锆英石加入量对低碳镁碳砖抗剥落性能的影响

为了提高VOD钢包用低碳镁碳砖的抗剥落性能,以粒度为5～3、3～1、<1和<0.088 mm的电熔镁砂,粒度<0.15 mm的天然鳞片石墨,粒度<0.045 mm的金属铝粉和粒度<0.05 mm的锆英石粉为主要原料,热固性酚醛树脂为结合剂,制备了低碳镁碳砖,研究了锆英石加入量(加入质量分数分别为0、1%、2%、5%)对低碳镁碳砖抗剥落性能的影响。结果表明：1)添加1%(w)锆英石试样的高温抗折强度、抗热震性、抗氧化性及抗渣性均达到最大,说明锆英石的加入有助于提高低碳镁碳砖的抗剥落性能。2)添加锆英石的试样经1 400℃埋碳加热0.5 h后,基质中有针状、连续片状空间结构的阿隆(AlON)以及片状氧化铝-氧化锆复合物生成,且通过钉扎增韧以及颗粒增韧提高了高温力学性能和抗热震性。3)加入过量的锆英石会导致氧化锆生成量明显增加,其高温下的体积变化使基质中微裂纹聚集,造成试样的抗剥落性能大幅下降。     

用后镁碳砖回收料加入量和粒度对镁碳砖性能的影响

对钢包用后镁碳砖进行拣选、除杂、破碎、颗粒分离处理,制成回收料,研究回收料加入量和粒度对镁碳砖性能的影响.结果发现:(1)引入回收料均不同程度降低了镁碳砖的致密度、常温耐压强度、高温抗折强度和抗渣侵蚀性,以引入≤0.074 mm回收料对其各项性能降低程度影响最大.(2)引入5～3 mm回收料对镁碳砖致密度影响最小,平均引入1%质量分数的5～3 mm回收料,其体积密度降低0.003 9 g·cm-3,显气孔率增加0.108 7%.(3)引入3 ～1 mm 回收料对镁碳砖常温耐压强度和高温抗折强度影响最小,乎均引入1%质量分数的3 ～1 mm回收料,其常温耐压强度降低1.66 MPa,高温抗折强度降低0.11 MPa.     

石墨含量对镁碳砖抗氧化性能的影响

以镁砂和鳞片石墨为主要原料,以树脂为结合剂制备了不同石墨含量的镁碳耐火材料。研究了石墨含量和氧化温度对镁碳耐火材料抗氧化性能的影响。并利用氧化模型计算了不同石墨含量镁碳砖的氧化率。结果表明:随着石墨含量的增加,镁碳砖试样的体积密度降低,显气孔率升高。经900℃碳化后,镁碳砖试样的体积密度较碳化前降低,显气孔率升高。在1 400℃氧化后的镁碳砖试样脱碳层厚度随着石墨含量的增加而减小;而在1 000℃氧化后,石墨含量对脱碳层厚度影响不大。氧化模型结果表明,随着石墨含量的增加,镁碳砖试样的氧化率逐渐降低,抗氧化性增加。     

氧化铝微粉加入量对低碳镁碳砖性能的影响

以电熔镁砂、石墨、金属Al和氧化铝微粉为主要原料,热塑性酚醛树脂为结合剂,制备了w(C)5%的低碳镁碳砖试样,研究了氧化铝微粉加入量(其质量分数分别为0、3%、5%、7%、9%)对低碳镁碳砖的常温物理性能、抗热震性和抗氧化性的影响。结果表明:(1)随着氧化铝微粉加入量的增加,低碳镁碳砖试样的体积密度、常温强度和高温强度均先升高后降低,显气孔率则先降低后升高;抗热震性和抗氧化性随微粉加入量的增加呈先改善后变差的趋势;其中,微粉加入量为5%的低碳镁碳试样综合性能最好。(2)低碳镁碳砖试样性能的改善主要是由于加入的氧化铝微粉和MgO在高温下原位反应生成连续分布的尖晶石,增强了基质的陶瓷结合;但氧化铝微粉加入量过大时,由于大量原位反应引起材料产生过大的体积膨胀,会导致基质结构疏松,从而恶化镁碳砖的性能。     

