结合系统对刚玉基浇注料常温断裂行为的影响

为揭示结合系统对刚玉基浇注料常温断裂行为的影响,以板状刚玉颗粒、板状刚玉细粉、α-Al2O3微粉、Si O2微粉、纯铝酸钙水泥和水合氧化铝为主要原料,通过改变基质中纯铝酸钙水泥的加入量(加入质量分数分别为0、1%、3%和5%),制备了低水泥、超低水泥和无水泥刚玉基浇注料,采用楔入劈拉法研究了刚玉基浇注料的断裂行为。结果表明:结合体系的不同显著改变了浇注料的断裂行为。低水泥和超低水泥刚玉基浇注料的载荷-位移曲线呈线性,属典型的脆性断裂,表明浇注料的韧性差。无水泥刚玉基浇注料的载荷-位移曲线呈非线性,属准稳态断裂,说明浇注料的韧性高。含水泥浇注料中结合相为玻璃相或钙长石,玻璃相多且连续分布导致浇注料呈脆性。而在无水泥浇注料中,结合相为针柱状莫来石,玻璃相少且孤立分布于莫来石形成的网络中,有利于韧性的提高。     

HiPerCem水泥对刚玉-尖晶石浇注料抗渣性的影响

以板状刚玉、尖晶石细粉和活性α-Al2O3微粉为主要原料,使用HiPerCem水泥作为结合剂制备刚玉-尖晶石浇注料,对比研究了HiPerCem水泥与Secar71及CMA72水泥在浇注料中的凝结行为及其对浇注料常温物理性能、抗渣性能的影响.结果 表明,在保持引入浇注料中一铝酸钙含量为1.8％,尖晶石含量为10％的情况下,HiPerCem水泥结合浇注料的凝结速度居中,脱模及烘干强度较另外2种水泥结合浇注料的低.抗渣侵蚀实验表明,以HiPerCem水泥为结合剂的浇注料因引入的CaO含量较CMA72和Secar71水泥结合浇注料低,大尺寸气孔少,具有较好的抗渣性;而CMA72水泥结合浇注料因试样中大尺寸气孔比例较高,熔渣渗透严重,未能发挥出其水泥中微晶尖晶石相改善抗渣性的优势.     

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。     

水化放热曲线在研究铝酸钙水泥和浇注料中的应用

为了预测水泥或浇注料的凝结性和强度发展趋势,取1500g按一定程序搅拌好的水泥胶砂或浇注料,迅速倒入模具中,振动10s后置入j-型热电偶,由计算机绘制出其水化放热曲线。浇注料的水化放热曲线形貌不仅能反映水泥的矿物组成和反应活性,而且能反映浇注料中其他原材料(如骨料、氧化铝或二氧化硅微粉和外加剂等)和作业环境对水泥及浇注料的影响,为此可用于水泥与浇注料流变特性的研究和控制,同时也为浇注料用原材料的甄选提供了一种有用的工具。     

养护时间对不同结合体系的刚玉基浇注料性能的影响

为了研究养护时间对不同结合体系的刚玉基浇注料性能的影响,以致密电熔刚玉颗粒(粒度有5~3、3~1、≤1 mm)、致密电熔刚玉细粉(粒度≤0.044 mm)、α-Al2O3微粉、硅灰、电熔镁砂细粉(粒度≤0.088 mm)、纯铝酸钙水泥以及工业纯高效分散剂三聚磷酸钠等为主要原料,设计了4种不同结合体系(分别为无水泥、超低水泥、低水泥和水泥结合)的刚玉基浇注料,主要研究了养护时间对浇注料脱模、烘干及分别在1 300和1 600℃煅烧3 h后的常温耐压强度和烧后线变化率的影响。结果表明:无水泥浇注料须养护1 d以上,超低水泥和低水泥浇注料需养护3 d以上才可获得较好的物理性能,水泥浇注料的最佳养护时间为3 d。     

