铁浴式熔融还原渣对镁铬材料侵蚀的研究

以市售w(Cr2O3)=26.02%的电熔再结合镁铬砖和自制预合成的不同FeO含量的铁浴式熔融还原渣为研究对象,采用旋转圆柱法,研究了铁浴式熔融还原渣中FeO含量(其质量分数分别为0、5%、10%和15%)和试验温度(1 450、1 500、1 550和1 600℃)对镁铬砖试样侵蚀量、显微结构的影响。结果表明:(1)不含FeO的渣对镁铬试样的侵蚀量大于FeO含量(w)为5%的渣,渣中FeO含量(w)为5%~15%时,随着FeO含量的增加,镁铬试样的侵蚀量增大,侵蚀加剧;(2)温度是影响镁铬材料抗渣性能的重要因素之一,温度提高,熔融还原渣对耐火材料的侵蚀加剧。     

纳米TiC对低碳MgO-C砖抗氧化性及热导率的影响

研究了Al-Si-TiC组合添加剂中纳米TiC含量(分别相对于基本物料质量的0、0.05%、0.15%、0.30%)对低碳MgO-C砖(w(C)≈6%)在600、1 000、1 400℃时的抗氧化性的影响,并用扫描电镜对氧化后试样进行了显微结构观察分析.通过试样在600和800 ℃的热导率比较,研究了纳米TiC对低碳MgO-C砖导热性能的影响.结果表明:加入纳米TiC可以明显改善低碳MgO-C砖的抗氧化性能,且纳米TiC的加入量控制在0.15%左右最为合适;低碳MgO-C砖的热导率随着纳米TiC加入量的增加呈现先增大后减小的趋势,当其加入量超过0.15%后,试样热导率的变化不再明显,且纳米TiC加入量对低碳MgO-C砖800℃下热导率的影响比600℃下的影响大.     

MgO-C材料低压动态条件下抗侵蚀性的研究

采用真空感应炉浸棒法,在真空度为5 kPa,于1 650 ℃保温25 min的试验条件下研究了w(C)约为10%的MgO-C材料的抗熔渣侵蚀性;对试验后的试样进行观察与测量,并用SEM分析了侵蚀后试样显微结构.结果表明:在本试验条件下,熔渣的侵蚀速率大于MgO与C反应的脱碳速率,随着CaO-SiO<,2>渣系碱度的提高,MgO-C材料侵蚀量减少;MgO-C材料对CaO-Al<,2>O<,3>熔渣有较强的抗侵蚀性.     

MgO-SiC-C材料的抗渣性能研究

以电熔镁砂、碳化硅、鳞片石墨(w(C)>97%)、铝粉(≤0.088mm,w(Al)>98%)和硅粉(≤0.088mm,w(Si)>98%)为主要原料,按w(电熔镁砂)=81%,w(SiC)=10%,w(鳞片石墨)=4%,w(铝粉 硅粉)=5%的组成配料,以酚醛树脂为结合剂,压制成125mm×25mm×25mm的MgO-SiC-C试样,在220℃干燥24h后采用感应炉法进行了抗转炉终渣试验,并对抗渣试验后试样进行了XRD、SEM和EDAX分析。结果发现熔渣对MgO-SiC-C试样的侵蚀和渗透并不显著,试样的侵蚀速率为0.25~0.3mm·h-1;抗渣试验后试样原质层主要组成为MgO、SiC和MgO·Al2O3;在与熔渣接触后,SiC被氧化成SiO2,由此导致在试样和熔渣间形成一高粘度的液相反应层,有效地减轻了试样受熔渣渗透和侵蚀的程度,提高了试样的抗渣能力。     

添加球状Ni粉对MgO-C材料基质中次生碳显微结构的影响

在以电熔镁砂和鳞片石墨为主原料,热固性酚醛树脂为结合剂制备的MgO-C材料中,为了避免酚醛树脂炭化后产生的碳脆性大、石墨化难且抗氧化性差等不足,研究了单独添加2%(w)的球状Ni粉以及同时添加2%(w)的球状Ni粉和7.5%(w)的Al粉对MgO-C材料基质中次生碳显微结构的影响。结果表明:添加球状Ni粉的酚醛树脂炭化后有大量的碳晶须生成;仅添加球状Ni粉的MgO-C试样经不同温度热处理后,生成的物相均以碳微球的形式存在,随着热处理温度的升高,碳微球变化并不明显;同时添加Al粉和球状Ni粉的MgO-C试样经1 000℃热处理后开始有碳晶须生成,碳晶须的直径约0.4~0.5μm,长度3~4μm,随着热处理温度的升高,碳晶须的生成量逐渐增加。     

