Al2O3-MA-SiC-C质浇注料的抗渣性能

以电熔白刚玉、镁铝尖晶石、SiC细粉、活性α-Al2O3微粉、球状沥青、Si粉、ρ-Al2O3、氧化硅微粉和铝酸钙水泥为原料制备了Al2O3-MA-SiC-C质浇注料。振动浇注成型后采用静态坩埚法测定了浇注料抗渣侵蚀性,利用X射线衍射、电子探针仪和能谱等手段分析了1500℃埋炭处理3h后试样的物相、显微结构和微区成分,以研究结合剂种类(ρ-Al2O3 氧化硅微粉和铝酸钙水泥 氧化硅微粉)、尖晶石和SiC的加入量对浇注料抗渣性能的影响。结果表明:采用ρ-Al2O3 氧化硅微粉结合的浇注料的抗渣性能明显高于采用铝酸钙水泥 氧化硅微粉结合的,这主要与其在高温下形成的物相有关;随着镁铝尖晶石加入量的增多,浇注料的抗渣性能总体上呈升高趋势;随着SiC加入量的增多,浇注料的抗渣性能显著提高,当SiC加入量(质量分数,下同)为25%时,浇注料的抗渣性能最好;加入过多的镁铝尖晶石和SiC对浇注料的抗渣性能不利,这主要同高温下材料中MgO-Al2O3-SiO2系低熔物的形成有关。     

熔盐镁热还原制备SiC纳米粉体及其氧化动力学

以SiO_2及活性炭粉为反应物、Mg粉为还原剂、NaCl-KCl二元盐为反应介质,采用熔盐镁热还原法低温制备了SiC纳米粉体,并采用TG–DSC非等温氧化法对所合成SiC纳米粉体的氧化动力学进行了研究。结果表明:所合成SiC纳米粉体的主晶相为2H-SiC;合成2H-SiC的最佳工艺条件为n(C)和n(Si)摩尔比为1.3:1.0,Mg粉过量60%(质量分数)、反应条件为1 373 K保温3 h时合成粉体中2H-SiC的相对含量最高约为72%,所合成SiC的晶粒大小约为20~50 nm。Kissinger法和Ozawa法的计算结果表明:所合成SiC纳米粉体的氧化反应表观活化能分别约为267.96和270.33 kJ/mol。     

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。     

含不同粒度SiC的MgO–Al_2O_3–C材料服役状态下的侵蚀机理

采用精炼钢包对两种含不同粒度SiC的Mg O-Al_2O_3-C(MAC)材料在包壁部位进行了115~135炉的工业试验,发现SiC粒度显著影响MAC材料的侵蚀速率,采用平均粒径D50=24.58μm的SiC粉的MAC材料的侵蚀速率为1.05 mm/炉(135炉),采用平均粒径D50=4.34μm的SiC粉的MAC材料侵蚀速率为1.30 mm/炉(115炉)。对用后MAC材料的损毁机理研究表明:2种材料中SiC都与CO(g)反应生成SiO(g),一部分SiO(g)继续与CO(g)反应生成SiO_2(s)和C(s),利用体积膨胀促进了材料结构致密化,大幅提高了抗氧化性能;而另一部分SiO(g)直接溢出MAC材料。当SiC粒度较大时,SiC与CO(g)反应较慢,减少了SiO(g)直接溢出,生成更多SiO_2(s),使得组织结构更致密,抑制了MAC材料中C的氧化,材料组成与结构保持更加完好,强度较高,具有更高的抗钢水冲刷磨损能力;SiC粒度大,在提高材料抗氧化能力的同时,也减少了材料与熔渣的接触面积,降低了MgO向熔渣的溶解速率。故在精炼钢包环境中,平均粒径D50=24.58μm的SiC比D50=4.34μm的SiC更利于提高MAC材料的抗侵蚀能力。     

