改性石墨对Al2O3-SiC-C质铁沟浇注料性能的影响

为了解决鳞片石墨因密度小、润湿性差和分散困难而难以在浇注料中使用的问题,首先采用硅烷偶联剂KH-560对≤0.178和≤0.074 mm的鳞片石墨分别进行改性处理,得到两种粒度的改性石墨;然后在传统Al2O3-SiC-C质铁沟浇注料配方(w):电熔致密刚玉62%、SiC粉24%、α-Al2O3微粉5%、纯铝酸钙水泥4%、SiO2微粉3%、球状沥青(≤1 mm)2%的基础上,分别用0.5%(w)的改性前后的石墨等量取代球状沥青,以研究KH-560硅烷偶联剂改性鳞片石墨对Al2O3-SiC-C铁沟浇注料性能的影响。结果表明:与原石墨相比,改性后石墨的分散性明显改善,浇注料的需水量大幅降低,且加入≤0.178 mm改性石墨的试样分散效果较好;含石墨试样的常温物理性能均有所下降,但加入≤0.178 mm改性石墨的试样强度和体积密度都明显高于加入其他石墨的,仅略低于无石墨的;加入石墨的试样抗渣性能明显得到提高,且加入≤0.178 mm改性石墨试样的抗渣性能最佳。综合考虑浇注料的各项性能,认为经硅烷偶联剂改性的鳞片石墨可部分取代球状沥青,且最佳粒度为≤0.178 mm。     

复合抗氧化剂加入量对Al2O3-SiC-C浇注料性能的影响

以电熔棕刚玉为骨料,电熔棕刚玉粉、活性α-Al2O3微粉、黑碳化硅粉、球状沥青、SiO2微粉、纯铝酸钙水泥等为基质料,配以质量分数为2%、2.3%、2.6%、2.9%的复合抗氧化剂,搅拌均匀制备成Al2O3-SiC-C质浇注料。外加5%(w)的水搅拌3~5 min后,检测浇注料的流动性;经振动成型、养护、脱模、干燥后,于1 500℃空气气氛中热处理3 h,测定热处理后试样的质量损失率、体积密度、显气孔率、常温耐压强度、常温抗折强度和抗热震性。结果表明:随着复合抗氧化剂加入量(w)从2%增加到2.9%,浇注料的流动性变化不大并且保持较高的水平,显气孔率、体积密度和常温强度变化不大,质量损失率从1.14%减小到0.35%,氧化层厚度逐渐减小;复合抗氧化剂加入量为2.9%(w)的试样热震后耐压强度仍保持在70 MPa左右,具有较好的抗热震性。     

氮化硅铁对Al2O3-SiC-C系铁沟浇注料性能的影响

为了解决Al2O3-SiC-C系铁沟浇注料在高温使用过程中易氧化的问题,以棕刚玉颗粒、致密刚玉细粉、碳化硅颗粒和细粉、球状沥青、硅粉、Secar 71水泥、氮化硅铁等为原料,制备了Al2O3-SiC-C系铁沟浇注料,并研究了添加5%(w)氮化硅铁对该浇注料施工性能、物理性能、抗氧化性的影响,同时分别采用静态抗渣和回转抗渣试验对抗渣性能进行评价。结果表明:1)与不加氮化硅铁的常规铁沟浇注料相比,添加氮化硅铁的铁沟浇注料的常温强度略低,但是同样具备良好的施工性能和足够的脱模强度;2)添加氮化硅铁的铁沟浇注料具有较高的高温抗折强度和高温抗氧化性能;3)添加氮化硅铁的铁沟浇注料具有良好的静态抗渣能力,但是在强氧化环境和热态冲蚀同时作用的铁沟部位,不建议使用含氮化硅铁的Al2O3-SiC-C材料。     

