不同添加剂加入量对Al_2O_3-SiC-C砖性能影响

为进一步提高Al_2O_3-SiC-C砖的性能,以≤5mm的均化矾土料、≤5mm的板状刚玉、≤1mm的碳化硅、0.044mm的α-Al_2O_3微粉和≤0.154mm的石墨等为原料,以酚醛树脂为结合剂制备了Al_2O_3-SiC-C不烧砖。研究了电熔镁砂粉、叶蜡石粉或红柱石粉的加入量(w)皆分别为1%、2%和3%时对试样各项性能的影响,并采用国标对220℃保温24h后试样的各项性能进行检测。结果表明:在Al_2O_3-SiC-C砖中添加少量电熔镁砂粉、红柱石粉、叶蜡石粉可提高试样的高温抗折强度和抗热震性能,加入1%(w)电熔镁砂粉的试样高温抗折强度最大,加入1%(w)红柱石粉的试样抗热震性最好;添加1%(w)电熔镁砂粉可减少熔渣对均化矾土的侵蚀,明显提高试样的抗渣侵蚀性能。综合考虑,加入1%(w)电熔镁砂粉的试样性能最佳。     

ZrO_2微粉加入量对刚玉-尖晶石浇注料性能的影响

为了进一步提高刚玉-尖晶石浇注料的高温使用性能,以粒度为6~3、3~1和≤1 mm的板状刚玉颗粒为骨料,d_(50)=10μm的尖晶石微粉、d_(50)=2.56μm的氧化铝微粉、≤0.044 mm的板状刚玉粉、d50=42.00μm的ZrO_2微粉为细粉,铝酸盐水泥为结合剂,按骨料与粉料质量比为68∶32进行配料,研究了ZrO_2微粉加入量(w)分别为0、3%、6%和9%时对刚玉-尖晶石浇注料常温物理性能、高温抗折强度和抗渣性能的影响,并结合XRD、SEM等对其物相和显微结构进行分析。结果表明:1)试样经1 600℃高温处理后,随着ZrO_2微粉加入量的增大,由于ZrO_2发生相变和生成CaZrO_3,使得线变化率和显气孔率增大,结构变得疏松,常温强度降低;2)ZrO_2的加入提高了试样的高温抗折强度,部分缘于生成Ca Zr O3使结构变得致密,部分缘于相变增韧;但随着ZrO_2微粉加入量增大,抗折强度又略有降低;3)ZrO_2的加入,提高了试样的抗渣性能,主要原因在于ZrO_2与钢渣中的CaO反应生成CaZrO_3,阻止了钢渣的进一步侵蚀与渗透。在本试验条件下,ZrO_2最佳引入量为3%(w)。     

BN粉加入量对Al_2O_3-SiC-C浇注料性能的影响

为了提高均质矾土基Al_2O_3-SiC-C耐火浇注料的性能,在以88均质矾土颗粒、碳化硅颗粒和细粉、白刚玉细粉、活性α-Al_2O_3微粉、球状沥青、SiO_2微粉、铝酸盐水泥为主要原料的均质矾土基Al_2O_3-SiC-C浇注料中,添加质量分数分别为0、0. 5%、1. 0%、1. 5%、2. 0%的氮化硼粉(粒度≤1μm),研究氮化硼粉加入量对Al_2O_3-SiC-C浇注料常温物理性能、抗氧化性能和抗渣侵蚀性的影响。结果表明:添加0. 5%～1%(w)的BN粉有助于试样的烧结致密化;随着BN粉加入量的增加,试样的抗氧化性和抗渣性逐渐增强;综合考虑,BN粉的适宜添加量为0. 5%～1%(w)。     