煤熔渣对SiC-MgAl_2O_4复合材料的侵蚀机制

为探索水煤浆气化炉炉衬材料的无铬化,以SiC颗料、MgAl_2O_4细粉、α-Al_2O_3微粉和MgO细粉为原料,在埋碳气氛下于1 650℃保温5 h烧成制备了SiC-MgAl_2O_4坩埚试样,并采用静态坩埚法在埋碳气氛下进行了1 500℃保温1 h的煤熔渣侵蚀试验,以研究高温煤熔渣对试样的侵蚀行为。结果表明:1) SiC-MgAl_2O_4材料经高温煤熔渣侵蚀后,煤熔渣沿着MgAl_2O_4基质渗入材料内部,产生明显裂纹; 2)煤熔渣中的Fe元素在试验条件下与材料中的SiC发生氧化还原反应,在试样表面形成金属Fe,SiC被氧化形成的SiO_2向渣中溶解,提高了熔渣黏度,从而抑制熔渣的进一步渗透; 3)煤熔渣对SiC-MgAl_2O_4材料的侵蚀机制主要包括向MgAl_2O_4基质的渗透和对SiC颗粒的氧化两个方面。     

钢包精炼渣对不同MgO基耐火材料的侵蚀研究

利用感应熔炼炉研究了低碱度钢包精炼渣对钢包渣线部位常用的3种MgO基耐火材料(镁碳、镁碳化硅、镁尖晶石)的侵蚀,同时利用黏度试验研究了耐火材料的基质组分与熔渣混合后形成新渣相的黏度变化。研究结果表明:1)低碱度炉渣在与MgO基耐火材料中的MgO接触过程中会形成低熔点物相钙镁橄榄石(CMS),与镁铝尖晶石接触会促进钙铝黄长石(C2AS)的生成而使渣黏度增加,处于熔渣区域的SiC被氧化成SiO2而提高渣的黏度。2)熔渣对耐火材料的侵蚀程度取决于熔渣和耐火材料之间的润湿情况,熔渣黏度的增加只是在一定程度上缓解了熔渣对耐火材料的侵蚀,反应层的耐火材料在钢水和熔渣的冲刷下仍会流失到熔渣中去。     

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。     

尖晶石原料在铁沟浇注料中的应用

1 前言 近年来,作为高炉主铁沟用耐火材料的材质,Al_2O_3-尖晶石-SiC-C系列受到关注,并进行了实际使用和理论研究。这些研究都是针对理论组成尖晶石的效果进行的,所以,这些报道都表明,添加尖晶石在提高耐蚀性的同时,存在可促进SiC氧化、生成SiO_2的弊病。本报道中所使用的尖晶石为富含氧化铝系,与使用理论组成尖晶石时的耐蚀性进行了比较,并研究了实际使用的可能性。     

氮气气氛下MgAl2O4/SiC材料的反应性能研究

为了研究氮气气氛下MgAl2O4/SiC材料的反应性能及硅粉的影响,将添加硅粉前后的MgAl2O4-SiC材料在流动氮气中经1600℃保温3h烧成,对烧结后的试样进行XRD、SEM和EDS分析.研究发现:两者材料的主要物相均为镁铝尖晶石、碳化硅、氮化硅.不添加硅粉的试样中生成的氮化硅呈长径比较大的纤维状,其生长过程符合VS生长机制;添加硅粉后的试样中生成的氮化硅根部呈柱状,顶部呈锥状,其生长是LS和VS生长机制共同作用的结果.另外,氮化烧成时MgAl2O4/SiC反应界面层中会发生离子互扩散,可能生成少量堇青石,并且C4-、Al3+、Mg2+较O2-、Si4+具有更大的扩散速度.     

SiC-Al2O3复相陶瓷的研究

通过向氧化铝中掺杂SiC、SiO_2来调节材料的烧结温度、线收缩及体积密度,控制SiC、SiO_2的含量,可以有效地提高材料的力学性能和热学性能。     

铝镁浇注料和铝尖晶石浇注料的抗渣性比较

据TaikabutsuOverseas报道，铝镁浇注料中有海水镁砂细粉，铝尖晶石浇注料中有烧结尖晶石细粉。两种浇注料均采用电熔刚玉作骨料，氧化铝水泥作结合剂。制备TC／S比为4和8的两种渣，抗渣试验在1650C下进行，保温4h。结果表明：（l）对于相同的MgO含量，铝镁浇注料的抗渣性比铝尖晶石浇注料好；（2）对于C／S为4和8的两种渣，铝尖晶石的浇注料的抗渣性随尖晶石加人量的增加只有很少的提高；（3）铝镁浇注料对C／S比高的渣，其抗渣性随ugo含量的增加有明显提高。铝镁浇注料和铝尖晶石浇注料的抗渣性比较@李荔寅…     