碳氮化钛对低碳镁碳砖性能的影响

研究了碳氮化钛加入到低碳镁碳砖中对其性能的影响,并采用XRD物相分析、SEM显微分析研究了碳氮化钛对低碳镁碳砖基质部分烧后性能的影响。结果表明:镁碳砖基质部分经1600℃3h埋炭处理后,碳氮化钛仍均匀分布在基质中,并和MgO发生一定程度的固溶;加有碳氮化钛的镁碳砖经1600℃3h埋炭处理后,体积密度有所降低,气孔率升高,线膨胀率增大,常温耐压强度有所减小;碳氮化钛对镁碳材料的抗氧化性有所改善,但不及传统的金属铝粉;材料同样表现出良好的抗渣性。     

改性石墨对镁碳砖性能的影响

为了提高钢包渣线镁碳砖的使用寿命,将0~1%质量分数的改性石墨引入到钢包渣线用镁碳砖中,研究了其加入量对镁碳砖体积密度、显气孔率、常温耐压强度、热膨胀率和抗渣性的影响,并采用偏光显微镜分析了试样的显微结构。结果表明:引入少量改性石墨对镁碳砖的致密度略有负面影响,但改性石墨在高温下产生的体积膨胀能弥补砖的基质收缩和砖与砖之间的缝隙,从而提高镁碳砖的抗渣性;当改性石墨加入质量分数为0.8%时,镁碳砖中骨料与基质的缝隙最小,抗渣性最好。     

添加物对低碳镁碳砖抗水化性能的影响

为了避免金属Al粉在高温下与C、N2的反应产物AlN和Al4C3的水化导致砖的开裂,研究了外加单质Si粉1%(w)和含铁物质分别为0.5%、1%、1.5%、2%(w)时对低碳镁碳砖抗水化性能的影响,并采用XRD及扫描电镜进行了研究。结果表明:分别添加Si粉和含铁物质时,均能促使试样致密化,有效地提高试样的抗水化性能,其中以外加1%(w)含铁物质的试样水化质量增加率最低,抗水化性能最好;当Si粉和含铁物质复合添加时,可更显著地降低试样的水化质量增加率,试样抗水化性能更优异。     

复合添加氮化钛和铝粉对镁碳砖高温性能的影响

首先研究了氮化钛(TiN)加入量(分别外加质量分数1%、2%和3%)对镁碳砖高温性能的影响,然后在确定其加入量的基础上研究了复合加入TiN和Al对镁碳砖高温抗折强度、抗氧化性和抗渣侵蚀性等高温性能的影响,并分析了渣蚀后试样的化学组成及物相变化。结果表明:镁碳砖中外加TiN的质量分数以不超过2%为宜;TiN和Al复合加入到镁碳砖中,可使镁碳砖的高温抗折强度、防氧化效果和抗渣侵蚀性等高温性能均有很大提高,且以复合外加2%质量分数TiN和1%质量分数Al的镁碳砖试样综合高温性能最佳。     

低碳镁钙碳砖与镁碳砖的抗AOD炉渣对比

为了减少耐火材料中碳对冶炼超低碳钢的不利影响,以回转炉为载体,使用天然气和氧气为加热介质,将镁碳砖与低碳镁钙碳砖交替砌入回转炉内。当炉内试验砖的热面温度达到1 650℃时,先加入500 g碎钢,然后再加入500 g AOD炉渣,保持渣池深度在10 mm左右,熔渣每隔1 h更换1次,更换10次后结束试验,将炉内试样冷却到室温取出,从热面中间纵向切开并对侵蚀深度和面积进行测量,对比镁碳砖与低碳镁钙碳砖的抗AOD炉渣性能。结果表明:低碳镁钙碳砖挂渣性比镁碳砖的好,并且形成明显的致密层,其抗AOD渣侵蚀能力明显好于镁碳砖。因此,建议可用低碳镁钙碳砖取代镁碳砖为AOD炉衬冶炼超低碳钢。     