添加Si粉和Si3N4粉对Al2O3-SiC材料抗侵蚀性的影响

以40%～46%(质量分数,下同)的烧结刚玉(8～1 mm)和30%的碳化硅(0.5～0.074 mm)为主要原料,SiO2微粉(d50=2 μm)、高铝水泥、α-Al2O3微粉(d50=4 μm)等为辅助原料,Si粉(≤0.074 mm)和Si3N4粉(≤0.074 mm)为添加剂,外加定量的水和分散剂而制成Al2O3-SiC复合材料.利用回转侵蚀试验研究了分别添加3%和6%的Si粉或Si3N4粉对Al2O3-SiC复合材料抗高炉渣(碱度为1.3)侵蚀性能及表面致密层状况的影响.试验结果表明:添加Si粉有利于试样表面致密层的形成,明显改善其抗侵蚀性能,且随着Si粉添加量增加,致密层厚度增加;而添加Si3N4粉对表面致密层的形成和改善抗渣性能并没有明显贡献.     

烧结尖晶石细粉加入量对刚玉-尖晶石浇注料性能的影响

为了改善刚玉-尖晶石浇注料的高温性能,以质量分数分别为10%的15~8 mm的白刚玉、58%的≤8 mm的白刚玉、5%的≤0.08 mm的白刚玉、14%的≤0.045 mm的白刚玉、9%的α-Al2O3微粉、4%的水泥制备了刚玉-尖晶石浇注料。在固定以5%(w)的≤0.048 mm的烧结尖晶石等量替代≤0.045 mm的白刚玉基础上,研究≤0.038 mm的烧结尖晶石等量替代≤0.045 mm的白刚玉的加入量(质量分数分别为1%、3%、5%和7%)对刚玉-尖晶石浇注料性能的影响。结果表明:烧结尖晶石细粉的添加可以改善材料的高温抗折强度和抗热震性能,并且在≤0.038 mm的烧结尖晶石细粉加入量为5%(w)时,试样的高温抗折强度最高,抗热震性最好。分析认为,刚玉在烧结尖晶石细粉中的固溶作用,对试样的高温性能影响较大。     

冲击板用镁质浇注料的组成对其性能的影响

以高纯镁砂、电熔镁砂、α-Al2O3微粉、亚白刚玉粉、镁铝尖晶石粉及SiO2微粉为原料,制备了冲击板用镁质浇注料。研究了添加MA尖晶石(质量分数分别为0、5%、8%、12%)及α-Al2O3微粉与亚白刚玉粉混合物(质量分数分别为5%、10%、15%、20%)对浇注料性能的影响。结果表明:(1)MA尖晶石添加量为8%时,经1550℃3h和1100℃3h烧后试样的抗折强度都比较高,两者强度比接近1,可判断材料的抗剥落性和抗热震性较好;固定MA尖晶石添加量为6%,α-Al2O3微粉与亚白刚玉粉混合物加入量在5%～10%范围内,试样高、中温烧后强度比更趋近1,具有更好的抗剥落性和抗热震性。(2)SEM分析显示了方镁石与MA尖晶石颗粒多呈直接结合,这有利于提高材料的高温强度。(3)添加的MA尖晶石作为晶核,能促进α-Al2O3微粉和亚白刚玉粉与MgO反应形成原位尖晶石,同时促进烧结和部分抑制MA尖晶石生成时过度的体积膨胀。     

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.     

刚玉骨料微孔化对钢包用刚玉质浇注料性能的影响

为研究刚玉骨料微孔化后对钢包用刚玉质浇注料性能的影响,以粒度均为10~5、5~3、3~1和≤1 mm的板状刚玉和微孔刚玉为骨料,≤0.074 mm的板状刚玉细粉、d_(50)=1.2μm的活性α-Al_2O_3微粉、d_(50)=11.6μm的SiO_2微粉、≤0.088 mm的电熔镁砂粉为细粉,纯铝酸钙水泥为结合剂,制备了刚玉质浇注料。研究了分别引入0、24%、48%和72%(w)的微孔刚玉骨料对钢包用刚玉质浇注料物理性能、抗热震性能、抗渣性能、导热性能的影响。结果表明:随着微孔刚玉骨料加入量的增大,刚玉质浇注料试样的体积密度逐渐降低,热导率逐渐降低,抗热震性呈现总体提高的趋势,这均与微孔刚玉骨料中含有大量孔径≤1μm的闭口气孔有关。同时,引入微孔刚玉骨料有利于提高浇注料的抗渣渗透性能。     