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。     

矾土骨料对Al2O3-SiC-C铁沟浇注料性能的影响

为降低铁沟浇注料的原料成本,以粒度>1 mm的高铝矾土熟料GL-90和矾土均化料GL-88分别替代常规棕刚玉质Al2O3-SiC-C铁沟浇注料中>1 mm的棕刚玉颗粒,研究了这两种不同矾土骨料对铁沟浇注料的影响。结果表明:不同矾土骨料对铁沟浇注料的流动性、体积密度、强度以及抗渣侵蚀性均有不同程度的影响。相对矾土均化料而言,品位较高的高铝矾土熟料更适合作为铁沟浇注料中棕刚玉的替代品,以其为主要骨料制成的铁沟浇注料,其各项性能指标与以常规棕刚玉质铁沟浇注料的更为接近,而且在铁水温度不高、热冲击较小的中小型高炉上,这种铁沟浇注料与棕刚玉质铁沟浇注料的使用效果差别不大;而在铁水温度较高、热冲击大的高炉上,与棕刚玉质的使用效果差别较大,尤其是在撇渣器前端回旋区,应尽量使用棕刚玉质的铁沟浇注料。     

影响Al2O3-SiC-C质铁沟浇注料使用寿命的因素及改进措施

简要介绍了Al2O3-SiC-C质浇注料的现状与组成,分析了Al2O3-SiC-C质浇注料作为铁沟内衬用材料存在的主要损毁因素,系统总结了改进并提高Al2O3-SiC-C质浇注料性能的研究进展。     

低掺量红柱石粉对Al2O3-SiC-C浇注料性能的影响

为了进一步提高Al₂O₃-SiC-C浇注料的性能,以棕刚玉、碳化硅、沥青、红柱石粉、α-Al₂O₃微粉、SiO₂微粉、Si粉、Al粉、Secar 71水泥为原料制备了Al₂O₃-SiC-C浇注料,研究了低掺量（质量分数分别为0、1%、2%、3%、5%）红柱石粉（≤0.055 mm）等量替代浇注料中的棕刚玉细粉对浇注料致密度、强度、抗热震性和抗氧化性等的影响。结果表明：随着红柱石粉添加量的增大,烧后试样的显气孔率和体积密度减小,常温抗折强度、高温抗折强度、抗热震性和抗氧化性均增大。     

粒度组成对Al2O3-SiC-C浇注料气孔特性的影响

以电熔刚玉(8～5、5～3、3～1、≤1、<0.088 mm)、碳化硅(≤1 mm)、球状沥青(1～0.5 mm)、硅粉(<0.088 mm)、SiO2微粉、Al2O3微粉为原料,铝酸钙水泥为结合剂,通过改变粒度分布系数q(分别为0.21、0.22、0.23、0.24、0.25),制备了不同粒度组成的Al2O3-SiC-C浇注料,并研究了q对110℃24 h烘干和1 450℃3 h埋炭烧后浇注料试样显气孔率、透气度和孔径分布的影响。结果表明:当q由0.21增大到0.25时,烘干和烧后浇注料试样的显气孔率和透气度均先减小后增大,当q=0.23时显气孔率最小,而q=0.22时透气度最小;烘干后试样的平均孔径随q的增大而增大,而烧后试样的平均孔径却没有明显的规律;对于烘干和烧后试样的孔径分布而言,当q为0.21、0.22及0.25时具有明显的离散性,而当q为0.23和0.24特别是q=0.23时,则孔径趋于集中连续分布。     

