活性MgO和铝酸钙水泥结合刚玉-尖晶石浇注料性能对比

为改善刚玉-尖晶石浇注料的性能，以板状刚玉、活性氧化铝、烧结镁砂细粉为主要原料，分别以活性MgO和铝酸钙水泥(CAC)为结合剂制备了刚玉-尖晶石浇注料，对比了二者对1 600℃煅烧3 h后试样的显气孔率、烧后线变化率、常温抗折强度、常温耐压强度和抗CaO-Al₂O₃-Fe₂O₃-SiO₂(CAFS)渣侵蚀性能的影响。结果表明：经1 600℃热处理后，与CAC结合的刚玉-尖晶石浇注料相比，活性MgO结合的刚玉-尖晶石浇注料的常温抗折强度和常温耐压强度较低，但其体积稳定性、对CAFS渣的抗侵蚀性和抗渗透性显著提高。     

不同结合系统刚玉-方镁石-尖晶石浇注料的性能

对比研究了水泥结合和水合氧化铝结合的刚玉 -方镁石 -尖晶石浇注料的性能。结果表明 :二者相比 ,水合氧化铝结合浇注料的需水量较大 ,流动性较差 ,烧结致密化温度高 ,在 1 5 5 0℃下烧结后的强度和致密度低 ,但其抗热震性能及抗渣性能较好。     

水泥和水合氧化铝对铝镁浇注料性能的影响

固定电熔白刚玉、电熔镁砂粉、αAl2O3微粉、SiO2微粉等原料的含量不变,分别加入不同量的水合氧化铝和纯铝酸钙水泥作结合剂(ρAl2O3加入量为2%、3%和4%,水泥加入量为3%、5%和7%),对比研究了水泥结合和水合氧化铝结合铝镁浇注料的显气孔率、体积密度、耐压强度、抗折强度、抗热震性和抗渣性能。结果表明:与水泥结合铝镁浇注料相比较,水合氧化铝结合浇注料具有更好的抗热震性、抗渣侵蚀和渗透性能;水合氧化铝在浇注料中的合适加入量为3%;水泥结合铝镁浇注料具有较高的常温强度,但其抗渣侵蚀和渗透性能随着水泥含量的增加而逐渐降低。     

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.     

二铝酸钙加入量对刚玉浇注料性能的影响

为了改善刚玉浇注料的性能,以白刚玉、二铝酸钙(CA₂)、活性α-Al₂O₃微粉和纯铝酸钙水泥为主要原料,制备了刚玉浇注料,研究了CA₂加入量(加入质量分数分别为0、20%、30%、40%)对刚玉浇注料性能的影响。结果表明：1)随着CA₂的增多,刚玉浇注料的体积密度大幅减小,110℃烘干和800℃热处理后的常温耐压强度明显改善,而1 200℃热处理后的常温耐压强度变化不明显;2)随着CA₂的增多,浇注料的平均热膨胀系数逐渐降低,热导率大幅降低,试样经800℃水冷热震后的抗折强度保持率大幅提升;3)CA₂的引入大幅提升了刚玉浇注料的透气性,且不影响刚玉浇注料的抗氢气还原性能。     

添加Al2O3溶胶改善Al2O3-MA浇注料的抗侵蚀性

以铝酸钙水泥(CAC)为结合剂的传统Al2O3-MA浇注料在热处理过程中生成CA6,导致浇注料产生膨胀而降低其抗渣性能。巴西研究人员制备了氧化铝溶胶(ColAlu)结合的Al2O3-MA浇注料,以提高其抗渣侵蚀性,并与水合氧化铝(HA)结合和铝酸钙水泥结合的Al2O3-MA浇注料进行了对比。     

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。     

硅溶胶结合刚玉和刚玉-莫来石浇注料的性能研究

以电熔白刚玉、电熔莫来石、氧化铝微粉、二氧化硅微粉和硅溶胶为主要原料,制备了硅溶胶、二氧化硅微粉结合刚玉浇注料以及硅溶胶结合刚玉-莫来石浇注料,研究了不同温度处理后浇注料的常温性能、冷态和热态抗折强度以及弹性模量等性能,并进行了差热、X射线衍射和显微结构分析。研究结果表明:1)与二氧化硅微粉相比,硅溶胶能够显著提高浇注料800℃以下的抗折强度;硅溶胶结合和二氧化硅微粉结合的机制以及随温度变化的规律基本一致。2)高温下刚玉骨料中β-Al2O3分解产生的Na2O大部分进入液相,使液相中Na2O含量增加,不利于浇注料中原位生成莫来石,并降低材料的高温强度。3)莫来石加入到硅溶胶结合刚玉浇注料中,能显著降低浇注料的弹性模量,借助于高温下液相的传质作用,莫来石彼此连接形成网络,从而增加了浇注料的强度。     