含钒渣对铝碳材料的侵蚀

为了探讨含矾渣对铝碳材料的侵蚀机制,用动态感应抗渣法研究了w(V2O5)=10%、碱度2.8,w(V2O5)=6%、碱度2.8,w(V2O5)=6%、碱度1.44的3种含钒渣对铝碳材料的侵蚀。结果表明:随着V2O5含量(w)由6%增加到10%,铝碳材料的熔损指数增加;随着碱度的增加,铝碳材料的熔损指数也增加;添加电熔镁砂有助于提高铝碳材料的抗侵蚀性能。显微分析表明:V、Ti元素渗透能力强,渗透深,而尖晶石可固溶少量V2O5、MnO及FeO。     

金属添加物对MgO-C砖抗侵蚀性的影响

含有硼化物的MgO-C砖的抗侵蚀性的提高取决于金属添加物,如:Al、Al-Mg合金。采用纯度为99%的电熔镁砂以及纯度为98%的石墨作为MgO-C砖的主要组分;将铝粉、镁铝合金粉、硼化物作为添加物加入到MgO-C砖基质中。具体配料组成(w):电熔镁砂75%、石墨21%、硼化物为0.5%、Al和Al-Mg合金合量为4%(其中Al为4%、2.5%、1.5%、1%、0,对应Al-Mg合金分别为0、1.5%、2.5%、3%、4%)。用m(CaO)/m(SiO2)=3.4的转炉渣于1750℃5h做回转抗渣试验。试验结果表明:MgO-C砖抗侵蚀性的提高随着Al-Mg合金加入量的增加而提高,特别是当试样中含有4%的Al-Mg合…     

碱金属和锌对高炉用SiAlON结合刚玉砖的复合侵蚀

将高炉用SiAlON结合刚玉砖制成外部尺寸为50mm×50mm,内孔尺寸为25mm×25mm的坩埚,分别加入由Na2CO3、K2CO3、ZnO和宝钢高炉现场高炉灰配制的炉渣(其w(Na2O+K2O)=2.75%,w(ZnO)=5.1%)和用K2CO3、ZnO、石墨配制的炉渣(其w(Na2O+K2O)=25%,w(ZnO)=25%),然后分别在还原气氛下于1350℃16h和1100℃40h进行侵蚀试验。将侵蚀后的试样纵向对称剖开,观察渣对试样的侵蚀和渗透情况,进行SEM和EDAX分析。结果表明:碱金属和锌含量不同的两种炉渣对SiAlON结合刚玉砖的侵蚀速度都很小;碱金属侵蚀机理主要是SiAlON与碱蒸气反应生成钾霞石,与渣反应生成铁橄榄石,并参与硅酸盐玻璃相的生成;刚玉颗粒与渣中的FeO、Na2O和K2O反应生成铁铝尖晶石和少量针状β-Al2O3;锌对该砖没有产生明显的化学侵蚀。     

低炭MgO-C质耐火材料的抗熔渣侵蚀行为

以碱度为 3.0和 1.0的钢渣对石墨含量(w)为 0、2 %、4 %、6 %和 12 %的MgO -C质试样进行了回转抗渣试验 ,并对侵蚀后试样进行了SEM、EDAX和EPMA分析。结果表明 :当石墨含量 (w)≤6 %时 ,试样在两种渣中的侵蚀深度都随石墨含量的增加而减小 ,而当石墨含量达到 12 %时 ,其侵蚀深度又都增加 ;碱度 1.0的渣对石墨含量 (w)≤ 6 %的MgO -C材料的侵蚀严重 ,而碱度 3.0的渣对石墨含量 (w)为 12 %的MgO -C材料的侵蚀严重 ;低碱度渣中Si、Fe对MgO致密层的熔损比高碱度渣中的严重。     

B4C和Si组合抗氧化剂对低碳MgO-C砖抗氧化性能的影响

以电熔镁砂、鳞片石墨、炭黑为主要原料,热塑性酚醛树脂为结合剂,六次甲基四胺为固化剂,硅粉(w(Si)>80%,粒度<0.074mm)和碳化硼(d90=36.5μm)为组合抗氧化剂,混合均匀后,在200MPa下压制成36mm×36mm的低碳MgO-C试样,经200℃烘干24h后,分别在600℃、1000℃和1400℃保温2h进行氧化试验,通过脱碳层面积的比较,研究B4C和Si组合抗氧化剂对低碳MgO-C砖抗氧化性能的影响。结果表明:(1)硅粉加入量为3%时,在600℃和1000℃,碳化硼加入量为0.5%的试样的抗氧化性能较好;在1400℃时,试样的抗氧化性能随碳化硼加入量的增大而增强,即碳化硼加入量为0.7%的试样抗氧化性能最好。(2)碳化硼加入量为0.5%时,在600℃和1000℃,硅粉加入量为3%与5%的试样的抗氧化性能相差不大,均比硅粉加入量为1%的试样好;而在1400℃,试样的抗氧化性能随硅粉加入量的增大有明显改善,即硅粉加入量为5%的试样抗氧化性能最好。(3)综合在不同温度下的氧化试验结果,认为含0.5?C和3%Si组合抗氧化剂的低碳镁碳材料的抗氧化性能最好。     