电熔镁砂加入量对Al2O3-SiC-C浇注料性能的影响

以电熔棕刚玉颗粒(粒度为5~3 mm、3~1 mm,≤1 mm)、电熔白刚玉细粉(≤0.088 mm)、SiC颗粒(≤1 mm)和细粉(≤0.088 mm)、电熔镁砂细粉(≤0.088 mm)、活性α-Al2O3微粉、SiO2微粉、Si粉和球状沥青为主要原料,以纯铝酸钙水泥为结合剂,配制成电熔镁砂细粉加入量(质量分数)分别为0、3%、6%、9%、12%的出铁沟用Al2O3-SiC-C浇注料,经振动成型、养护、脱模、110℃24 h烘干后,分别于1 100℃3 h、1 450℃3 h热处理,测定处理后试样的体积密度、显气孔率、烧后线变化率、抗折强度、抗高炉渣侵蚀性和抗氧化性,并分析其物相组成和显微结构。结果表明:随着电熔镁砂加入量的增加,试样的显气孔率提高,体积密度、抗折强度和抗氧化性降低,抗渣性变化不大;1 450℃3 h处理后试样物相主要由3C-SiC、6H-SiC、刚玉、方镁石以及反应生成的尖晶石和莫来石组成,且随着电熔镁砂加入量的增加,尖晶石和莫来石的生成量也增加;在侵蚀面附近,刚玉颗粒边缘生成了厚度约80μm的尖晶石层。     

Al2O3-SiC复相粉对Al2O3-SiC-C材料性能的影响

以电熔白刚玉(3～1、≤1、≤0.044 mm)、Al2O3-SiC复相粉(d50≤5μm)、α-Al2O3微粉(d50=1.2μm)、SiC粉(≤0.044 mm)、鳞片石墨(≤0.088 mm)、Si粉(d50=42.8μm)和B4C(d50≤10μm)为主要原料,热固酚醛树脂为结合剂,研究了分别用4%、8%、12%、16%质量分数的Al2O3-SiC复相粉等比例取代α-Al2O3微粉和SiC细粉对Al2O3-SiC-C试样在180℃固化后和1 000、1 500℃埋焦炭热处理后的显气孔率、体积密度、常温抗折强度、常温耐压强度、高温抗折强度(1 400℃)、抗热震性(1 100℃,水冷)以及抗氧化性(1 000、1 500℃)的影响。结果表明:随Al2O3-SiC复相粉加入量的增加,试样经180℃固化后常温性能下降,1 000℃热处理后常温性能变化不大,1 500℃热处理后除耐压强度显著提高外,其余各项常温性能变化不大;而高温抗折强度下降,抗热震性明显提高,试样经1 500℃氧化后的抗氧化性以加入4%质量分数复相粉的最佳。其原因可能是由于该复相粉的粒度更细,反应活性更高,其氧化层中更易生成莫来石,形成表面致密层从而有效地阻碍氧气向材料内部扩散。     

分散剂对Al2O3-SiC-C系超低水泥浇注料自流性的影响

研究了几种分散剂对Al2O3-SiC-C系超低水泥高铝浇注料自流性的影响。根据表观黏度、基质的pH值和浇注料的自流值来评价不同分散剂对高铝浇注料性能的影响。研究表明,在Al2O3-SiC-C系浇注料中,加入0.06%聚丙烯酸钠,浇注料的流动性最好。     

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。     

炭黑加入量对氧化铝-碳化硅-碳质铁沟浇注料性能的影响及材料的工业化应用

为了探明炭黑与Al2 O3-SiC-C铁沟浇注料性能的相关性,主要研究了炭黑加入量对材料性能的影响.以电熔棕刚玉颗粒、碳化硅颗粒与细粉、硅微粉、α-Al2 O3微粉、白刚玉微粉、Secar71水泥、Si粉、球沥青为主要原料,分别以0、0.5％、1％、1.5％、2％质量分数的炭黑等量替代白刚玉微粉,外加质量分数为4.2％的水搅拌均匀,振动浇注成型,研究了炭黑加入量对浇注料流动性,经各温度热处理后常温物理性能及高温抗折强度、抗氧化性能的影响.结果表明:随着炭黑加入量的增大,浇注料流动值先增大后减小,体积密度先增大后减小,显气孔率先减小后增加,常温强度先增后减;高温抗折强度增大、抗氧化性能提高,其原因分析与形成的β-SiC晶须和发育良好的莫来石晶体有关.加入炭黑质量分数为1.5％时,浇注料的综合性能最好.根据试验实研究结果,添加1.5％炭黑的铁沟浇注料在铁沟应用中取得了较好的效果.     