TiO_2、ZrO_2加入量和煅烧温度对MgO-CaO系材料物相的影响

以粒度≤0.045 mm、w(CaO)=57.17%、w(MgO)=41.66%的轻烧白云石为主要原料,添加粒度≤0.018 mm的二氧化钛粉和二氧化锆粉,研究了TiO_2和ZrO_2加入量和煅烧温度对MgO-CaO系材料物相的影响。结果表明:轻烧白云石中加入添加剂后,对镁钙系耐火材料的物相产生了影响,TiO_2和ZrO_2均可以与材料中的CaO反应生成新物相,单独添加TiO_2生成新物相CaTiO_3;单独添加ZrO_2生成新物相CaZrO_3;复合添加TiO_2和ZrO_2生成新物相CaTiO_3和CaZrO_3;另外,温度对试样的物相组成没有影响,即在添加剂相同的试样中提高煅烧温度没有出现新的物相,但物相的形貌发生了显著的变化。     

真空感应炉流槽用刚玉-尖晶石预制块的研制与应用

真空感应炉流槽所用浇注料寿命一直较低,为此,研制出了一种适合高温真空使用的刚玉-尖晶石质流槽整体预制块。研究结果表明:按照烧结板状刚玉(5～3、3～1和≤1 mm)70%(w),电熔白刚玉粉(≤0.045mm)10%(w),α-Al2O3微粉(≤2μm)8%(w),电熔尖晶石细粉(≤0.045 mm)8%(w),Secar71水泥4%(w),并外加分散剂0.1%(w)和水3.5%～4.5%(w)的配方,经振动成型、室温养护和干燥以及500℃24 h热处理后制成的刚玉-尖晶石质流槽整体预制块,强度高,抗热震性和抗渣性好,在高温下耐真空损毁性能优越,平均使用寿命达32次,完全能够满足12 t真空感应炉生产工艺的要求。     

电熔镁锆砂加入量对RH精炼炉用刚玉-尖晶石浇注料性能的影响

采用粒度为5～3 mm的电熔致密刚玉,3～1、≤1、≤0.074 mm的电熔白刚玉,1～0.044 mm的电熔富铝尖晶石等为主要原料,纯铝酸钙水泥、活性α-Al2O3微粉为结合剂,同时添加适量的微粉和高效复合减水剂,研究了电熔镁锆砂加入量(w)分别为0、2%、4%、6%、8%时对RH精炼炉用刚玉-尖晶石浇注料110、1 100和1 500℃处理后的抗折强度、耐压强度、线变化率,以及1 500℃处理后的耐磨性和1 600℃处理后的抗渣性能的影响。结果表明:1)加入2%(w)的电熔镁锆砂能明显提高浇注料的强度和耐磨性;2)随着镁锆砂含量的增加,线膨胀率明显增大,但电熔镁锆砂加入量为2%～4%(w)的浇注料体积稳定较好;3)加入电熔镁锆砂可以明显提高浇注料的抗渣渗透性,电熔镁锆砂加入量为2%(w)时,试样的抗渣渗透性最好。     

ρ-Al2O3加入量对莫来石-刚玉浇注料性能的影响

以烧结莫来石(w(Al2O3)>45%)、电熔莫来石(w(Al2O3)>70%)、刚玉(w(Al2O3)>99%)、α-Al2O3微粉(w(Al2O3)>99.5%)、SiO2微粉(w(SiO2)>92%)、ρ-Al2O3微粉(w(Al2O3)>83.0%)等为主要原料,制备了莫来石-刚玉浇注料试样,经110℃24 h、1 000℃3 h和1 400℃3 h处理,研究了ρ-Al2O3加入量(w)分别为1%、2%、3%、4%和5%对莫来石-刚玉浇注料性能的影响。结果表明:随着ρ-Al2O3加入量的增加,莫来石-刚玉浇注料的体积密度下降,显气孔率增大,抗热震性和抗渣性逐渐变好。110℃24 h处理后强度逐渐增大;1 000℃和1 400℃处理后强度和永久线变化率则是先增加后减小,当ρ-Al2O3加入量为2%时达最大;试样的高温抗折强度先增加后减小,以ρ-Al2O3加入量为3%时最大。     

