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.     

尖晶石加入量对刚玉-尖晶石浇注料性能的影响

以板状刚玉、尖晶石、氧化铝微粉和纯铝酸钙水泥为原料,研究了尖晶石加入量(质量分数分别为0、3%、6%、9%、12%、15%、18%)对刚玉-尖晶石浇注料性能的影响。结果表明:随着尖晶石加入质量分数在0～18%范围内的增加,试样的高温抗折强度和抗渣性能均逐渐改善;试样的抗热震性呈先下降后上升趋势,以尖晶石加入质量分数为9%时最差;试样1 550℃3 h处理后的冷态强度呈先上升后下降的趋势,以尖晶石加入质量分数为9%时最大。     

铝酸钙水泥对刚玉基浇注料性能的影响

以电熔白刚玉颗粒及细粉为主要原料,α-Al2O3微粉、铝酸钙水泥以及Alphabond300为结合系统,研究了铝酸钙水泥加入量(质量分数分别为0、0.75%、2.25%和3.75%)对刚玉基浇注料性能的影响。结果表明:1)水泥的加入使浇注料基质的粘度增大,浇注料的流动性降低。2)随着水泥加入量的增加,110℃以及800℃处理后的冷、热态抗折强度均逐渐提高;1 100℃、1 400℃和1 600℃烧后的冷、热态强度均先降低后升高,其中水泥加入量(质量分数,下同)为0.75%时值最小。3)随着水泥含量的增加,浇注料抗热震性提高。4)少量水泥的加入使浇注料的抗渣性能降低,进一步增加水泥加入量,浇注料的抗渣性能逐步改善;在本试验范围内,水泥加入量为3.75%的浇注料和不含水泥的浇注料抗渣性能基本相当。     

水泥加入量对刚玉浇注料性能的影响

讨论了使用电熔白刚玉做骨、粉料,纯铝酸钙水泥作结合剂时,纯铝酸钙水泥加入量对制品性能的影响。结果表明,刚玉浇注料的重烧膨胀是由于刚玉与水泥发生反应生成了密度较低的CA6。     

CaO含量对刚玉质浇注料性能与显微结构的影响

通过控制铝酸钙水泥加入量,研究了CaO含量分别为0、0.5%、1.3%、1.7%、2.5%、3%、3.5%、4.9%、5.6%和7.5%时对刚玉质浇注料烧结性能、抗热震性和显微结构的影响,同时借助XRD、SEM、EDS和高温热膨胀仪等手段对浇注料的物相变化、热膨胀系数和显微结构进行了分析和观察。结果表明:刚玉质浇注料中CaO含量显著影响着浇注料的烧结性能、抗热震性及其显微结构,当CaO含量低于2.5%时,随着CaO含量的增加,浇注料中片状CA6逐渐增多,并伴随着大量的体积膨胀,导致浇注料体积密度下降,显气孔率上升;当CaO含量超过2.5%时,随着CaO含量增加,浇注料中CA2相含量增加,CA6相含量逐渐减少,浇注料体积密度开始增加,显气孔率下降,线膨胀率减小,CaO含量高于5.6%的浇注料出现了收缩;刚玉质浇注料的抗热震性与显微结构密切相关,CaO含量为4.9%～7.5%的刚玉质浇注料具有很好的抗热震性,这是由于浇注料基质中粒状CA2与片状CA6相互穿插,刚玉骨料边缘片状CA6向基质中生长,强化了基质与骨料的结合,同时CA2相具有低膨胀性,导致浇注料具有较高的强度保持率和抗热震性。     

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。     

锆刚玉加入对刚玉-尖晶石浇注料性能的影响

在刚玉-尖晶石浇注料的配比组成中分别加入ZrO2质量分数为28.46%和38.47%的两种电熔锆刚玉颗粒,研究了电熔锆刚玉颗粒的粒度(5～3、3～1和1～0.5 mm)、加入量(质量分数分别为3%、5%和8%)对刚玉-尖晶石浇注料的加热永久线变化率、烧后常温抗折强度、高温抗折强度及热震后弹性模量的影响,并观察了试样的显微结构。结果表明:1)试样的加热永久线变化率随锆刚玉粒度的增大而增大,随锆刚玉加入量的增多而增大,引入锆刚玉Z40的试样的加热永久线变化率基本上比引入锆刚玉Z25的大;2)烧后试样的常温抗折强度、高温抗折强度和弹性模量均以空白试样的为最大,均随锆刚玉粒度的减小而增大,随锆刚玉加入量的增多而减小;3)在刚玉尖晶石浇注料中适当加入锆刚玉而产生微裂纹,尽管降低了材料的强度和弹性模量,但对提高抗热震性有一定的积极作用。     

