防止全球变暖的耐火材料

为减少二氧化碳排放,使用隔热料和耐火材料轻量化是降低窑炉用耐火材料热损失的有效方法。作为新技术,提出了工作衬的低导热系数化和轻量化。开发了ECONOS、CALEAD、ALTIMA定型砖,实际应用中有窑皮温度降低数十度的例子。还开发了高强度隔热性浇注料LN-150,用于钢包盖后其使用寿命是常规隔热浇注料的1倍。     

硅溶胶结合碳化硅质浇注料的研制及其热修应用

以98碳化硅(粒径为3～5 mm、1～3 mm及0～1 mm)为骨料,以98碳化硅粉(≤0.043 mm),活性α-Al2 O3微粉为细粉;研制了采用硅溶胶作结合剂的碳化硅质浇注料.该浇注料具有较高的中温和高温强度,实验测得经800℃×3h和1400℃×3h处理后的其试样抗折强度和耐压强度都分别达到了15.0 MPa和80.0 MPa以上;试样具有良好的抗渣侵蚀性、热震稳定性(采用1100℃(≒)水冷抗热震循环实验＞ 100次),和较好的导热性能,实验测得110℃导热系数为26.81 W/m·K,200℃导热系数为23.42 W/m·K,500℃导热系数为21.75W/m·K,1000℃导热系数为18.91 W/m · K;同时该浇注料还具有较好的高温施工性能和可快速烘烤性,有效的简化了干燥和烘烤工艺,缩短了高炉的休整时间,提高了高炉生产效率.     

多孔球形莫来石基浇注料的制备及性能研究

为制备保温性能及机械性能均较优异的高温窑炉用隔热耐火材料,以多孔球形莫来石、矾土细粉、α-Al₂O₃微粉、硅微粉和Secar71水泥为主要原料,制备了多孔球形莫来石基浇注料,研究了矾土细粉掺量对多孔球形莫来石基浇注料机械性能、导热系数、抗侵蚀性能及热震稳定性的影响。结果表明,改变矾土细粉的掺量,可使多孔球形莫来石基浇注料在保持较高机械性能的基础上提高保温性、热震稳定性和抗侵蚀性能。随着矾土细粉掺量的增加,多孔球形莫来石基浇注料的机械性能变化不大,但导热系数小幅降低,抗侵蚀性能出现较大差异,热震稳定性先提高后降低。当矾土细粉掺量为28%(质量分数)时,多孔球形莫来石基浇注料的机械性能、热震稳定性及抗侵蚀性能良好,在1 000 ℃时导热系数为0.905 W·m^-1·K^-1。多孔球形莫来石基浇注料的导热系数低于中间包和钢包永久层用高铝浇注料,可替代中间包、钢包永久层用高铝浇注料以减少热损失。     

硅微粉对铝镁浇注料的性能影响

铝镁浇注料具有优良的高温强度、抗蠕变性、抗热震性和较高的使用温度,其抗碱性渣的能力较强,广泛应用于钢包包壁.硅微粉对铝镁浇注料性能影响较大,本文通过在铝镁浇注料中变化硅微粉含量,分析了硅微粉对铝镁浇注料性能的影响.研究结果表明:铝镁浇注料在1773 K及1373 K热处理条件下,随着硅微粉含量的增加,试样体积密度及耐压抗折强度呈现先增大后减小趋势,显气孔率呈现先减小后增大趋势;加入5％硅微粉的试样线膨胀系数比4％试样的大,1773 K热处理的线膨胀系数比1373 K热处理试样的大,在低于873 K情况下铝镁浇注料导热系数随硅微粉含量增加而增加.综合考虑铝镁浇注料在钢包使用过程中各方面的性能要求,在现有颗粒级配工艺下,硅微粉含量较为合适的配比值为3％～4％.     

镁铝尖晶石-堇青石抗结皮浇注料性能研究

对以镁铝尖晶石为主要原料,以氧化镁微粉-硅灰-氧化铝微粉-水作为结合剂研制的镁铝尖晶石-堇青石浇注料MA及其优化浇注料MA’的抗结皮性、抗水泥熟料和碱硫的侵蚀性、强度以及抗热震性等特性进行了研究,并与常规的高强耐碱浇注料(13NL)和高铝碳化硅抗结皮浇注料(50S)进行了对比。结果表明:1)浇注料MA、MA’都具有优异的抗结皮性;2)通过加入合成堇青石制得的浇注料MA’具有良好的抗热震性,并具有更为优异的综合性能。     

矾土基电熔锆刚玉粒度对Al2O3-MgO浇注料性能的影响

研究了不同粒度的矾土基电熔锆刚玉对Al2O3-MgO浇注料常规物理性能、高温机械性能及抗渣性的影响。结果表明：矾土基电熔锆刚玉细粉（〈0．074mm）或1-0mm颗粒的加入对Al2O3-MgO浇注料的常温性能和热震稳定性影响不大;而3～1mm锆刚玉颗粒的加入对浇注料的常温强度有负面影响,但明显提高了浇注料的抗热震性,浇注料的残余强度保持率显著提高。不同粒度矾土基锆刚玉的加入对浇注料的高温抗折强度和抗渣性能影响不大。     