单斜ZrO_2加入量对CaO材料性能的影响

为了改善电熔CaO材料的抗热震性能和抗水化性能,以电熔CaO(5～3、3～1、≤1和≤0. 074 mm)为原料,单斜ZrO_2(≤0. 074 mm)为添加剂,热固性酚醛树脂为结合剂,经配料、成型、烘干、1 600℃热处理3 h后,制备了CaO材料。研究了单斜ZrO_2加入量(w)分别为0、5%、10%、15%时对CaO材料的抗热震性能和显微结构的影响。结果表明:添加单斜ZrO_2可以有效提高CaO材料的抗热震性能;随着单斜ZrO_2加入量的增加,试样的抗热震性能提高;综合考虑材料力学性能和抗热震性能,单斜ZrO_2加入量(w)为10%时最合适;加入单斜ZrO_2可以显著提高试样的抗水化性能,添加量为10%(w)时,试样的抗水化性能最好。     

尖晶石对Al2O3-SiC-C质铁沟浇注料性能的影响

以新型亚白刚玉(8~5 mm、5~3 mm、3~1 mm、≤1 mm、≤0.044 mm)、SiC(≤1 mm、≤0.088 mm)、尖晶石粉(≤0.044 mm)、SiO2微粉、α-Al2O3微粉、铝酸钙水泥、Si粉和球状沥青等为主要原料,在Al2O3-SiC-C质铁沟浇注料的配料组成中分别加入质量分数为0、4%、7%、10%、13%的镁铝尖晶石粉,混练均匀后振动成型为40 mm×40 mm×160 mm的条状试样和50/20 mm×50/20mm的坩埚试样,经110℃24 h和1 450℃3 h热处理后测定试样的体积密度、显气孔率、常温抗折强度、常温耐压强度、烧后线变化率和抗渣性能,并且进行了XRD、SEM和EDS分析。结果表明:加入适量镁铝尖晶石粉后,由于改善了试样的成型密度,促进了试样的烧结,因而提高了试样的密度、强度、体积稳定性和抗渣性;但是,由于尖晶石和刚玉的热膨胀系数不同,加入过多的镁铝尖晶石粉会导致试样中产生过多的微裂纹,从而对试样的密度、强度、体积稳定性和抗渣性不利;本试验中,尖晶石粉的最佳加入量(质量分数)为10%;尖晶石加入量为10%的试样中有长度为30~80μm的SiC晶须生成,并且其颗粒与基质之间结合紧密。     

添加物对镁钙材料抗水化性能的影响

为了提高烧结镁钙材料的抗水化性,在轻烧白云石粉中分别单一添加α-Al_2O_3粉(质量分数分别为10%、20%、30%、40%、50%)或Fe_2O_3粉(质量分数分别为2%、4%、6%、8%)以及复合添加Fe_2O_3粉+α-Al_2O_3粉(质量分数分别为10%+8%、10%+2%)或Fe_2O_3粉+α-Al_2O_3粉+ZrO_2粉(质量分数分别为1.2%+12%+5%、1.2%+12%+10%),研究了单一和复合添加α-Al_2O_3、Fe_2O_3和Zr O2对不同温度(1 350~1 600℃)保温2 h烧后试样抗水化性能的影响。结果表明:单一添加Fe_2O_3时,随着Fe_2O_3含量的增加,水化质量增加率显著减小,温度的影响并不明显。单一添加α-Al_2O_3时,随着α-Al_2O_3含量的增加,水化质量增加率呈下降的趋势,升高温度,水化质量增加率逐渐下降。复合添加Fe_2O_3+α-Al_2O_3以及Fe_2O_3+α-Al_2O_3+ZrO_2时,生成的化合物和固溶体一方面减少了游离CaO的数量,另一方面加速了烧结致密化过程,阻碍了水蒸气向颗粒内部的扩散,能更有效地提高镁钙材料的抗水化性能,因此对白云石的抗水化性能优于单一添加物的。     

