养护时间对不同结合体系的刚玉基浇注料性能的影响

为了研究养护时间对不同结合体系的刚玉基浇注料性能的影响,以致密电熔刚玉颗粒(粒度有5~3、3~1、≤1 mm)、致密电熔刚玉细粉(粒度≤0.044 mm)、α-Al2O3微粉、硅灰、电熔镁砂细粉(粒度≤0.088 mm)、纯铝酸钙水泥以及工业纯高效分散剂三聚磷酸钠等为主要原料,设计了4种不同结合体系(分别为无水泥、超低水泥、低水泥和水泥结合)的刚玉基浇注料,主要研究了养护时间对浇注料脱模、烘干及分别在1 300和1 600℃煅烧3 h后的常温耐压强度和烧后线变化率的影响。结果表明:无水泥浇注料须养护1 d以上,超低水泥和低水泥浇注料需养护3 d以上才可获得较好的物理性能,水泥浇注料的最佳养护时间为3 d。     

六铝酸钙引入形式对刚玉-尖晶石浇注料性能的影响

为探究六铝酸钙在钢包浇注料中应用的可行性,以板状刚玉、电熔尖晶石、活性α-Al2O3微粉、预合成六铝酸钙及纯铝酸钙水泥为原料制备刚玉-尖晶石浇注料。在保证Ca O、Mg O、Al2O3成分一致的情况下向浇注料中通过两种方式引入六铝酸钙(直接加入预合成六铝酸钙,通过Secar 71水泥与活性α-Al2O3微粉高温煅烧时原位生成引入六铝酸钙),并研究了1 550℃保温3 h烧后试样的物相组成、显微结构和性能。结果表明:引入原位生成六铝酸钙的浇注料的高温性能与直接加入预合成六铝酸钙的浇注料相差不明显,引入预合成六铝酸钙的浇注料传热慢、保温性能好,但是抗剥落性有可能劣化。     

不同种类再生刚玉对刚玉浇注料性能的影响

分别以板状刚玉、钢包再生刚玉、精炼炉再生刚玉为骨料,以板刚玉(≤0.074 mm)α-Al2O3微粉(D50=1.8 μm)、纯铝酸钙水泥及外加剂等原料为基质制作刚玉浇注料,研究了不同种类再生刚玉对刚玉浇注料性能指标的影响.结果表明:钢包再生刚玉及精炼炉再生刚玉的加入,导致刚玉浇注料的气孔率增大,体积密度、常温强度减小,抗渣性下降等.     

β-SiAlON加入量对刚玉基超低水泥浇注料流变性的影响

以矾土基电熔刚玉为骨料,电熔白刚玉粉、αAl2O3微粉、SiO2微粉、纯铝酸钙水泥和矾土基β-SiAlON为基质,固定骨料和基质的质量比为68∶32,水泥加入量(质量分数,下同)2%,SiO2微粉和Al2O3微粉总加入量为8%,分别用0、4%、6%、8%和10%的β-SiAlON替代刚玉细粉,加水混匀后制成刚玉基超低水泥浇注料。用浇注料流变仪研究了βSiAlON加入量对此浇注料流变性(包括扭矩、流动阻力和粘度)的影响,结果表明:随βSiAlON加入量的增加,在变化的剪切速率下,刚玉基浇注料的扭矩、剪切粘度和流动阻力增加,流变性变差,自流浇注所需加水量增加,流动性降低。综合考虑,合适的β-SiAlON加入量为4%～6%。     

红柱石添加量对致密电熔刚玉浇注料高温性能的影响

本文以致密电熔刚玉、红柱石颗粒、红柱石细粉、活性α-Al2O3微粉、硅微粉为原料,纯铝酸钙水泥为结合剂,三聚磷酸钠为减水剂,制备了电熔刚玉浇注料,并研究红柱石颗粒及细粉加入量对致密电熔刚玉浇注料高温性能的影响.结果表明,红柱石反应生成的莫来石和二氧化硅玻璃相可以显著提高致密电熔刚玉浇注料的热震稳定性,红柱石添加量达到25％后,添加量的增加对试样热震稳定性的提高效果不明显.加入红柱石的致密电熔刚玉浇注料可以作为化铜感应炉的炉衬原料来提高炉子的使用寿命.     