铝酸钙水泥结合莫来石-碳化硅浇注料的组成及性能

采用烧结莫来石、Secar71水泥及SiC为原料,制备了不同水泥和SiC含量的莫来石质浇注料,研究了浇注料的常温物理性能、热导率及热震稳定性,并借助XRD和EDS研究了材料的物相组成和显微结构.结果表明:随着水泥的加入,浇注料110℃ 24h显气孔率降低、抗折强度逐渐提高;1100℃ 3h和1400℃ 3h抗折强度呈现出先增大后逐渐减小的趋势,当水泥量为25%(质量分数,下同)时,浇注料的显气孔率最高,同时抗折强度达到最大值.随着水泥加入量的增多,浇注料的热震稳定性稍有降低,当水泥量超过25%后,浇注料的热震稳定性逐渐恢复;通过加入5%～10%的SiC,浇注料的热震稳定性明显改善.浇注料的性能同其物相组成及显微结构相关.     

铝酸钙水泥对Al2O3-SiO2系浇注料施工性能的影响

以矾土水泥为基本原料,通过改变水泥在浇注料中加入量来研究其对浇注料施工性能的影响。     

用于无水泥耐火浇注料中的α—Al2O3微粉

以铝酸钙为主要成分的高铝水泥能使耐火浇注料产生初始机械强度，但在新一代耐火浇注料中，即低水泥耐火浇注料和超低水泥耐火浇注料中大量减少了水泥用量，主要原因是采用了微粉料，合适的反絮凝剂及合理的粒度组成。水泥用量减少使ＣａＯ含量降低，但有利于提高高温性能。     

耐火浇注料自损坏机理探讨

对实际生产中常见的耐火浇注料粉化现象进行了分析 ,认为高铝水泥浇注料的自损坏机理为高铝水泥水化产物被大气中的酸性气体 (CO2 、SO2 、H2 S)侵蚀 ,导致水化物分解 ,结合强度下降 ,引起高铝水泥耐火浇注料粉化、剥落。另外 ,随着浇注料中水分的蒸发 ,盐类物质不断向蒸发面迁移、析出 ,其中一部分含结晶水的盐类 ,进一步失去结晶水 ,伴随着体积变化 ,加剧了浇注料的损坏过程     

莫来石基质的制备

论述了低水泥浇注料和超低水泥浇注料中形成莫来石相所需硅微粉和水泥的数量。适宜数量的硅微粉和水泥,所形成的莫来石相可以提高耐火浇注料的高温强度和抗热震性。     

水泥含量对高纯铝尖晶石自流浇注料性能的影响

以致密刚玉和尖晶石为主要原料,铝镁尖晶石的含量为19%,在颗粒组成(5～0 mm)不变的情况下,研究了水泥含量分别为3%、8%和13%对高纯铝尖晶石自流浇注料性能的影响.结果显示1)随着水泥含量的增加,浇注料的加水量、干燥后致密度和强度均增加,但烧后致密度和强度都下降;2)水泥含量的变化对自流浇注料热态强度的影响不明显;3)随着水泥含量的增加,自流料烧后线变化增加,但水泥含量达到8%以后变化不明显;4)对于LF精炼炉渣,不管水泥的含量多少,自流料都不被渗透,但随水泥含量增加,自流料的抗熔蚀性变差;5)对于转炉钢包渣,随着水泥含量的增加,自流料的抗渗透性增强,抗熔蚀性变差,而渗透与熔蚀量之和减少;6)对于转炉末期渣,随着水泥含量增加,浇注料的抗渗透性增强,抗熔蚀性变差;7)应用相图分析了铝尖晶石浇注料的侵蚀机理,认为渣中Fe2O3或低熔点相CF的增加是渣渗透的主要原因.     

含Cr_2O_3刚玉质浇注料

研究了Cr2O3含量对刚玉质低水泥和超低水泥浇注料性能的影响。结果表明：Cr2O3含量增加，浇注料的强度降低；选择六偏磷酸钠为反絮凝剂、添加SiO2微粉以及80％Al2O3纯铝酸钙水泥可获得性能优异的合Cr2O3刚玉质浇注料。     

Heat resistance and thermomechanical behaviour of ultralow and zero cement castables

