃热处理后,浇注料的抗铝液侵蚀性最差;(3)铝液渗入浇注料内部后,铝液中的Al和Mg与浇注料中的石英和莫来石相发生反应,将SiO2还原成Si,Al和Mg则氧化成Al2O3和MgO,MgO进而与Al2O3反应生成尖晶石,破坏试样的结构;(4)对于Al2O3含量较高的Al2O3-SiO2浇注料,尖晶石富集层较致密,可阻止铝液继续向浇注料内部渗透。     

锆英石对Al_2O_3 MgO系浇注料性能的影响

在Ａｌ２Ｏ３ＭｇＯ 系浇注料中,添加的锆英石在１３００ ℃时完全分解生成单斜ＺｒＯ２ 和无定形ＳｉＯ２ ,促进了试样的烧结,使试样在较低温度下可以获得较高的强度。锆英石在高温下分解时,产生的无定形ＳｉＯ２ 流出而在锆英石颗粒中留下空洞。产生的单斜ＺｒＯ２ 与尖晶石的热膨胀系数几乎相同,二者可形成高度的直接结合;而方镁石的热膨胀系数是它们的２ 倍,因此,在单斜ＺｒＯ２ 和方镁石之间、尖晶石和方镁石之间产生显微裂纹,提高了试样的热震稳定性。     

减水剂对超低水泥Al_2O_3－Cr_2O_3ZrO_2质浇注料流变性能的影响

对添加三种有机高分子减水剂和两种聚磷酸盐碱水剂的Ａｌ２Ｏ３－Ｃｒ２Ｏ３－ＺｒＯ２质浇注料桨体与泥料流变参数进行对比。研究表明，在加有Ａｌ２Ｏ３、ＣｒＯ３超细粉，以纯铝酸钙水泥为结合剂的浇注料中，有机减水剂的作用效果更为显著。对减水剂的作用机理和作用规律以及ξ电位，流变参数和流动值的关系作了探讨。     

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。     

蓝晶石对硅溶胶结合Al_2O_3-SiC-C浇注料性能的影响

为了提高Al2O3-Si C-C浇注料在高温使用过程中的体积稳定性,用蓝晶石粉部分替代Al2O3-Si C-C浇注料中的白刚玉粉,研究了蓝晶石加入量(质量分数分别为0、1%、2%、3%、4%、5%和6%)对浇注料经烘干和1 400℃保温3 h热处理后物理性能的影响。结果表明:随着蓝晶石加入量的增加,试样经1 400℃保温3 h热处理后由微收缩逐渐变为微膨胀,体积稳定性以蓝晶石加入量为5%(w)时为最好。经110℃烘24 h后试样的显气孔率、常温耐压强度和常温抗折强度变化都很小,体积密度基本上呈降低趋势;经1 400℃保温3 h热处理后试样的显气孔率基本上呈先升高后降低的变化趋势,体积密度则呈相反的变化趋势,并且均以蓝晶石加入量3%(w)为拐点;常温耐压强度和常温抗折强度略有降低,但降低幅度很小。同一配比的试样,1 400℃保温3 h热处理后的体积密度、显气孔率、常温耐压强度、常温抗折强度均比经110℃烘24 h后的高。XRD、SEM和EDS分析表明,蓝晶石发生了一次莫来石化反应而产生体积膨胀,有效缓解了试样的烧结收缩,使试样具有较好的体积稳定性。     

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。     

MgO/Al_2O_3比对铝镁浇注料性能的影响

以一级高铝矾土熟料、中档轻烧镁砂和Al2 O3超微粉等为主要原料 ,研究了MgO/Al2 O3比对铝镁浇注料性能的影响。结果表明 :当MgO/Al2 O3比接近于镁铝尖晶石的理论组成时 ,浇注料试样的综合性能较好     

铝酸盐水泥对硅溶胶结合刚玉质浇注料结构与性能的影响

结合铝酸盐水泥与硅溶胶各自的优势来改善浇注料的力学性能是一种既廉价又简便的优化策略。以棕刚玉、致密刚玉等为主要原料,硅溶胶和铝酸盐水泥为结合剂,制备了刚玉质浇注料,研究了铝酸盐水泥加入量(加入质量分数分别为0、1%、2%、3%和4%)对硅溶胶结合刚玉质浇注料的影响。结果表明,铝酸盐水泥水化促进了硅溶胶的凝聚缩合反应,同时形成Si—O—Ca、Si—O—Al化学键,加快形成稳定的三维网络结构。随着铝酸盐水泥加入量的增加,试样经110℃养护后的常温强度增大,经1 100、1 400℃热处理后的常温强度先升高后降低,经1 400℃热处理后的高温抗折强度迅速下降,热震后的常温抗折强度先升高后小幅下降,强度保持率则逐渐增加。添加1%(w)铝酸盐水泥的硅溶胶结合浇注料试样的综合性能最佳。     