Effects of B_4 C and Si Antioxidant on Oxidation Resistance of Low-carbon MgO-C Brick

Low-carbon MgO-C specimens with dimension of 36 mm×36 mm were prepared using fused magnesia, flake graphite and carbon black as main starting materials, thermoplastic phenolic resin as binder, hexamethylene tetramine as curing agent, Si powder (w(Si)＞80%, particle size <0.074 mm) and B4C (d90=36.5 μm) as antioxidant, pressing under 200 MPa and drying at 200 ℃ for 24 h. The oxidation resistance tests were conducted at 600 ℃, 1 000 ℃ and 1 400 ℃ for 2 h, respectively. Effects of B4C and Si antioxidant on oxidation resistance of low-carbon MgO-C brick were studied by comparing the areas of the decarburized layers. The results show that: (1) When Si powder addition is 3%, at 600 ℃ and 1 000 ℃, the specimens with 0.5% B4C perform good oxidation resistance; at 1 400 ℃, the oxidation resistance of the specimens is improved with the addition of B4C increasing, and that of the specimen with 0.7% B4C is the best. (2) When B4C addition is 0.5%, at 600 ℃ and 1 000 ℃,the oxidation resistances of the specimens with 3% and 5% Si powder are similar, which are better than that of the specimen with 1% Si powder; and at 1 400 ℃, the oxidation resistance of the specimens is improved obviously with the addition of Si powder increasing, and that of the specimen with 5% Si powder is the best. (3) Based on the results, it is believed that the low-carbon MgO-C brick with 0.5% B4C and 3% Si powder performs the best oxidation resistance.     

膨胀石墨对镁碳耐火材料显微结构和性能的影响

以膨胀石墨为碳源,部分取代镁碳耐火材料(含5wt％的鳞片石墨)中的鳞片石墨,借助X射线衍射仪、场发射扫描电镜、能谱仪以及三点弯曲测试仪等研究了膨胀石墨的添加对热处理后镁碳材料的显微结构、力学性能、抗热震性和抗氧化性的影响.结果表明:镁碳材料中引入0.2wt％的膨胀石墨在高温下可促进材料基体内片状AlN相形成,进而使试样的抗折强度和弯曲模量达到最大,分别为12.35 MPa和2.82 GPa;但是过量的添加将对材料的致密度产生负面影响,从而降低了材料的抗折强度和弯曲模量;膨胀石墨的添加显著提高了镁碳材料的抗热震性但对材料的抗氧化性不利;当膨胀石墨的加入量为0.5wt％时,镁碳材料的综合性能最好,若想加大膨胀石墨的添加量,需对其抗氧化性进行改善.     

低碳MgO-C砖的耐热震性

使用特种石墨来代替普通的磷片石墨片生产石墨含量在８％以下的低碳ＭgO-C砖,以提高其耐热震性,试验结果表明,特种石墨对提高低碳ＭgO-C砖的耐热震性非常有效。     

AOD炉渣对MgO-C砖的侵蚀机理研究

不锈钢生产主要采用氩氧精炼(AOD)炉冶炼工艺,本文探究AOD炉渣对钢包内衬用MgO-C砖的侵蚀机理,为提高钢包内衬用MgO-C砖的使用性能和服役寿命提供理论支撑。结合FactSage6.2软件、X射线衍射(XRD)、场发射扫描电子显微镜(SEM)和能量色散光谱(EDS)等测试手段分析炉渣侵蚀后MgO-C砖的物相变化、显微结构和化学成分变化。结果表明,随着侵蚀反应的进行,方镁石逐渐被熔蚀,且逐步出现Ca₃MgSi₂O₈等低熔点物相,以及MgAl₂O₄等高熔点物相。AOD炉渣通过基质部分侵蚀渗透MgO-C砖,并与方镁石反应生成Ca₃MgSi₂O₈等低熔点物相,熔蚀方镁石;同时,方镁石边界处生成MgAl₂O₄,阻碍AOD炉渣对MgO-C砖的侵蚀渗透。     