纯铝酸钙水泥对刚玉-尖晶石浇注料性能的影响

以板状刚玉为骨料,电熔白刚玉、电熔尖晶石、Al2O3微粉和纯铝酸钙水泥(Secar71)为基质,研究了纯铝酸钙水泥加入量对刚玉-尖晶石浇注料常温性能、高温强度和抗热震性能的影响.用X射线衍射仪分析了材料的物相组成.结果表明: 随纯铝酸钙水泥加入的增加,烧后试样的抗折强度先增加后降低.1600 ℃烧后试样的热态强度在600～1000 ℃时变化不大,1000 ℃后快速下降.随纯铝酸钙水泥含量的增加,热震后试样的残余抗折强度和残余抗折强度保持率增加,抗热震性有所改善;纯铝酸钙水泥对浇注料的性能有显著的影响,主要与水泥中的CaO与Al2O3之间的反应产物有关.     

纳米CaCO_3对刚玉基浇注料强度及显微结构的影响

以电熔白刚玉颗粒及细粉、α-Al2O3微粉、水合氧化铝、纳米CaCO3或铝酸钙水泥为原料,研究了纳米CaCO3加入量对刚玉基浇注料矿相、强度和显微结构的影响,并与相同CaO含量的含铝酸钙水泥的浇注料进行了对比.结果表明:处理温度高于900℃时,含纳米CaCO3和含铝酸钙水泥的2种混合物的矿相相同,但新矿相的生成机理、形态及其分布状态不同;随处理温度的升高,水泥水化物脱水并且在其内部发生反应,生成铝酸钙系矿物,直到其自身Al2O3含量不足时(温度>1400℃后)才开始和周围的Al2O3反应,生成的CA6呈簇团状分布在浇注料中.纳米CaCO3在刚玉基浇注料中的变化过程为:800℃烧后纳米CaCO3分解成CaO,并与Al2O3反应生成无定形铝酸钙,产生原位结合;随温度升高,铝酸钙逐渐和更多的Al2O3反应,直到1600 ℃后完全生成板状CA6,并均匀分布在浇注料中.与铝酸钙水泥相比,由于纳米CaCO3粒度小,分散均匀度高且和Al2O3的反应机理不同,因而含纳米CaCO3的刚玉基浇注料具有较高的冷态和热态抗折强度,在800～1100℃之间更为显著.     

结合剂对刚玉-MgO浇注料性能的影响

以致密电熔刚玉、电熔镁砂为主要原料,选用铝酸钙水泥、硅微粉和ρ-Al2O3微粉为主要结合剂,采用电熔刚玉为骨料,固定骨料:基质=70:30(质量比),基质组成中固定电熔镁砂细粉、α-氧化铝微粉加入量均为6%不变,改变致密电熔刚玉细粉、铝酸钙水泥、硅微粉和ρ-Al2O3微粉的加入量,配制成3种结合系统的刚玉-MgO浇注料。铝酸钙水泥-硅微粉结合系统中硅微粉加入量固定为1%,铝酸钙水泥加入范围为0~15%;硅微粉结合系统中硅微粉的加入范围为0.3%~2.5%;ρ-Al2O3微粉-硅微粉结合系统中硅微粉加入量固定为0.3%,ρ-Al2O3微粉的加入范围为1%~10%。检测1000℃3h、1350℃3h、1600℃3h处理后试样的冷态耐压强度、体积密度、显气孔率、加热永久线变化率等物理指标和抗渣侵蚀和渗透性能,研究3种结合系统对刚玉-MgO浇注料的物理性能和抗渣性能的影响。试验结果表明:合理控制基质中结合剂的加入量可以获得综合物理性能优良的无水泥刚玉-MgO浇注料;硅微粉和ρ-Al2O3微粉-硅微粉结合刚玉-MgO浇注料的抗渣性能优于铝酸钙水泥-硅微粉结合刚玉-MgO浇注料。     

刚玉质自流浇注料流变性和流动性的关系

以电熔白刚玉、SiO2微粉、α-Al2O3微粉、纯铝酸钙水泥和Alphabond为原料配制刚玉质自流浇注料,用全组分浇注料流变仪和L型流动性测试装置,研究了不同种类和加入量的微粉(加入SiO2微粉质量分数6%～8%或α-Al2O3微粉质量分数1%～4%)、1%～4%的结合剂(纯铝酸钙水泥或Alphabond)对自流浇注料流变性和流动性的影响。结果表明:(1)随着SiO2微粉和α-Al2O3微粉加入量的增加,刚玉质自流浇注料的剪切扭矩和相对塑性黏度下降;自流值随SiO2微粉加入量的增多而增大。(2)水泥加入量的变化对刚玉质自流浇注料流变性和流动性的影响很小;随Alphabond加入量的增加,剪切扭矩和相对塑性黏度显著增大,而自流值呈增大的趋势。(3)刚玉质自流浇注料的流变性与流动性之间存在一定的关系:相对塑性黏度与自流时间T30有较好的线性相关性,而与自流值无明显关联。     