造粒石墨加入量对Al_2O_3-SiC-C质浇注料性能的影响

以粒度为8~5、5~3、3~1 mm的电熔棕刚玉,粒度为≤1、0.045 mm的电熔致密刚玉,以及粒度为≤1、0.064 mm的SiC为主要原料,按骨料与基质料的质量比为71 29,复合加入2%(w)的硅粉和0.4%(w)的B4C为抗氧化剂,以w(C)≈35%的造粒石墨为碳源,并改变其加入量,制备了w(C)=0、2%、4%和6%的Al2O3-SiC-C质浇注料。研究造粒石墨加入量对浇注料物理性能、抗氧化性、抗渣性和抗热震性的影响。结果表明:随着造粒石墨加入量的增加,浇注料加水量增加,体积密度和强度降低,抗热震性提高;w(C)=4%时浇注料的抗氧化性最好;造粒石墨加入量的增加有助于提高浇注料的抗渣渗透性,抗侵蚀性也有所改善。     

钢包用高性能Al_2O_3-MgO质浇注料

开发了低水分的高性能Al2O3-MgO质浇注料,工业炉应用中确认了渣浸透厚度变薄,损耗速度降低的效果。     

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。     

添加Al_2O_3-MA复合微粉对铝镁质浇注料性能的影响

为了探究Al_2O_3-MA复合微粉的加入对铝镁质浇注料性能的影响,对比加入不同量的(加入质量分数分别为2.5%和5%)Al_2O_3-MA复合微粉(Al_2O_3与MA的质量比为3 2,d50=2.49μm)的试样与不加复合微粉的参比试样在不同温度(1 150~1 450℃)热处理后的性能,并分析试样的物相组成和显微结构。结果表明:加入Al_2O_3-MA复合微粉有利于CA6的形成,降低了CA6的初始形成温度。从显微结构看,随着Al_2O_3-MA复合微粉加入量的增大,片状CA6的生长受到了限制。镁铝尖晶石(220)、(400)与(440)晶面衍射峰强度比值随试样处理温度的变化表明,Al_2O_3-MA复合微粉的加入能够促进尖晶石的反转。另外,Al_2O_3-MA复合微粉会导致试样加热永久线变化率和显气孔率增大,但烧后试样的强度呈现非单调变化。     

减水剂对超低水泥Al_2O_3－Cr_2O_3－ZrO_2质浇注料物理性能的影响

对添加三种有机减水剂和两种聚磷酸盐减水剂的Ａｌ２Ｏ３－Ｃｒ２Ｏ３－ＺｒＯ２质浇注料的常温物理性能、热态强度进行了对比，并用扫描电镜（ＳＥＭ）观察了其显微结构。研究表明：对于加有Ａｌ２Ｏ３、Ｃｒ２Ｏ３超细粉，以纯铝酸钙为结合剂的浇注料，有机减水剂更能显著地提高其常温物理性能和高温机械性能，并改善其显微结构。     

硅溶胶浸渍硅莫砖再生骨料对Al2O3-SiC-C浇注料性能的影响

用硅溶胶对硅莫砖再生骨料进行浸渍处理,研究了硅溶胶含量(质量分数)对骨料性能的影响.用扫描电子显微镜和能谱仪对浸渍后硅莫砖骨料的显微结构进行表征.通过水润湿角测试判断硅莫砖骨料的水润湿性.结果表明:骨料经浸渍处理后,吸水率从6.9％降低到2.6％.骨料的水润湿性有了较大的改善,水润湿角从55°降低到7°.将浸渍后的硅莫...     

骨料粒度级配对Al_2O_3-SiC自流浇注料流动性和流变特性的影响

为了进一步研究骨料的粒度级配对Al_2O_3-SiC自流浇注料流动性能和流变特性的影响,通过正交试验法研究了5~3、3~1和≤1 mm的棕刚玉骨料的粒度级配对浇注料的自流值、相对塑性黏度和相对屈服应力的影响。结果表明:1)试验浇注料的自流值和相对塑性黏度均随3种不同粒度棕刚玉骨料加入量的增加而减小,而棕刚玉骨料粒度对浇注料自流值和相对塑性黏度的影响程度则均随其粒度的减小而增大;2)试验浇注料的相对屈服应力随5~3 mm棕刚玉骨料加入量的增加略有减小,随着≤1 mm棕刚玉骨料加入量的增加略有增大,随着3~1 mm棕刚玉骨料加入量的增加变化不大,并且无规律;3)≤1 mm棕刚玉骨料对浇注料相对屈服应力的影响最大,其次为5~3 mm的,3~1 mm的影响最小。