LED用导热尼龙6复合材料的制备与性能研究

通过PA6与导热填料、增韧剂等共混经双螺杆挤出机挤出制备了一种适用于LED灯座用的尼龙复合材料。研究了2种不同增韧剂的用量对导热系数及力学性能的影响;并利用此2种增韧剂复配,研究了其不同的复配比对导热系数及力学性能的影响,得到了最佳配比,在该配比下拉伸强度59.3 MPa,断裂伸长率12%,弯曲强度122 MPa,悬臂梁缺口冲击强度4.1 Kj/m~2,导热系数1.421 W/m K,具有优良的力学性能与导热性能。     

硅溶胶结合刚玉-碳化硅质浇注料的特性分析及应用

以致密刚玉(粒径为5～8mm、3～5mm、1～3mm、及0.088～1 mm)和碳化硅(粒径为3～5mm、1～3mm、及0.088～1 mm)为骨料,以白刚玉粉(≤0.043 mm,w(Al2O3)≥99.40％),活性α-Al2O3微粉(≤0.043 mm,w(Al2O3)≥99.40％)及碳化硅粉(≤0.074 mm,w(SiC)≥97.0％)为细粉;以硅溶胶为结合剂制备了刚玉-碳化硅质浇注料.该浇注料具有:(1)较高的中温和高温强度(经实验测试810℃×3h和1400℃×3h处理后该浇注料的抗折强度在10.0 MPa、耐压强度在80.0 MPa以上);(2)良好的抗渣侵蚀性、抗热震稳定性(1100℃(≒)水冷抗热震循环测试＞ 100次);(3)较适中的导热系数;(4)较好的高温施工性和可快速烘烤性,简化了干燥和烘烤工艺,缩短高炉的休风时间,提高高炉设备利用率.     

测定材料高温导热系数的非稳态热线法

本文介绍材料高温导热系数的新型测定方法——非稳态热线法的原理,并研究使用国产仪器实现这种方法。结果表明,与国外仪器测定结果比较,符合良好。自行设计的加热炉设备为全耐火纤维炉衬、升降式结构、具有快速升温优良性能的节能电炉。用Mittenbuhler热线方法测定了四种低导热材料(聚胺酯硬质泡沫塑料、加气混凝土、轻质耐火浇注料以及轻质粘土砖),并且探索了测定高导热材料的平行热线法,测定了镁砖的导热系数,结果是令人满意的。     

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。     

刚玉-锆刚玉莫来石质浇注料的组成与性能的关系

研究了具有不同含量锆刚玉莫来石（AMZ）的刚玉基浇注料的性能。结果表明：随AMZ骨科含量增加,浇注料烧后耐压强度和1400℃下的高温抗折强度呈增大趋势。当AMZ骨料加入量为35％时,热震后的残余强度保持率最高。用相同粒级的AMZ代替刚玉做基质后,浇注料显微结构变得更致密、均匀,热震稳定性和热态抗折强度都有所增加。静态抗渣及抗玻璃液侵蚀实验表明,这种新型的刚玉－锆刚玉莫来石浇注料具有良好的抗高炉渣及抗玻璃液侵蚀性。     

导热弹性硅橡胶垫片的性能研究

试验研究氧化铝和氧化镁晶须对导热弹性硅橡胶垫片性能的影响.结果表明,当氧化铝用量为150份时,甲基乙烯基硅橡胶胶料的导热系数达到1.08 W·(m·K)-1,约为未加导热填料硅橡胶胶料的5倍;氧化铝与少量氧化镁晶须(氧化镁晶须质量分数为0.06)并用填充的硅橡胶导热性能优于氧化铝粒子填充硅橡胶,热稳定性明显提高,热膨胀系数明显减小;以氧化铝/氧化镁晶须填充的硅橡胶为基体、电子级玻璃布为增强材料制得的导热弹性垫片具有优良的导热性能和较高的撕裂强度.     

耐水性膨胀蛭石板材的研制

以膨胀蛭石、水玻璃、K2S iF6、硅丙树脂为原料,利用热压成型工艺,制备了具有耐水性好、强度高、导热系数低等优异性能的蛭石保温防火制品。研究了各组分配比以及成型时的压缩率对蛭石保温防火制品的抗压强度、吸水率、导热系数等物理性能的影响。结果表明,m(K2S iF6)/m(水玻璃)=0.022,m(水玻璃)/m(膨胀蛭石)=1.3,压缩率为74%,硅丙树脂掺量为14%,150℃、0.2 MPa时热压3 h可制备出抗压强度为4.58 MPa,导热系数为0.084 W/m.k,吸水率为5%的蛭石保温防火制品,具有可锯、可钉、可刨等机械加工性能。     