MgAlON-MgAl_2O_4复合材料的制备与性能研究

为了制备具有良好性能的MgAlON-MgAl_2O_4复合材料以替代含铬耐火材料,以电熔镁铝尖晶石(粒度1~3、≤1和≤0.074 mm)、活性α-Al_2O_3粉(2~5μm)、Al粉(≤0.074 mm)、Mg O粉(≤0.044 mm)为原料,采用原位生成MgAlON的方法制备了MgAlON-MgAl_2O_4复合材料。通过调整配料中α-Al_2O_3粉+Al粉+Mg O混合粉(三者的质量比固定为76∶12∶12)的加入量(在整个固态配料中的质量分数分别为15%、20%、25%和30%)来调整MgAlON的设计生成量,研究了MgAlON设计生成量对MgAlON-MgAl_2O_4复合材料致密度、常温强度、物相组成和显微结构等的影响。结果表明:1)随着α-Al_2O_3-Al-Mg O混合粉加入量的增加,复合材料中MgAlON相生成量增多;但当α-Al_2O_3+Al+Mg O混合粉加入量达到30%(w)时,复合材料中有副产物Al4O4C生成。2)随着α-Al_2O_3+Al+Mg O混合粉加入量从15%(w)增加到25%(w),复合材料中MgAlON晶粒发育程度逐渐变好,与MgAl_2O_4颗粒的结合也逐渐紧密;但当α-Al_2O_3+Al+Mg O混合粉加入量达到30%(w)时,复合材料基质中有明显微气孔出现,致密性和均匀性变差。3)随着α-Al_2O_3+Al+Mg O混合粉加入量的增加,复合材料的烧后体积密度和显气孔率变化不大,常温耐压强度和常温抗折强度变化明显,烧成线变化率由微收缩变为微膨胀。4)综合考虑,α-Al_2O_3+Al+Mg O混合粉加入量为25%(w)的试样的性能最佳。     

SiC结合刚玉材料的抗高炉渣侵蚀性

采用电熔刚玉、Si粉和SiC粉为原料,用酚醛树脂做结合剂,混练成型后于1 450℃埋炭烧成,采用静态坩埚抗渣试验研究了烧后试样对碱度为1.1的高炉渣在1 500℃的抗渣侵蚀性。结果表明:Si与C、CO在高温下原位反应生成纤维状SiC,形成原位SiC结合刚玉材料,该材料具有良好的抗侵蚀性能,渣蚀厚度都在2.6mm以下,其中,加入8%(w)Si粉和5%(w)SiC粉的试样抗渣侵蚀性最好。通过对抗侵蚀后试样的侵蚀层、渗透层和未变层的相组成和显微结构的分析认为:(1)这种复合材料抗渣侵蚀性能良好的主要原因是熔渣难润湿的SiC自身抗渣侵蚀性较好,且原位生成的纤维状SiC穿插在刚玉骨架结构的空隙中,阻挡了熔渣的侵蚀和渗透;(2)熔渣侵蚀材料的过程是SiC先被氧化,然后其氧化产物SiO2与熔渣中的CaO和SiO2以及材料基质中的A l2O3反应生成钙长石低熔相。     