白云石微粉对刚玉-尖晶石质浇注料物理性能的影响

以电熔白刚玉、电熔镁铝尖晶石、氧化铝微粉、白云石微粉以及铝酸钙水泥为主要原料,研究了白云石微粉加入量(质量分数分别为0、1.5%和3%)对刚玉-尖晶石质浇注料物理性能的影响。结果表明:加入1.5%白云石微粉对浇注料的线变化率影响不大,并能够明显提高浇注料800～1100℃烧后的冷、热态抗折强度,对1400℃烧后的冷、热态抗折强度影响不大,但1600℃烧后冷、热态抗折强度降低。加入3.0%的白云石微粉使各试验温度烧后浇注料的线变化率增大且不利于浇注料强度的提高。与1400℃烧后相比,1600℃烧后所有试样冷、热态强度均有所降低,而且随白云石微粉加入量的增加降低幅度增大。白云石微粉的加入能够明显提高刚玉-尖晶石质浇注料的强度保持率,但试样热震前后的抗折强度均明显降低。     

氧化铬对无水泥刚玉浇注料矿相、显微结构和强度的影响

以电熔白刚玉颗粒及细粉为主要原料,以α-氧化铝微粉和水合氧化铝为结合剂,研究了加入氧化铬对无水泥刚玉基浇注料矿相、显微结构和抗折强度的影响.结果表明: 氧化铬1100℃开始向刚玉中固溶,随温度升高固溶程度增加,使浇注料各组分间的结合不断增强,明显提高了浇注料≥1400℃烧后的强度.氧化铬质量含量由0增加到4.0%时,1400℃烧后的热态抗折强度由5.1MPa增大到14.2MPa.1600℃烧后氧化铬通过固相和气相2种传质方式,在刚玉颗粒表面形成环状的固溶带,将刚玉彼此连接在一起,形成了较强的结合.加入质量分数2.0%的氧化铬可使1600℃烧后刚玉基浇注料在1400℃下的热态抗折强度由不含氧化铬的9.7MPa增大到18.6MPa.     

SiO_2微粉对水合氧化铝结合刚玉质浇注料中温烧结性能的影响

刚玉质浇注料的基本配比(w)为:6~3、3~1、≤1、≤0.045 mm的板状刚玉分别为20%、30%、20%、22%,活性Al2O3微粉和水合氧化铝分别为3%和5%。以5%(w)SiO2微粉等量替代基本配比中≤0.045 mm的板状刚玉粉,研究了SiO2微粉对水合氧化铝结合刚玉质浇注料中温(600、800、1 000℃)烧结的影响。此外,分别将水合氧化铝及质量比为1 1的SiO2微粉和水合氧化铝的混合物各加适量的水制备成浆体,用SEM对比观察110℃烘干和800℃处理后的显微结构变化。结果表明:1)在110℃烘干的情况下,SiO2微粉不仅填充了颗粒间隙,还同水合氧化铝的水化物形成交错互锁的网状结构,提高了含SiO2微粉浇注料的烘干强度;2)SiO2微粉在800℃能促进颗粒间的烧结,增强了颗粒间交错互锁的结合能力,使得含SiO2微粉的浇注料中温强度显著提高。     

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和促进固体废弃物的资源再利用,分别以还原刚玉质骨料和棕刚玉骨料,在其他实验条件相同的前提下,制备了两种Al2O3-SiC-C质铁沟浇注料试样,研究对比了两种骨料对浇注料的性能的影响.结果表明:(1)试样分别经110℃和1100℃热处理后,以还原刚玉为骨料的试样(编号为1#)的体积密度皆低于以棕刚玉为骨料的试样(编号为0#),其显气孔率皆高于试样0#的;经1500℃热处理后,试样1#的体积密度高于试样0#的,其显气孔率低于试样0#的;经110℃、1100℃热处理后,试样1#的常温抗折强度皆高于试样0#的,而常温耐压强度表现则相反;经1500℃热处理后,试样1#的常温抗折强度和常温耐压强度皆高于试样0#的.(2)还原刚玉骨料玻璃相含量较高,致使试样1#的高温抗折强度低于试样0#的.(3)与试样0#相比,试样1#的抗侵蚀性较差,抗渗透性较好.综合考虑还原刚玉的各项性能可知,还原刚玉有望作为骨料替代棕刚玉在高炉出铁沟浇注料中的使用.     

Al2O3微粉及Alphabond加入量对无水泥刚玉质浇注料性能的影响

为了改善刚玉质浇注料的热态强度和抗侵蚀性,采用水合氧化铝Alphabond作为结合剂,分别调整Al2O3微粉及Alphabond加入量,研究了Al2O3微粉及Alphabond加入量对无水泥刚玉质浇注料性能的影响。结果表明:Al2O3微粉加入量对浇注料的成型性能和烧后强度影响较大,其最佳加入量在Alphabond含量(质量分数,下同)为3%时为11%左右;增加Alphabond加入量(在0~4%范围内)可大幅度提高浇注料的烘干强度,但1400℃及1600℃烧后常温抗折强度和1400℃高温抗折强度明显降低。     