Al2O3-MgAl2O4-SiC—C质耐火浇注料中SiC氧化行为的热力学测定

通过采用Factsage软件进行热力学计算,以探讨MgAl2O4对SiC氧化所起的作用。据热力学推断,在1500％的还原气氛中．没有证据证明尖晶石会直接影响SiC的氧化。而在Al2O3-SiC—C质浇注料中,SiC含量的增加主要与材料中莫来石和碳之间的反应有关。另一方面,Al2O3-MgAl2O4-SiC—C中SiC的产生是材料中液态SiO2和C反应等共同作用的结果。因此,在Al2O3-MgAl2O4-SiC—C质浇注料中较低的SiC含量起因于耐火材料中的相转变。并且,试样在1500％热处理15次依然没有达到稳态条件,这解释了实验和热力学结论之间存在差异的原因。     

不同Al2O3含量的镁铝尖晶石抗钢包渣侵蚀性研究

分别以四种不同Al2O3含量的镁铝尖晶石粉S67、S70、S78、S90为原料,纸浆废液为结合剂,混匀后压制成型,经烘干和1 600℃3 h热处理后,进行1 600℃保温3 h的抗钢包渣侵蚀试验,并对侵蚀后的四种尖晶石试样进行显微结构分析,以比较其抗钢包渣侵蚀性能的差异。结果表明:随着尖晶石原料中Al2O3含量的增加,抗渣侵蚀性能逐渐减弱,抗渣渗透性逐渐增强,但Al2O3质量分数增加到约90%(即S90)时其抗渗透反而有所减弱。SEM分析显示:在尖晶石受渣侵蚀过程中生成的MgO-FeOx固溶体和(Mg,Mn,Fe)(Fe,Al)2O4复合尖晶石,能起到抑制渣侵蚀和渗透的作用;而渗透层中游离的Al2O3与渣中CaO反应生成高熔点的CA6和CA2相,并以网络结构贯穿于尖晶石中间,有利于阻止渣的进一步渗透。综合考虑抗侵蚀性能和渗透性能认为,尖晶石原料S78抵抗钢包渣侵蚀能力较强。     

不同SiO_2含量的铜吹炼渣对镁铬砖的侵蚀

为了提高火法炼铜P-S转炉的炉衬寿命,用分析纯化学试剂二氧化硅和碳酸亚铁配制出SiO_2质量分数分别为23%、28%和37%的Fe O-SiO_2渣,然后采用静态抗渣法在1 350℃氩气气氛中对某冶炼厂用再结合镁铬砖进行了侵蚀试验,并用扫描电镜和能谱分析了侵蚀后试样的显微结构。结果表明:1)在1 350℃氩气气氛中,SiO_2含量(w)分别为23%、28%和37%的FeO-SiO_2渣对镁铬砖的侵蚀深度分别为1.45、1.20和1.45mm。2)侵蚀后的镁铬砖明显分为挂渣层、侵蚀区和原砖区3个区域。其中,挂渣层主要以镁铁橄榄石和镁橄榄石为基体,尖晶石相分布其中;侵蚀区主要为方镁石富氏体和尖晶石相;原砖区主要为大颗粒镁砂,小颗粒铬矿分布其间。     

利用多晶硅切割废料燃烧合成SiC基复相材料

利用多晶硅切割废料,采用燃烧合成的方法成功制备了SiC/Si2N2O及SiC/SiAlON复相粉体材料,并以该粉体为辐射基料制备出高温红外发射涂料。研究了原料配比对产物物相组成和微观形貌的影响,讨论了掺入C粉和Al粉的燃烧反应机理。实验结果表明,当反应剂中SiC∶Si∶C=68∶56∶0(质量比)时,合成产物中的Si2N2O含量最大;当反应剂中SiC∶Si∶C∶Al=68∶53∶24∶21时,合成产物中的SiAlON含量最高,配制成的高温红外涂料的红外发射率数值最高,在2.5～23.5μm波段范围内达到了0.92。     