硅溶胶结合刚玉-莫来石快干浇注料的性能与应用

对比测试了常温浇注成型及在模拟热态修补条件下浇注成型的硅溶胶结合刚玉-莫来石快干浇注料分别在815、1 100和1 400℃保温3 h热处理后的常温抗折强度、常温耐压强度、体积密度和加热永久线变化以及常温浇注成型的硅溶胶结合刚玉-莫来石浇注料和矾土水泥结合刚玉质浇注料的抗热震性,并在钢厂对硅溶胶结合刚玉-莫来石浇注料进行了现场应用试验。结果表明:硅溶胶结合刚玉-莫来石浇注料的烘干强度与普通低水泥刚玉质浇注料的相当,815和1 100℃热处理后强度比烘干强度高;硅溶胶结合刚玉-莫来石浇注料热震循坏(1 100℃,水冷)100次后基本上没有出现裂纹,其耐压强度损失率仅为18.7%;在模拟热态条件下成型的硅溶胶结合刚玉-莫来石浇注料的性能与常温浇注成型的相当。在现场应用试验中,硅溶胶结合刚玉-莫来石浇注料的脱模时间和烘炉时间大大缩短,并且可以热态浇注,具有良好的使用性能。     

苄胺-乙腈-水体系导热系数的测量与计算

导热系数是流体的基础物理性质之一,苄胺-乙腈-水体系的导热系数对其相关反应的工业化开发具有重要意义。研究利用瞬态热线装置分别测定了苄胺-乙腈、苄胺-水、乙腈-水和苄胺-乙腈-水体系在288.15～318.15 K、常压条件下3种组分质量分数在0.1～0.9的导热系数。实验数据不确定度为±2.5%,覆盖因子k=2。运用二阶Scheffé多项式将二元体系导热系数拟合成关于温度和组成的方程,并与4种导热系数预测方程的预测结果进行了对比,多项式关联结果明显优于其他预测方程。因此用Scheffé多项式对苄胺-乙腈-水混合体系导热系数进行了预测,最大相对偏差和平均相对偏差分别为2.54%和0.68%。     

窑口浇注料热修补应用

现在的大型回转窑，无论是新型干法窑亦或湿法长窑的窑口耐火材料的配置基本上都以浇注料为主。海螺集团白马山水泥厂也不例外，在我厂现有4条生产线中，2条湿法长窑(1#、3#窑)，1条半干法窑(2#窑)，1条干法窑(4#窑)。和集团内其他子公司一样，窑口浇注料的品牌使用都经历了一个选择比较的过程，最终集团统一使用宁火牌窑口用LN-高强铝镁尖晶石浇注料。     

SiO2-乙醇纳米流体重力热管传热性能的试验研究

在Maxwell所提出的关于悬浮液导热系数的模型的基础上考虑了布朗运动、纳米颗粒之间的团聚和固液界面液膜层内液体分子规则排列对纳米流体导热系数的影响,研究了SiO_2-乙醇纳米流体的热传导性能,推导出了纳米流体导热公式,在不同质量分数、不同充液率以及不同粒径下对单管传热进行试验研究。结果表明:改进后的模型导热系数比原模型更大;相同粒径和充液率的纳米流体,质量分数在1.5%时传热效果最好;相同粒径和浓度的纳米流体,充液率32%时传热效果最好;相同浓度和充液率的纳米流体,15～20nm的SiO_2纳米流体传热效果更高。纳米流体的传热系数随着纳米颗粒平均粒径的减小而增大,这与推导的模型结果相符合。     

尖晶石对凝胶结合氧化铝空心球浇注料性能的影响

以5～3mm、3～2mm、2～1mm、1～0.2mm粒度氧化铝空心球为原料,引入二氧化硅微粉制成凝胶结合氧化铝空心球浇注料,研究了预合成镁铝尖晶石对凝胶结合氧化铝空心球浇注料性能的影响。用各种耐火制品检测设备和仪器对引入不同量尖晶石的试样性能进行了检测。结合氧化镁-氧化铝-二氧化硅相图进行理论分析,结果发现:尖晶石的引入促进了浇注料中刚玉相的烧结,提高了凝胶结合氧化铝空心球浇注料的常温耐压强度和显气孔率,降低了浇注料的体积密度。尖晶石对凝胶结合氧化铝空心球浇注料基质具有强化作用,有利于提高浇注料的热震稳定性     

LED封装用环氧树脂/金刚石导热胶的研制

以双酚A环氧树脂为基体树脂,添加平均粒径为10μm的金刚石作为导热粒子,制备了高导热低膨胀导热胶。此环氧树脂/金刚石导热胶体系完全固化的最佳条件为125℃/1 h+150℃/1 h。当金刚石添加量为40%时,所制备的导热胶导热系数达0.85 W/(m·K),热膨胀系数为33.15×10-6/℃,已能完全满足LED封装用导热胶的技术要求;当金刚石添加量达到50%时,导热胶的导热系数达1.07 W/(m·K),热膨胀系数为16.65×10-6/℃,且体系流动性好,固化物有较高的强度和韧性。     

莫来石结合碳化硅浇注料的研制

对碳化硅含量在 70 %以上的莫来石结合碳化硅质浇注料进行了试验研究。结果表明 :该浇注料从常温到 150 0℃均有较高的强度 ,并且 150 0℃烧后表面不氧化 ,可在 150 0℃及 150 0℃以下的高温环境中应用