Abstract

Knowledge of relative heat resistance as well as thermo-mechanical behaviour of refractory castables is very important for their use as linings in high temperature furnaces and refining vessels in the metallurgical, cement, and petrochemical industries. The present work aims at studying these properties for different types of refractory castable. Two classes of castable were prepared, namely ultralow and zero cement, containing either high alumina cement or hydratable alumina as bonding agent. For each class, two different castable systems were prepared, one containing an alumina-silica mixture in its matrix and the other containing magnesia-alumina. In all castables studied, calcined alumina was used as aggregate. The prepared castable samples were subjected to firing temperatures up to 1500°C. Relative heat resistance, bending strength before and after thermal cycling, hot modulus of rupture, and creep deformation were measured according to international standard specifications. It was concluded that a limited content of cement (ultralow cement castables) is beneficial with the magnesia-alumina mix in the matrix owing to the formation of calcium hexaluminate-magnesium aluminate-corundum (matrix advantage system) that results in excellent relative heat resistance as well as thermome-chanical properties. Zero cement castables on the other hand are recommended for use with the alumina-silica mixture, since the absence of cement improves the chances of mullite formation without glassy phases, thereby enhancing the properties of such refractory castables.     

Comparisons Between Vibration and Self-Flowing Ultra-Low Cement Castables Properties in Al2O3-SiC-C System

In this study, the properties of self-flowing ultra-low cement castables in Al2O3-SiC-C system have been investigated and compared to vibration castables. The major physical and mechanical properties, microstructure and corrosion behavior of these castables against slag have been evaluated. The results showed that the microstructure of Al2O3-SiC-C self-flowing castable is more uniform than the vibrated structure. Also self-flowing castable has smaller pore size and more uniform pore size distribution. Hence, density, strength, oxidation and slag resistance of the self-flowing castables is higher than that of vibration castables. Therefore, besides other benefits such as noise free, easy installation, fewer mold defects and reduced installation costs, Al2O3-SiC-C self flowing ultra low cement castables will have longer service life in comparison with vibration casables.     

水泥窑分解系统用含SiC的铝硅质浇注料研究

以矾土熟料、碳化硅、纯铝酸钙水泥、SiO2微粉和矾土粉为主要原料,铝酸钙水泥为结合剂,制备了水泥窑分解系统用含SiC的铝硅质浇注料,通过调整SiC的加入量(其质量分数分别为15%、30%、50%)及加入形式(分别以15%的颗粒和15%的细粉形式加入),研究SiC对铝硅质耐火浇注料性能的影响.结果表明:铝酸钙水泥结合铝硅质浇注料,随SiC加入量的增加,其流动性、体积密度以及强度总体呈下降趋势,但引入SiC可以提高材料的耐碱性和抗结皮性,且SiC以细粉形式加入时,更有助于提高材料的耐碱性能.     

亚微米SiO2粉体对无水泥铁沟浇注料性能的影响

以致密刚玉、碳化硅等为主要原料，以w（SiO₂）=99.9%的亚微米SiO₂粉体(d₅₀=0.242μm)为结合剂，制备了一种新型无水泥铁沟浇注料。研究了亚微米SiO₂粉体加入量（质量分数分别为3%、4%、5%、6%、7%、8%、9%）对其性能的影响，并从亚微米SiO₂粉体的粒度分布、红外光谱等角度，分析探讨了亚微米SiO₂粉体的作用机制。结果表明：1)亚微米SiO₂粉体可以单独作为铁沟浇注料的结合剂制备出无水泥铁沟浇注料；2)相比传统铁沟浇注料，无水泥铁沟浇注料在加水量、高温抗折强度等方面取得突破性进展，亚微米SiO₂粉体的最佳加入量为4%～6%（w）。     

陶瓷梗对致密浇注料性能的影响

对比研究了添加莫来石质陶瓷梗和不锈钢纤维分别对刚玉质超低水泥浇注料和高铝质超低水泥浇注料性能的影响 ,并从显微结构分析了其影响机理。研究表明 :莫来石陶瓷梗能显著改善烧成后致密浇注料的抗热震性和体积稳定性 ;而含不锈钢纤维的浇注料烧成后 ,纤维氧化成氧化铁和氧化铬 ,促进了烧结以及纤维与基体之间的结合 ,使浇注料的刚性增加 ,高温抗折强度提高 ,但抗热震性下降 ,同时 ,高温下钢纤维氧化生成更大体积的氧化铁 ,导致了浇注料本体的膨胀 ,使其烧成线变化增加。     

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。