ZrO_2加入量对刚玉-尖晶石浇注料性能的影响

以板状刚玉颗粒(6～3、3～1和≤1 mm)为骨料,电熔白刚玉粉(≤0.088和≤0.044 mm)、电熔尖晶石细粉(≤0.044mm)、α-Al2O3微粉(≤5μm,d50=1.2μm)、纯铝酸钙水泥、单斜氧化锆(≤15μm,d50=6.2 μm)为基质,按骨料与基质质量比为70:30配料,基质中纯铝酸钙水泥的加入量(质量分数,下同)为3%、α-Al2O3微粉为6%、电熔尖晶石细粉为10%,用单斜氧化锆等量替代电熔白刚玉细粉,其加入量分别为0、2%、4%、6%和8%,加水混匀后振动浇注成25 mm×25 mm×125 mm的试样,于室温下养护24 h后脱模,经110℃24 h烘干后,分别经1 100、1 500、1 600℃热处理3 h.对各温度热处理后试样进行了常温物理性能、热态抗折强度、抗热震性能检测,并利用SEM对部分试样于1 400℃高温抗折强度试验后的断口形貌进行了分析.结果表明:(1)随ZrO2加入量的增加.刚玉-尖晶石浇注料于1 500和1 600℃处理后的常温抗折强度降低,显气孔率升高,故ZrO2的加入对材料的烧结性略有负面影响.(2)随zrO2加入量的增加,1 600℃处理后试样的热态抗折强度下降,但热态抗折强度在1 000℃以前变化较小,1 000℃以后明显降低.(3)ZrO2的加入改善了试样的抗热震性能,其质量分数为2%时,1 100℃水冷1次和3次后的强度保持率和残余强度最大.(4)本试验范围内ZrO2的最佳加入量为2%.     

硅溶胶对刚玉浇注料性能的影响

以5～8、3～5、1～3及≤1 mm的电熔刚玉为骨料,致密刚玉粉(≤0.074 mm)、白刚玉粉(≤0.043mm)及α-Al2O3微粉为细粉,矾土水泥和硅溶胶为结合剂,按骨料、粉料质量比为64∶36配料制成试样,自然养护后于110℃24 h烘干,然后分别于815℃3 h、1 100℃3 h和1 400℃3 h热处理。对处理后试样进行了常温抗折强度、耐压强度、体积密度、线变化率和抗热震性能的检测及显微结构分析。结果表明:硅溶胶结合浇注料于1 100℃3 h处理后的抗折强度和耐压强度分别达到27.1和178 MPa,远高于相同温度下水泥结合浇注料的;硅溶胶结合浇注料在20～1 100℃水冷热震循坏100次后基本没有出现裂纹,其耐压强度损失率仅为24.4%,而水泥结合的浇注料热震循坏49次后就完全开裂。     

加入纳米碳酸钙对刚玉-尖晶石质浇注料性能的影响

以烧结刚玉为骨料,电熔白刚玉粉、电熔尖晶石粉、α-Al2O3微粉、纳米碳酸钙以及水合氧化铝为基质,研究了纳米碳酸钙加入量(质量分数分别为0.4％、0.8％、1.2％、1.6％、2.0％)对刚玉-尖晶石质浇注料经不同温度处理后抗折强度、抗热震性和抗渣性的影响.结果表明:加入的纳米碳酸钙在高温下分解,并原位生成铝酸钙系矿物,能明显提高浇注料在800～1400 ℃处理后的常温和热态抗折强度;加入纳米碳酸钙能明显提高浇注料的抗热震性能,对浇注料抗高碱度渣性能的影响较小,但明显降低了其抗低碱度渣的侵蚀性和渗透性.     