微孔富镁尖晶石对低碳MgO-C材料性能的影响

分别以微孔富镁尖晶石(5~3和3~1 mm)和电熔镁砂(5~3和3~1 mm)为粗骨料,以<1 mm的电熔镁砂为细骨料,以镁砂粉(≤0.088 mm)、鳞片石墨粉(≤0.088 mm)、金属铝粉(≤0.074 mm)为细粉,以酚醛树脂为结合剂,制备了w(C)=6%的两种低碳MgO-C材料,经220和1 500℃(埋焦炭)热处理后,测定其显气孔率、常温耐压强度、常温抗折强度、加热永久线变化率、抗热震性和抗渣性。结果表明:1)用微孔富镁尖晶石骨料取代普通低碳MgO-C材料中的部分镁砂骨料后,经220和1 500℃热处理后试样的显气孔率均比普通低碳MgO-C试样的大,体积密度均比普通低碳MgO-C试样的小;220℃固化后试样的强度比普通低碳MgO-C试样的小,但1 500℃热处理后试样的强度比普通低碳MgO-C试样的大;1 500℃热处理后试样的加热永久线变化率比普通低碳MgO-C试样的小。2)使用微孔富镁尖晶石骨料代替电熔镁砂骨料能有效提高低碳MgO-C材料的抗热震性,但对低碳MgO-C材料的抗侵蚀性不利。     

SiC加入量对MgO-MgAl2O4-SiC材料性能的影响

以电熔镁砂颗粒(3~1 mm,≤1 mm)、电熔镁砂粉、镁铝尖晶石粉和SiC粉为原料,研究了SiC加入量(w)分别为5%、10%、15%、20%时对MgO-MgAl2O4材料经1 100℃和1 500℃保温3 h后的物理性能、抗氧化性能以及1 600℃保温3 h后的抗渣性能的影响。结果表明:加入SiC有利于提高材料的烧后强度。材料经1 100℃处理后,SiC几乎完全氧化;1 500℃烧后表明,当SiC加入量不超过10%时,抗氧化性能随着SiC加入量增加而增强;超过10%时,反而降低;1 600℃烧后表明,随着SiC加入量的增加,试样抗渣性能有所下降。对1 500℃烧后试样进行XRD和SEM分析发现,在试样氧化层中生成大量的镁橄榄石。     

ZrO_2含量对镁锆不烧砖性能的影响

以w(MgO)=97%的电熔镁砂和w(ZrO2)=14.33%的预合成电熔镁锆料为原料,以酚醛树脂为结合荆,用400 t摩擦压砖机机压成型制备了w(ZrO2)分别为0、2%、4%、6%和8%的镁锆不烧砖,研究了ZrO2含量对镁锆不烧砖的常温性能、高温强度、抗热震性的影响,同时还重点研究了其抗渣性能(采用回转抗渣法,渣为碱度3.6的精炼炉渣,侵蚀温度1 650℃),并借助SEM和EDAX分析了部分抗渣后试样的显微结构.结果表明:(1)随着引入的ZrO2含量提高,镁锆不烧砖的常温力学性能总体呈上升趋势,w(zrO2)由0增加到8%时,1 600℃3 h处理后镁锆不烧砖的高温抗折强度(1 500℃下)从0.5 MPa提高到2 MPa.(2)引入的ZrO2改善了不烧砖的抗热震性,w(ZrO2)由0增加到8%时,试样经1 000℃风冷1次后的抗折强度保持率由20%提高至70%以上.(3)ZrO2的引入可以改善镁质材料的抗渣渗透性,尤其是电熔钱锆合成料以细粉形式引入时效果更佳;但ZrO2的引入又对抗渣侵蚀性有所不利,尤其是引入w(ZrO2)达6%～8%时,会造成主晶相方镁石和c-ZrO2,的热膨胀不匹配效应加剧,使材料产生较大裂纹甚至剥落,导致抗渣渗透性随之恶化.当引入的w(ZrO2,)≤4%时,材料以侵蚀损毁为主,蚀损深度约12 mm;而w(ZrO2)>4%时,以渗透和剥落损毁为主,最高蚀损深度达到30 mm左右.因此,综合考虑,镁锆不烧砖中ZrO2,含量以4%(质量分数)为宜.     