铁水包用环保无烟Al2O3-SiC-C砖

铁水罐车内衬曾经采用过高铝材料,这是由于高铝材料对于酸性炉渣的侵蚀有较强的适应能力。这些酸性渣随着铁水一同在钢厂转移。随着大容量的铁水包的引入生产,以及技术的发展和产量的提升,要求铁水包具有更高的炉龄,但采用普通的高铝耐火材料无法达到。介于此,Al2O3-SiC-C(以下简称ASC)砖得到了快速的发展,并将逐步取代传统高铝耐火材料成为铁水罐内衬。本文论述了在欧洲一家钢厂165t铁水包上试用的一种新研发的ASC砖,结果表明其性能上已得到很大的提高,但是发现ASC砖在钢包预热时会产生烟雾。后来通过调整结合剂和添加剂并重新设计成环保型无烟砖。这种砖已在同一钢厂中表现出极好的使用性能,并创造了该厂的最长使用记录。     

蓝晶石粉加入量对Al2O3-SiC-C浇注料性能的影响

以电熔棕刚玉、碳化硅、蓝晶石粉、α-Al2O3微粉、球状沥青等为原料,以纯铝酸钙水泥为结合剂,研究了蓝晶石粉加入量(质量分数分别为0、2％、4％、6％)对Al2O3-SiC-C质浇注料性能的影响.结果表明:随着蓝晶石粉的增加,1450℃×3h处理后Al2O3-SiC-C质浇注料的体积密度减小,线变化率逐渐增加,中温和高温强度都有一定程度的提高,但加入量超过6％以后,浇注料的高温抗折强度会有所下降.蓝晶石作为Al2O3-SiC-C质浇注料的膨胀剂合理使用,可以减少耐火材料在高温和冷却过程中产生的收缩裂纹和剥落,从而延长耐火材料的寿命.     

粒度组成和减水剂对Al2O3-SiC-C质浇注料流动性的影响

以致密刚玉(8～5、5～3、3～1 mm)、电熔白刚玉(1～0.088、≤0.088 mm)、SiC(1～0.088、≤0.088mm)、CA-80水泥、球状沥青等为主要原料,利用正交试验法研究了粒度组成(q值分别为0.21、0.22、0.23、0.24、0.25)、聚丙烯酸钠(PAAS)的加入量(质量分数分别为0.025%、0.05%、0.075%、0.1%)、三聚磷酸钠(STPP)加入量(质量分数分别为0.025%、0.05%、0.075%、0.1%)、萘系磺酸盐甲醛缩合物(FDN)加入量(质量分数分别为0.025%、0.05%、0.075%、0.1%)4个因素对Al2O3-SiC-C质浇注料流动性的影响。结果表明:4个因素对Al2O3-SiC-C质浇注料的流动性影响次序为:PAAS加入量>STPP加入量>q值>FDN加入量;当PAAS加入量(w)为0.05%,STPP加入量(w)为0.025%,FDN加入量(w)为0.1%,q值取0.24时,Al2O3-SiC-C浇注料的流动性最佳,流动值达到221 mm。     