间歇式高温窑用氧化铝空心球预制块的性能及其应用

以氧化铝空心球、板状刚玉、白刚玉、α-Al2O3微粉、纯铝酸钙水泥为主要原料研制了氧化铝空心球浇注料,测试了浇注成型试样在不同温度热处理后的性能,并制成预制块在8 m3间歇式高温窑上局部应用试验。结果表明:研制的氧化铝空心球浇注料强度理想,在间歇式高温窑上的使用寿命长于氧化铝空心球砖。研制的氧化铝空心球浇注料还可以作为修补材料使用,修补后的寿命与砖砌全新窑衬相当。     

微粉对矾土基超低水泥浇注料性能的影响

以高铝矾土熟料为主原料 ,加入 2 %的铝酸钙水泥及总量为 6 %的Al2 O3 微粉和SiO2 微粉 ,配制了矾土基超低水泥浇注料 ,研究了微粉对浇注料的烧结性能、力学性能及热震稳定性的影响。结果表明 :(1 )SiO2 微粉对浇注料的促烧结作用优于Al2 O3 微粉。这是因为与Al2 O3 微粉相比 ,由气相沉积生成的SiO2微粉的粒度小 ,比表面积大 ,活性较高。 (2 )随着SiO2微粉加入量的增加 ,在 1 1 0 0℃和 1 4 0 0℃处理后的常温强度以及在 1 30 0℃和 1 4 0 0℃下的高温抗折强度和抗热震性明显提高。这是由于引入的SiO2 微粉在高温下与Al2 O3 反应生成的针状莫来石穿插进入刚玉骨架 ,起着明显的强化和韧化作用     

硅溶胶结合刚玉-莫来石浇注料的研制及应用

以电熔板状刚玉及莫来石为骨料,以白刚玉粉、α-Al2O3微粉及莫来石粉为细粉,研制了以硅溶胶为结合剂的刚玉-莫来石浇注料.该浇注料已成功应用于武钢铁厂风口处和烧结厂点火炉的炉项及侧墙,有效地简化了干燥和烘烤工艺,缩短了炉衬的烘烤时间.     

棕刚玉和矾土对Al_2O_3-SiO_2系无水泥浇注料结构和性能的影响

以棕刚玉和特级矾土为主要原料,以Al2O3微粉、SiO2微粉和纯铝酸钙水泥为结合体系,研究了棕刚玉和特级矾土加入量对Al2O3-SiO2系无水泥浇注料烘干及1 250℃3 h烧后性能的影响,并进行了显微结构分析和讨论。结果表明:在本试验条件下,Al2O3-SiO2系无水泥浇注料中特级矾土最佳加入质量分数为12.5%左右,1 250℃下的热态抗折强度可达22.1 MPa。Al2O3-SiO2系无水泥浇注料中莫来石的生成机制属于溶解-沉淀,且其热态抗折强度与原位莫来石生成情况密切相关。与棕刚玉相比,特级矾土更有利于莫来石的生成,故加入特级矾土更有利于提高无水泥浇注料的热态抗折强度。     

刚玉基超低水泥耐火浇注料的物理和力学性能

研究了刚玉类型对超低水泥浇注料的物理、化学和力学性能的影响。通过将不同类型的刚玉与碳化硅、石墨、水泥、金属硅和二氧化硅微粉混合,分别制得了棕刚玉、板状刚玉和回转窑煅烧矾土基超低水泥浇注料。经110℃干燥24h和经1 450℃保温5h热处理后,检测了试样的体积密度、显气孔率和常温耐压强度。依据抗渣性试验方法检测了试样的抗渣性。通过扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDX)和X射线衍射(XRD)对试样进行了分析。结果表明:所有的耐火浇注料都具有良好的抗渣性。在所有的耐火浇注料中,板状刚玉基耐火浇注料具有最大的常温耐压强度和适宜的气孔率。     

三种微细粉加入量对刚玉-尖晶石质透气座砖性能的影响

以板状刚玉(10~5、5~3、3~1、≤1 mm)为骨料,板状刚玉细粉、工业氧化铬细粉、铝镁尖晶石细粉、活性α-Al2O3微粉、纯铝酸钙水泥作为粉料,配以复合添加剂制备了刚玉-尖晶石质透气座砖。以MA细粉、α-Al2O3微粉、CA-70水泥加入量三因素进行正交设计,每因素各选取3个水平,分析各因素对试样体积密度、显气孔率、线变化、抗折强度、耐压强度和抗热震性的影响。结果表明:纯铝酸钙水泥为主要影响因素;重点考虑烧后强度的最优试验方案为A2B2C1,即尖晶石粉、α-Al2O3微粉和纯铝酸钙水泥的最佳加入量(w)为9%、9%和3%。     