酚醛树脂加入量对钢包渣线再生镁碳砖性能的影响

利用钢包渣线用后镁碳砖再生料制备了钢包渣线再生镁碳砖,在再生料加入质量分数为80%的基础上,研究了酚醛树脂5323加入量(质量分数分别为3.25%、3.5%、3.75%、4.0%、4.25%)对再生镁碳砖致密度、强度和抗氧化性的影响。结果表明:1)随着酚醛树脂加入量的增加,200℃热处理后再生镁碳砖的致密度、常温耐压强度、常温抗折强度及高温抗折强度均增大,抗氧化性增强;2)随着酚醛树脂加入量的增加,900℃埋炭处理后试样的致密度增大,但当酚醛树脂加入量(w)达到4%后其致密度变化不大;3)再生镁碳砖中酚醛树脂加入量(w)以3.5%～4%为宜。     

研究动态

垃圾熔融炉用含Cr2O3浇注料抗侵蚀性能的提高含Cr2O3浇注料以其优良的抗侵蚀性和抗渣渗透性而广泛用于垃圾熔融炉使用条件最苛刻的部位。通过添加SiO2微粉或Cr2O3微粉有可能提高其抗侵蚀性以减少剥落。传统的纯Al2O3-Cr2O3材料(其中w(Al2O3)=77%,w(Cr2O3)=20%,w(SiO2)=2%)渗透严重,所以,因结构剥落而造成严重的损毁。为此,从两个方面来抑制渣的渗透:1)在热面形成液相;2)增加材料中Cr2O3的含量,可以大大降低对渣的润湿。现场试验结果表明:随着材料中Cr2O3含量的增加,材料的抗侵蚀性提高,但材料的残余膨胀增大;当材料中Cr2O3(质量分…     

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。     

不同石墨碳源对MgO-C浇注料性能的影响

分别以电熔镁砂和4种石墨碳源——用电熔镁砂和鳞片石墨制成的w(C)≈35％的造粒石墨(PG)、w(C) =98.34％的焦炭石墨(CG)、w(C) =99.08％的电极石墨(EG)、废镁碳砖(MC)为原料,制备了碳含量均为5％(w)左右的MgO-C浇注料,研究了不同石墨碳源对浇注料物理性能、抗氧化性能和抗渣性能的影响.结果表明:加入适量石墨碳源可以显著提高镁质浇注料的抗渣渗透性;含PG、CG和EG的MgO-C浇注料比含MC的显气孔率低,强度更高,抗氧化性更好;与石墨化程度较低的CG、EG相比,含鳞片石墨的PG、MC更有利于MgO-C浇注料抗渣性能的提高,并且石墨以细小鳞片状的形式在基质中均匀分布对抗渣性非常有利.     

膨胀石墨对MgO-C耐火材料性能的影响

含石墨的MgO-C耐火材料具有优异的抗渣性和抗热震性,是炼钢工业最重要的耐火材料。然而,较高的石墨或碳含量会导致MgO-C耐火材料的高温强度降低,耐火衬的热导率增加。因此,需要减少碳含量且不降低抗热震性。印度的研究人员利用膨胀石墨代替鳞片石墨,并研究了MgO-C材料的性能。试验基础配比(w)为:粗、中颗粒的高纯电熔镁砂65%,镁砂细粉28%,鳞片石墨5%,Al粉1%,B4C粉1%,外加热塑性酚醛树脂4%。以质量分数分别为0.2%、0.5%、0.8%的     

Carbores P加入量对镁碳砖性能的影响

为了进一步提高镁碳砖的使用性能,在镁碳砖配料中添加质量分数分别为0、0. 5%、1%、1. 5%、2%和2. 5%的Carbores P,经配料、混练、困料后,用630 t电动螺旋压力机压制成200 mm×150 mm×100 mm的样块,于220℃保温16 h固化后,切割成40 mm×40 mm×160 mm和50 mm×50 mm×50 mm试样,分别在1 000和1 500℃埋焦炭热处理3 h,然后检测固化及埋炭热处理后试样的显气孔率和常温耐压强度,以及固化后试样的高温抗折强度和抗氧化性,并由此优选出最佳Carbores P添加量的镁碳砖在某钢厂100 t钢包渣线部位进行了现场使用试验。结果表明:Carbores P加入量对固化试样的显气孔率和常温耐压强度影响不大,高温抗折强度随Carbores P加入量的增加而增大;对埋炭处理试样,添加0. 5%(w) Carbores P的试样显气孔率最低,常温耐压强度最大,抗氧化性最好。添加0. 5%(w) Carbores P的镁碳砖应用在某钢厂100 t钢包渣线部位,侵蚀速率为每炉2. 11 mm,与未添加Carbores P的镁碳砖相比,抗侵蚀性提高了10%。     

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。