负压浇注对刚玉浇注料性能的影响

按板状刚玉颗粒70%(w)、板状刚玉细粉和氧化铝微粉26%(w)、纯铝酸钙水泥3%(w)和减水剂1%(w),加适量水配制成刚玉浇注料,搅拌均匀后倒入真空浇注设备的模具中,分别于真空度为0、-0.03、-0.06和-0.09 MPa的时刻开始振动浇注成型,振动时继续抽真空2 min,试样经养护、烘干和1 500℃3 h热处理后,研究负压浇注对刚玉浇注料物理性能、抗热震性和抗渣性的影响,并借助压汞仪测定试样孔径分布,采用SEM观察试样断口形貌.结果表明:与常压浇注的试样相比,负压浇注可使试样中的气孔直径从10～20μm降到0.5～2μm,使试样结构更加致密,从而提高其机械强度和抗渣侵蚀性;负压浇注对试样的抗热震性略有负面影响,但负压浇注的试样热震后强度仍高于常压浇注的;在真空度为-0.03～-0.06 MPa之间开始振动浇注时,得到的浇注料试样综合性能最好.     

烧结刚玉骨料致密度对刚玉-尖晶石浇注料性能的影响

为了研究烧结刚玉骨料致密度对刚玉-尖晶石浇注料性能的影响,首先以工业Al₂O₃粉为原料制备不同致密度的烧结刚玉;然后以不同致密度的烧结刚玉为骨料制备刚玉-尖晶石浇注料,并研究了刚玉-尖晶石浇注料的致密度、强度、抗热震性和抗渣性等性能。结果发现：1)随着工业氧化铝粉成球坯体致密度的增大,制成的烧结刚玉的致密度和晶粒尺寸逐渐增大。2)随着烧结刚玉骨料致密度的增大,刚玉-尖晶石浇注料的需水性减小;烧后浇注料的致密度和常温强度增大,抗热震性变差。抗渣侵蚀性除采用体积密度为3.45 g·cm^-3的烧结刚玉骨料的浇注料明显较差外,其他浇注料的差别不大。3)综合考虑,烧结刚玉骨料的体积密度以3.51～3.55 g·cm^-3为佳。因此,不能片面地认为烧结刚玉的体积密度越大越好;过高的体积密度会导致耐火材料抗热震性能变差,并增加耐火材料单重。     

水泥加入量对刚玉-尖晶石质钢包透气砖座砖性能的影响

以粒度6~3、3~1、≤1 mm的板状刚玉颗粒为骨料,粒度≤0.074 mm的板状刚玉和烧结尖晶石细粉为基质,活性α-Al2O3微粉、纯铝酸钙水泥为结合剂,聚丙烯纤维、偶氮甲酰胺、碳酸氢钠及聚丙烯纤维+碳酸氢钠为防爆剂,制备了刚玉-尖晶石质钢包透气砖座砖,研究了水泥加入量(质量分数分别为2%、4%、6%、8%和10%)对透气砖座砖常温性能、抗热震性和抗爆裂性能的影响。结果表明:随着水泥加入量的增加,110℃干燥后常温强度增加,1 560℃烧后常温强度、显气孔率和线变化率先增加后降低;水泥加入量6%(w)时试样的强度最低,显气孔率和线变化率最大,其常温性能最差;随着水泥加入量的增加,1 100℃水冷3次后试样的强度保持率增加,抗热震性能改善,水泥加入量为10%(w)时抗热震性最好;采用碳酸氢钠或碳酸氢钠+聚丙烯有机纤维复合的防爆剂试样的抗爆裂效果最好。研制的透气砖座砖在150 t转炉钢包上使用,寿命由原来的平均31次提高到平均36次。     

尖晶石种类对刚玉-尖晶石浇注料性能的影响

采用板状刚玉颗粒（6～3、3～1、≤1 mm）及细粉（0.045 mm）、电熔尖晶石颗粒（≤1 mm）及细粉（0.045 mm）、烧结尖晶石颗粒（≤1 mm）及细粉（0.045 mm）、活性尖晶石微粉(d₅₀=1.82μm)、活性α-Al₂O₃微粉(d₅₀=1.68μm)、Secar 71水泥等原料制备了刚玉-尖晶石浇注料。研究了不同种类尖晶石（电熔尖晶石、烧结尖晶石、烧结尖晶石+活性尖晶石）对浇注料性能的影响。结果表明：1)在刚玉-尖晶石浇注料中引入不同的尖晶石对试样经110℃保温24 h烘干后的抗折强度和耐压强度影响不大,但采用电熔尖晶石能降低加水量,提高流动性,得到优良的施工性能;2)采用电熔尖晶石有利于材料的抗渣侵蚀性能,但在抗渣渗透性及抗热震性方面,烧结尖晶石更占优势;3)加入适量的活性尖晶石微粉可以弥补烧结尖晶石的不足,提高浇注料的可施工性能,但对抗热震性会产生一定负面影响。     