卡尔多炉尾部烟道用铝硅质浇注料性能的研究

以特级高铝矾土为骨料,同时加入特级高铝矾土粉、棕刚玉粉、CA－50水泥、二氧化硅微粉及Cr2O3粉,检测其气孔率、体积密度、抗折强度、耐压强度、线变化率以及抗渣性。最后经过实验得出结论：当SiO2微粉含量为5％时气孔率最低,体积密度最高;当CA－50水泥含量为5％时抗折强度、耐压强度、体积密度最高、气孔率和线变化率也低;SiC骨料和细粉比例为4：6,气孔率较小,体积密度比较大,强度相对较好。从抗渣性实验的结果可以看出,加入不同比例的SiC骨料和细粉,能提高其抗渣性,进而降低成本,提高炉衬寿命。     

SiC/SiAlON对原位SiC结合刚玉材料抗侵蚀性的影响

采用矾土基高铝刚玉为骨料,以电熔刚玉细粉、Si粉、SiC粉或SiAlON粉为基质料,用酚醛树脂为结合剂,试样于1450℃埋炭烧成后,制备了烧结良好的原位SiC结合刚玉复合材料;采用静态坩埚法研究了加入SiC或SiAlON对这种复合材料抗渣性的影响.结果表明:原位SiC结合刚玉材料具有良好的抗侵蚀性能,加入适量SiC或SiAlON后复合材料的抗侵蚀性进一步提高;原位SiC结合刚玉基材料抗侵蚀行为和机理为:熔渣侵蚀材料的过程是SiC和SiAlON等非氧化物先被氧化,然后其氧化产物SiO2和Al2O3与熔渣中的CaO和Al2O3以及材料基质中的Al2O3反应生成钙长石,材料被侵蚀;原位生成的SiC难被熔渣润湿,且填充在气孔中,堵塞了熔渣渗透的主要通道;加入SiC和SiAlON,材料中非氧化物的量明显增多,因此抗侵蚀性明显提高.     

硅粉与碳黑微波合成碳化硅微粉

本文以不同粒径的硅粉和纳米碳黑为原料,采用微波加热在真空下合成SiC微粉,研究了反应温度、反应时间和原料粒径对反应产物的物相、SiC生成率及其形貌的影响。结果表明,反应温度达到1000°C时,Si和C开始反应生成SiC;在1200°C时反应30 min即可基本实现Si和C的充分反应,得到平均粒径约为100 nm的SiC微粉,且SiC的生成率达到95%以上。此外,本文还对Si和C的固相反应扩散机制进行了初步探索。     

Combution Synthesis of SiC-based Composite Materials from Kerr Loss Silicon

利用多晶硅切割废料,采用燃烧合成的方法成功制备了SiC/Si2N2O及SiC/SiAlON复相粉体材料,并以该粉体为辐射基料制备出高温红外发射涂料.研究了原料配比对产物物相组成和微观形貌的影响,讨论了掺人C粉和Al粉的燃烧反应机理.实验结果表明,当反应剂中SiC∶ Si∶C =68∶ 56∶0(质量比)时,合成产物中的Si2N2O含量最大;当反应剂中SiC∶ Si∶C∶Al =68∶ 53∶ 24∶21时,合成产物中的SiAlON含量最高,配制成的高温红外涂料的红外发射率数值最高,在2.5 ～23.5 μm波段范围内达到了0.92.     

添加剂对尖晶石碳质材料性能的影响

为提高尖晶石碳质材料的抗热震性和抗冲刷性,以尖晶石、石墨和不同种类添加剂(铝-硅合金、硅粉、B4C、Si C)为原料,热塑性酚醛树脂为结合剂,在氮气保护下经950℃热处理后,制备了石墨含量为8%(w)的尖晶石碳质材料,探究了添加剂对尖晶石碳材料力学性能、抗热震性和抗氧化性的影响。结果表明:1)铝-硅合金或B4C能明显提高尖晶石碳材料的常温抗折强度,但会降低材料的抗热震性,B4C对材料的抗热震性最不利,硅粉和Si C对常温抗折强度影响不大,但能显著提高抗热震性;2)铝-硅合金或硅粉能显著提高材料的高温抗折强度,B4C或Si C对高温强度影响不大。3)经950℃热处理后,B4C对提高材料的抗氧化性作用不明显,单独加入硅粉、铝-硅合金和B4C复合添加均能提高抗氧化性能。