Effect of Ti （C,N） on Properties of Low-carbon MgO- C Bricks

The effect of Ti （ C, N） on properties of low-carbon MgO - C bricks was investigated. The phase composition and the microstructure of the matrix of low-carbon MgO - C brick containing Ti （ C, N） were studied by XRD and SEM analysis together with EDS. The results showed that Ti （ C, N） distributed in the matrix of lowcarbon MgO - C brick uniformly after being treated at 1 600 ~C for 3 h in coke powder bed, and Ti （C, N） and MgO formed a solid solution. After the treatment at 1 600 ℃ for 3 h in coke powder bed, the bulk density and cold crushing strength of low-carbon MgO - C brick with Ti （ C, N） decreased, and the apparent porosity and linear change rate of specimens increased. The oxidation resistance of low-carbon MgO - C brick with Ti（ C, N） was superior to that of low-carbon MgO - C brick with no additives, but inferior to that of low-car- bon MgO - C brick with Al powder. The slag resistance of the specimen with Ti （ C, N） was excellent as well.     

The Effect of Graphite Particle Size on Properties of Low Carbon MgO-C Composite Materials

The effects of graphite granularity on the properties of low carbon MgO-C based materials have been investigated in the work. Large crystal fused magnesia, natural flake graphite with different particle sizes and anti-oxidant were adopted as raw material for preparation of specimens. However, the results show that the physical properties oxidation resistance and thermal shock resistance of low carbon MgO-C materials with content of 4.0 wt% graphite are improved obviously through the use of special and suitable size graphite. The excellent performance achieved was considered as a result of microstructure modification of MgO-C materials. Therefore, it is suggested that both fine and micro grade natural flake graphite used for production of low carbon MgO-C bricks.     

精炼钢包渣线镁碳砖被侵蚀的显微分析

通过静态和动态抗渣实验,考查了精炼钢包用渣线镁碳砖被侵蚀的情况,并从显微分析的角度研究了镁碳砖被侵蚀的原因.研究表明,在静态实验中,镁碳砖中的氧化镁会溶解到熔渣中去,方镁石晶粒间的杂质在高温下形成低熔相成为熔渣侵入的通道并促进了该溶解过程.在动态实验中,由于镁碳砖中的石墨会溶解到钢水中,位于钢水和熔渣界面的熔渣进而渗透到镁碳砖中,加上钢水的冲刷等因素造成镁碳砖的损毁.     

Effect of Addition of Al and Mg on properties of Periclase-Spinel-Carbon Brick

Periclase-spinel-carbon brick was made from sintered spinel,fused magnesia and flake graphite as principal raw materials,the influence of Mg/Al(w/w) ratio and the addition of Al,Mg in the matrix of periclas-spinel-carbon brikc on the carbonization and thermal expansion coeffi-cient and the weight los of the brick after heating at 1500℃ in a flowing stream of dry N2for 1.5 h have been studied.The results show that to control Mg/Al(w/w) ration and to add both Al and Mg appropriately can obvi-ously improve the properties of the bricks.     

炭黑及ZrB2对低碳MgO-C耐火材料抗氧化性及显微结构的影响

本文研究了不同类型的炭黑及ZrB2对低碳MgO-C耐火材料抗氧化性以及显微结构的影响.通过抗氧化实验和热重-差热实验(TG-DSC),分析了炭黑和ZrB2在空气气氛下的反应行为,通过粒度分析研究了炭黑的粒度及结构对镁碳材料抗氧化性的影响,利用X衍射分析(XRD)研究了埋碳烧成后试样的物相组成,结合扫描电子显微镜(SEM)和能谱分析(EDS)观察了试样的显微结构,并探讨了ZrB2在MgO-C耐火材料中的抗氧化机理.结果表明:半补强炉黑和通用炉黑由于具有较大的粒径和较低的炭黑结构,所以抗氧化性较好;自蔓延合成ZrB2与空气反应的最大放热峰温度低于碳热还原ZrB2,在温度较低时更容易与空气中的氧发生反应,且反应温度范围较宽,故其具有较好的抗氧化效果.