骨料种类对铁水包用Al2O3-SiC-C砖性能的影响

骨料作为耐火材料的重要组成部分,决定着材料的各项性能。分别以粒度均为5～3、3～1和≤1 mm的高铝矾土、电熔棕刚玉、板状刚玉为骨料,以电熔白刚玉(≤0.045 mm)、SiC(≤0.075 mm)、活性α-Al₂O₃微粉(≤0.045 mm)和鳞片石墨(≤0.15 mm)等为基质,以热固性酚醛树脂为结合剂制备了Al₂O₃-SiC-C砖,研究了骨料种类(高铝矾土、电熔棕刚玉、板状刚玉)对Al₂O₃-SiC-C砖常温力学性能、高温力学性能和抗渣性能的影响。结果表明：以板状刚玉为骨料时,由于其较高的致密度和较低的杂质含量,使得Al₂O₃-SiC-C砖具有最优的高温力学性能和抗渣性能;以高铝矾土为骨料时,由于其较高的气孔率和杂质含量,导致试样高温力学性能和抗渣性最差。     

炭素原料对Al2O3-SiC-C铁沟浇注料性能的影响

以棕刚玉、碳化硅、铝酸盐水泥及超微粉等为原料制备了棕刚玉基Al2O3-SiC-C铁沟浇注料,研究了球状沥青加入量对其性能的影响,并确定了球状沥青的最佳加入量;在此基础上,进一步研究了鳞片石墨外加量对该浇注料性能的影响。结果表明:随着球状沥青加入量的增加,浇注料的需水量增加,体积密度减小,显气孔率升高,强度降低,抗渣侵蚀性先提高后降低;当球状沥青加入质量分数为3%时,浇注料需水量增加的幅度与强度降低的幅度并不明显,且抗渣侵蚀性最好;在球状沥青加入质量分数为3%的前提下,外加质量分数0.5%的鳞片石墨可使该浇注料的强度略有增加,抗渣侵蚀性进一步提高,但鳞片石墨质量分数超过0.5%后,反而使浇注料的需水量增大,显气孔率升高,强度降低,抗渣侵蚀性变差。现场使用效果表明,以3%质量分数的球状沥青配合0.5%质量分数的鳞片石墨作为炭素原料制备的棕刚玉基Al2O3-SiC-C铁沟浇注料,具有施工性好,易烘烤,性能优良,质量可靠的优点,在大型高炉出铁场上使用,其一次通铁量可达到19.8万t。     

分散剂和促凝剂对Al2O3-SiC-C浇注料流动性能的影响

研究了分散剂六偏磷酸钠和聚丙烯酸钠对Al2O3-SiC-C质浇注料流动性的影响,以及促凝剂镁盐和铝盐对以六偏磷酸钠或聚丙烯酸钠为分散剂的Al2O3-SiC-C质浇注料的促凝效果.结果发现浇注料的流动值随六偏磷酸钠或聚丙烯酸钠加入量的改变而改变;以六偏磷酸钠作分散剂,其加入量为0.03%时,浇注料的流动值最大;以聚丙烯酸钠作分散剂,其加入量为0.05%时,浇注料的流动值最大;镁盐和铝盐对以六偏磷酸钠或聚丙烯酸钠作分散剂的浇注料有良好的促凝作用,但分散剂不同时其促凝机理也不同.     

均质矾土骨料对 Al2O3－SiC－C 铁沟浇注料性能的影响

为降低铁沟浇注料的原料成本,在基质相同的情况下,分别以棕刚玉和均质矾土为骨料制备了两种Al2O3-Si C-C铁沟浇注料,对比了两种骨料对该浇注料性能的影响。结果表明:(1)经110、1 100和1 500℃热处理后,以均质矾土为骨料的试样(编号为HB90)的体积密度和显气孔率均低于以棕刚玉为骨料的试样(编号为BFA)的;经110和1 100℃热处理后的常温抗折强度和耐压强度均高于试样BAF的;经1 500℃热处理后,其常温抗折和耐压强度略低于试样BAF的。(2)均质矾土骨料玻璃相含量较低,对试样的高温抗折强度影响不大,使得试样HB90和试样BFA的高温抗折强度相同。(3)与试样BFA相比,试样HB90的抗侵蚀性略差,抗渗透性较好。可见,均质矾土具有较好的综合性能,能替代棕刚玉在出铁沟浇注料中使用。