不同条件下白云石耐火材料抗侵蚀性的研究

采用真空感应炉法与静态坩埚法,分别研究了烧成白云石耐火材料在碱度为0.6、1.1、1.5和1.8的CaO-SiO2渣与Al2O3含量为37.98%的CaO-Al2O3渣中的抗侵蚀性。真空感应炉浸棒法的试验条件是真空度5kPa、1650℃保温25min;静态坩埚法的试验条件为空气气氛下于1650℃保温60min。对侵蚀后的试样进行观察与测量,并用SEM与EDAX分析了试样的断面形貌和化学组成变化。结果表明,在静态坩埚法抗渣试验条件下,在CaO-SiO2渣中,随着熔渣碱度的升高,试样与熔渣生成高熔点的C2S保护层,阻挡了熔渣的侵蚀,表现出较好的抗侵蚀性。在真空感应炉浸渍试样的试验中,在CaO-SiO2渣中,随着熔渣碱度的升高,试样抗侵蚀性呈现出先增强后减弱的趋势;在CaO-Al2O3渣中,试样侵蚀后形成低熔点的C12A7,试样的抗侵蚀性很差。     

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。     

镁铬耐火材料在真空条件下的抗渣性

采用真空感应炉抗渣法,研究了半再结合镁铬耐火材料在碱度分别为0.6、1.1、1.5和1.8的CaO-SiO2渣与Al2O3含量为37.98%的CaO-Al2O3渣中的抗侵蚀性,试验条件是真空度5kPa、1650℃保温25min。对侵蚀后的试样进行观察与测量,并用SEM与EDAX分析了试样的断面形貌和化学组成变化。结果发现:在CaO-SiO2渣中,随着炉渣碱度的升高,镁铬试样中的尖晶石更易于受到熔渣的侵蚀,并且尖晶石中的Cr2O3、Fe2O3被CO与钢水中的C还原为金属态的铬铁合金,试样的直接结合被破坏,侵蚀量变大。在CaO-Al2O3渣中,镁铬试样在边界层生成致密的MA尖晶石,抑制了熔渣的进一步侵蚀和Cr2O3、Fe2O3的还原,显示出较好的抗侵蚀性。     

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.     

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。     

耐火材料抗无碱玻璃侵蚀性能的研究

介绍采用回转抗渣试验方法对多孔氧化铬、致密氧化铬和颗粒氧化铬试样进行了抗无碱玻璃侵蚀的对比试验,对试验前后的试样进行了扫描电镜分析,得出如下结论:①致密氧化铬试样的抗无碱玻璃侵蚀性能优于多孔氧化铬试样,多孔氧化铬试样的抗无碱玻璃侵蚀性能优于颗粒氧化铬试样。②试样气孔率越低,抗侵蚀性越好。玻璃熔渣主要是通过贯穿气孔向试样中侵蚀渗透,玻璃熔渣渗透的深度与气孔率的高低以及气孔的大小有关。     

侵蚀温度和煤渣脱碳对高铬材料抗侵蚀性的影响

为了研究侵蚀温度和煤渣脱碳对水煤浆气化炉用高铬材料抗侵蚀性的影响,取含碳和脱碳两种煤渣,采用静态坩埚法,在埋炭气氛中分别于1 450和1 600℃保温5 h对高铬材料进行侵蚀试验,检测试验后高铬材料的侵蚀渗透深度、脱锆层厚度,以及原砖层的气孔率和孔径分布情况,并分析了试验条件下熔渣系统的氧势。结果表明:1)随着侵蚀温度的升高,侵蚀后坩埚渣-埚界面坩埚侧表面的尖晶石层变薄,坩埚原砖层中气孔增多,孔径增大,抗煤渣侵蚀性下降。2)含碳煤渣对高铬材料的侵蚀较强,侵蚀后残渣中有金属相;脱碳煤渣对高铬材料的侵蚀较弱,侵蚀后残渣中没有出现金属相。3)经热力学分析,当采用脱碳煤渣时,试验过程中熔渣内部的氧势在10~(-9.25)MPa以上;当采用含碳煤渣时,熔渣内部的氧势为10~(-13)~10~(-15)MPa。     

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。     

模拟煤气化炉气氛下酸性渣对Si_3N_4–SiC材料的侵蚀及其机理

在回转抗渣炉内模拟气化炉1 500℃时的工作环境,进行熔渣对Si_3N_4结合SiC试样的动态侵蚀实验,利用扫描电镜观察侵蚀后试样的显微结构,并结合热力学模拟研究酸性煤渣对Si_3N_4–SiC材料的侵蚀机理。结果表明:实验条件下,熔渣中的FeO与Si_3N_4–SiC材料发生氧化还原反应,在试样表面形成C、Si、Fe合金;Si_3N_4–SiC试样发生活性氧化,形成气体和方石英,且方石英向熔渣中溶解;氧化反应改变了试样中气孔表面的结构组成,熔渣通过气孔向试样中渗透,在试样表面形成很薄的反应层。反应层的形成加剧了熔渣向试样中的渗透及试样向熔渣中的溶解。因此,Si_3N_4–SiC材料不适合用做水煤浆气化炉内衬材料。     

MgO-MgAl2O4-ZrO2系材料的抗渣性研究

以菱镁矿粉(d<,50>=6.62 μm)、m-ZrO<,2>微粉(d<,50>=3.99μm)、α-Al<,2>O<,3>微粉(d<,50>=1.89μm)为原料,采用半干法成型,于1 600 ℃保温3 h烧成后制成MgO-MgAl<,2>O<,4>、MgO-ZrO<,2>和MgO-MgAl<,2>O<,4>-ZrO<,2>质试样,检测试样的加热永久线变化率、显气孔率、体积密度、抗渣侵蚀性、抗渣渗透性,并利用Factsage6.1热力学软件对试样的抗渣性进行了分析.结果表明:1.MgO-ZrO<,2>材料的烧结性能优于MgO-MgAl<,2>O<,4>材料及MgO-MgAl<,2>O<,4>-ZrO<,2>材料;2.在MgO-MgAI<,2>O<,4>材料中引入ZrO<,2>,有利于提高其抗渣侵蚀性,但抗渣渗透性较差,主要同试样的组织结构相对疏松及熔渣中的Fe<'3+>和Mg<'2+>的渗透有关;3)试验结果与热力学模拟结果吻合较好.