尖晶石种类和添加量对刚玉质透气座砖性能的影响

在以板状刚玉颗粒(10~5、5~3、3~1、≤1 mm)、板状刚玉细粉(≤0.074 mm)、氧化铝微粉、铝酸钙水泥等为原料,按骨料与基质质量比为70:30制备的纯刚玉质浇注料的基础上,分别采用w(Al2O3)≈88%的电熔富铝尖晶石细粉和w(Al2O3)≈72%的常规组成尖晶石细粉分别按3%、6%、9%的质量分数替代基础配方中的板状刚玉细粉制备了刚玉-尖晶石质浇注料,经110℃24 h、1 000℃3 h和1 650℃3 h处理后,研究了两种尖晶石细粉的添加量对浇注料常温物理性能、抗热震性和抗渣性能的影响。结果表明:1)随着富铝尖晶石细粉添加量的增加,110℃24 h和1 000℃3 h处理后试样的抗折强度和耐压强度均下降;添加常规组成尖晶石细粉的试样在相同温度下处理后抗折强度变化幅度不大,而耐压强度先略微上升后降低。2)随着两种尖晶石添加量的增加,1 650℃3 h处理后试样的体积密度先降低后上升,而线变化率先上升后下降。3)当两种尖晶石添加量(w)从3%增加至6%时试样经1 100℃水冷热震3次后的强度保持率增加幅度明显增大;试样的抗渣性随两种尖晶石添加量的增加均逐步改善。4)以富铝尖晶石添加量为9%(w)的配方制备的刚玉-尖晶石质透气座砖在国内某钢厂150 t钢包中使用,寿命较纯刚玉质的提高7~8炉,较添加常规组成尖晶石的提高4~5炉。     

Al粉、Si粉对低碳Al2O3-C滑板显微结构和高温力学性能的影响

为了改善低碳Al2O3-C滑板的高温力学性能,在质量分数65%的电熔白刚玉颗粒、25%的白刚玉细粉、6%活性α-Al2O3粉、4%的石墨+炭黑、外加4%酚醛树脂的滑板配料中,分别以3%(w)的Al粉或Si粉或3%(w)Al粉+3%(w)Si粉等量替代白刚玉细粉,混匀后在150 MPa下压制成140 mm×25 mm×25 mm的试样,经200℃24 h干燥,1 400℃埋焦炭处理3 h后,检测其高温抗折强度和抗热震性,并分析物相组成及显微结构。结果表明:单加Al粉的试样高温抗折强度高于单加Si粉的,但前者热震后残余抗折强度比后者低;与单加Al粉或Si粉的试样相比,同时加Al粉和Si粉的试样具有更高的高温抗折强度和更优的抗热震性。力学性能的变化与试样中原位生成的非氧化物相密切相关:在单加Al粉或Si粉的试样中分别有棒状AlN晶须或纤维状SiC晶须生成;而同时加Al粉和Si粉的试样中除了有AlN晶须和SiC晶须生成外,还原位生成了六角板状的SiAlON相,并相互交织在一起。     

电熔锆刚玉对Al_2O_3-SiO_2系浇注料抗铅渣侵蚀性的影响

以特级高铝矾土(粒度为8～5、5～3、3～1和≤1 mm)为骨料,电熔棕刚玉粉(≤0.044 mm)、α-Al2O3微粉(≤5 μm)和SiO2微粉(≤1μm)为细粉,铝酸钙水泥(Secar 71)为结合剂制备了卡尔多炉直升烟道用Al2O3-SiO2系浇注料.用电熔锆刚玉粉(≤0.044 mm)部分替代棕刚玉粉,采用静态坩埚法(1 300℃5 h,空气气氛)研究了添加物电熔锆刚玉的加入量(质量分数分别为4%、8%、12%、16%)对Al2O3-SiO2系浇注料抗铅渣性的影响,对抗渣前后试样的显微结构进行了分析.结果表明:加入锆刚玉后,浇注料的抗铅渣性能得到明显改善,其适宜加入量为8%;显微结构分析表明,铅渣对Al2O3-SiO2系浇注料的侵蚀主要表现为铅渣中的PbO与Al2O3-SiO2系浇注料中的SiO2、CaO反应,生成硅酸铅或铅酸钙等低熔物而导致浇注料的损毁;而浇注料的添加物锆刚玉中的ZrO2未与PbO反应,从而使浇注料表现出良好的抗铅渣侵蚀性.