HiPerCem水泥对刚玉-尖晶石浇注料抗渣性的影响

以板状刚玉、尖晶石细粉和活性α-Al2O3微粉为主要原料,使用HiPerCem水泥作为结合剂制备刚玉-尖晶石浇注料,对比研究了HiPerCem水泥与Secar71及CMA72水泥在浇注料中的凝结行为及其对浇注料常温物理性能、抗渣性能的影响.结果 表明,在保持引入浇注料中一铝酸钙含量为1.8％,尖晶石含量为10％的情况下,HiPerCem水泥结合浇注料的凝结速度居中,脱模及烘干强度较另外2种水泥结合浇注料的低.抗渣侵蚀实验表明,以HiPerCem水泥为结合剂的浇注料因引入的CaO含量较CMA72和Secar71水泥结合浇注料低,大尺寸气孔少,具有较好的抗渣性;而CMA72水泥结合浇注料因试样中大尺寸气孔比例较高,熔渣渗透严重,未能发挥出其水泥中微晶尖晶石相改善抗渣性的优势.     

基质组成对高铝质浇注料荷重软化温度的影响

研究了基质组成对低水泥高铝质浇注料荷重软化温度的影响。结果表明 ,在骨料组成不变的情况下 ,以纯铝酸钙水泥取代复合水泥以及分别在基质中引入适量蓝晶石、α Al2 O3微粉和莫来石 ,浇注料的荷重软化温度均有显著提高     

SiO2微粉和Al2O3微粉加入量对莫来石-刚玉浇注料性能的影响

以莫来石M45(10～5mm,5～3mm)、电熔莫来石(3～1mm,≤1mm)作骨料,刚玉粉(≤0.074mm)、电熔莫来石粉(≤0.074mm)、纯铝酸钙水泥、Al2O3微粉(d50=2.11μm)和SiO2微粉(d50=1.07μm)作基质,制备了脱硫枪用莫来石-刚玉浇注料,并分别研究了SiO2微粉加入量(分别为2%、3%、4%、5%)和Al2O3微粉加入量(分别为2%、4%、6%)对浇注料体积密度、显气孔率、强度、烧后永久线变化率、抗热震性和抗渣性的影响。结果表明:仅加入SiO2微粉时,随着其加入量在2%～5%范围内增加,莫来石-刚玉浇注料的体积密度提高,显气孔率降低,强度增加,抗渣性变好,但抗热震性变差;在加入3%SiO2微粉的基础上再加入2%～6%的Al2O3微粉时,浇注料的各项性能随Al2O3微粉增加没有明显改善,但均比仅加入3%SiO2微粉时有明显改善。     

氯化镁对铝酸钙水泥结合浇注料性能的影响

为了改善铝酸钙水泥结合浇注料的高温体积稳定性,以w(Al2O3)≥99.5%的板状刚玉为骨料,w(Al2O3)≥99.7%的活性Al2O3微粉和板状刚玉细粉(≤0.044 mm)为基质,以铝酸钙水泥Secar 71为结合剂,添加适量氯化镁制备铝酸钙水泥结合浇注料,分别在1 100℃3 h和1 450℃3 h进行热处理,测定浇注料试样的常温物理性能,并分析基质试样的物相组成和显微结构。结果表明:氯化镁的加入会导致浇注料经高温处理后的体积密度下降,显气孔率升高,并降低浇注料高温处理后的力学性能;但是,含氯化镁的浇注料经高温处理后的线膨胀较小。通过显微结构分析发现,在含氯化镁的浇注料基质中有发育良好的板片状CA6,氯化镁分解所产生的孔隙可以为高温下CA6的形成提供部分可膨胀的空间,从而降低CA6形成所带来的体积膨胀,有利于改善浇注料经高温处理后的体积稳定性。     

低水泥刚玉浇注料的高温抗折强度研究

采用板状刚玉、电熔白刚玉、工业氧化铬微粉、α-Al2O3微粉、Secar71水泥、烧结尖晶石粉为原料,研究了水泥、α-Al2O3微粉、氧化铬微粉、尖晶石粉以及烧成温度对低水泥刚玉基浇注料高温抗折强度的影响。研究结果表明:烧成温度、水泥、尖晶石和α-Al2O3微粉对低水泥刚玉基浇注料的高温抗折强度影响较大。烧后膨胀越大,高温抗折强度越低;1700℃烧后试样的高温抗折强度高于1600℃烧后试样的高温抗折强度;控制加热永久线变化率,添加合适的水泥、α-Al2O3微粉和粒度细的尖晶石粉可以得到高温抗折强度高的试样。