不同基质组成的刚玉-尖晶石浇注料性能研究

以板状刚玉、电熔尖晶石和铝酸钙水泥为原料,设计了尖晶石细粉质量分数分别为0、7.5%、15%和22.5%的4组浇注料,每组浇注料又依水泥量的不同设计了m(CaO)/m(Al2O3)分别为0.03、0.06、0.09、0.15、0.18的5个配方,制备了不同基质组成的刚玉-尖晶石浇注料试样,系统研究了试样经1 600℃3 h处理后的性能(尤其是高温抗折强度和抗热震性)及基质显微结构。结果表明:1)高温下尖晶石与基质中的Al2O3发生固溶而影响浇注料的高温强度,加入7.5%~15%质量分数的尖晶石细粉时,基质中的Al2O3与尖晶石固溶程度较大,基质的结合强度较强,高温强度明显较高;而加入尖晶石较多时,Al2O3量相对降低,减弱了固溶产生的结合,形成了"松散"的基质结构,可有效提高浇注料的抗热震性,因此加入22.5%质量分数尖晶石细粉的浇注料抗热震性最优。2)随着铝酸钙水泥的增加,浇注料的体积密度逐渐减小,常温抗折强度和弹性模量逐渐降低;当基质中m(CaO)/m(Al2O3)=0.09时,基质中刚玉细粉和Al2O3微粉与水泥在高温下全部反应,生成了大量交错分布的板状六铝酸钙,浇注料的高温抗折强度最高,抗热震性最好。     

氧化锆对铬刚玉浇注料烧结及抗热震性能的影响

为改善铬刚玉浇注料的抗热震性能而又不显著降低其强度,在铬刚玉浇注料中加入了氧化锆微粉,采用弹性模量测定仪、X射线衍射仪、扫描电镜和压汞仪等研究了氧化锆微粉对浇注料烧结性能及抗热震性能的影响.结果表明:氧化锆微粉可促进铬刚玉浇注料的烧结.当氧化锆微粉掺量在1%～3%(质量分数,下同)时,可提高浇注料的抗热震性能且不降低材...     

ZrO2对刚玉-尖晶石浇注料抗热震性能的影响

为制备具有优良抗热震性能的刚玉–尖晶石浇注料,在浇注料中加入0～9%（质量分数,下同）的氧化锆,通过测试弹性模量和残余抗折强度研究了氧化锆对刚玉–尖晶石浇注料抗热震性能的影响。利用X射线衍射和扫描电子显微镜分析了刚玉–尖晶石–氧化锆浇注料抗热震性能的影响机制。结果表明：刚玉–尖晶石浇注料的弹性模量随氧化锆加入量增加逐渐降低,由129 GPa（未加ZrO2）降至93.6 GPa（加入9%ZrO2）,而残余抗折强度随氧化锆加入量增加而升高,经5次1 100℃水冷热震循环后,残余抗折强度保持率由59%（未加ZrO2）提高到83%（加入9%ZrO2）。提高刚玉–尖晶石浇注料抗热震性能的机制为微裂纹增韧、ZrO2粒子弥散增强和钉扎效应等多重因素共同作用。     

ZrO2对刚玉-尖晶石浇注料抗热震性能的影响

为制备具有优良抗热震性能的刚玉–尖晶石浇注料,在浇注料中加入0～9%（质量分数,下同）的氧化锆,通过测试弹性模量和残余抗折强度研究了氧化锆对刚玉–尖晶石浇注料抗热震性能的影响。利用X射线衍射和扫描电子显微镜分析了刚玉–尖晶石–氧化锆浇注料抗热震性能的影响机制。结果表明：刚玉–尖晶石浇注料的弹性模量随氧化锆加入量增加逐渐...     

β-SiAlON对刚玉基超低水泥浇注料性能的影响

研究了β-SiAlON加入量 (质量分数 )分别为 0、4%、6%、8%和 10%时对刚玉基超低水泥浇注料烧结性能、高温强度和抗热震性的影响。结果表明:β SiAlON的加入对材料的烧结有负面影响,它使试样的气孔率升高,强度降低,但提高了试样的高温抗折强度 (1400℃);β-SiAlON的加入可显著改善试样的抗热震性,残余强度保持率由 18. 4%提高到 40% ~49%。