尖晶石种类和添加量对刚玉质透气座砖性能的影响

在以板状刚玉颗粒(10~5、5~3、3~1、≤1 mm)、板状刚玉细粉(≤0.074 mm)、氧化铝微粉、铝酸钙水泥等为原料,按骨料与基质质量比为70:30制备的纯刚玉质浇注料的基础上,分别采用w(Al2O3)≈88%的电熔富铝尖晶石细粉和w(Al2O3)≈72%的常规组成尖晶石细粉分别按3%、6%、9%的质量分数替代基础配方中的板状刚玉细粉制备了刚玉-尖晶石质浇注料,经110℃24 h、1 000℃3 h和1 650℃3 h处理后,研究了两种尖晶石细粉的添加量对浇注料常温物理性能、抗热震性和抗渣性能的影响。结果表明:1)随着富铝尖晶石细粉添加量的增加,110℃24 h和1 000℃3 h处理后试样的抗折强度和耐压强度均下降;添加常规组成尖晶石细粉的试样在相同温度下处理后抗折强度变化幅度不大,而耐压强度先略微上升后降低。2)随着两种尖晶石添加量的增加,1 650℃3 h处理后试样的体积密度先降低后上升,而线变化率先上升后下降。3)当两种尖晶石添加量(w)从3%增加至6%时试样经1 100℃水冷热震3次后的强度保持率增加幅度明显增大;试样的抗渣性随两种尖晶石添加量的增加均逐步改善。4)以富铝尖晶石添加量为9%(w)的配方制备的刚玉-尖晶石质透气座砖在国内某钢厂150 t钢包中使用,寿命较纯刚玉质的提高7~8炉,较添加常规组成尖晶石的提高4~5炉。     

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     

SiO_2微粉加入量对ρ-Al_2O_3微粉结合刚玉浇注料的影响

在ρ-Al2O3微粉结合刚玉浇注料中分别加入2%和5%的SiO2微粉,制成40 mm×40 mm×160 mm的试样,分别经110℃24 h、1 200 ℃ 3 h和1 500℃3 h热处理后,测定试样的常温抗折强度;在上述配比的基础上去掉其中的骨料,制成15 mm×15 mm×55 mm的基质试样,分别经110℃24 h、1 200℃1 h和1 500℃1 h热处理后,采用扫描电镜分析试样的显微结构.结果表明:1)加入SiO2微粉可以显著提高ρ-Al2O3微粉结合刚玉浇注料在110℃24 h、1 200℃3 h和1 500℃3 h条件下热处理后的常温抗折强度,SiO2微粉加入量以2%(w)为佳;2)SiO2微粉水化后形成网状絮凝结构以及在中高温处理过程中SiO2微粉与ρ-Al2O3微粉反应生成莫来石,是导致含SiO2微粉的ρ-Al2O3微粉结合刚玉浇注料常温抗折强度增大的原因.     

轻质骨料种类对高铝浇注料性能的影响

为了降低高铝浇注料的体积密度和热导率，研究了分别以轻质微孔莫来石、高铝多孔熟料和氧化铝空心球为骨料的三种高铝浇注料的烘干及1 250℃热处理后的性能。结果表明：1)浇注料的烘干强度主要取决于所用轻质骨料的强度，1 250℃热处理后的强度还与浇注料的烧结程度有关；热导率主要受骨料的致密度以及气孔的大小和分布影响。2)比较后发现，以轻质微孔莫来石为骨料制备的浇注料的常温强度和高温抗折强度较大，热导率较低。     

还原铝铬渣作为耐火原料取代白刚玉的可行性研究

为开发性能相当、成本低廉的白刚玉替代品,测试了还原铝铬渣的各项基本性能,并与电熔白刚玉的各项性能进行对比,同时还对比了还原铝铬渣和电熔白刚玉在Al_2O_3-SiC-C浇注料中的使用情况。结果表明:1)还原铝铬渣主成分为Al_2O_3,其含量达98%(w)以上,热导率为28.7 W·m~(-1)·K~(-1)(1 400℃),热膨胀系数为8.3×10~(-6)℃~(-1)(1 400℃),耐火度高,抗渣侵蚀性优异。2)还原铝铬渣除显气孔率略高外,其他各项性能均与电熔白刚玉的相当,基本确定其可作为耐火原料使用。3)将还原铝铬渣作为耐火原料替代电熔白刚玉应用于Al_2O_3-SiC-C浇注料后,试样常温、高温各项性能变化不大,对试样的物相无明显影响,满足作为耐火原料的使用要求。     

原位结合相对刚玉-尖晶石浇注料结构与性能的影响EI北大核心CSCD

以板状刚玉、电熔镁铝尖晶石、活性α-Al_2O_3微粉等为主要原料、铝酸钙水泥为结合剂,制备刚玉尖晶石浇注料。利用X射线衍射和扫描电子显微镜等研究了不同热处理温度下材料显微结构演化及对其性能的影响。结果表明:1 100℃烧成后,试样中尖晶石与氧化铝的固溶反应及八面体形貌原位尖晶石的生成使得试样有较高的中温力学性能。板片状形貌的六铝酸钙(CA6)的生成提高了1 600℃烧后试样的综合性能,试样的高温抗折强度提高近219%,达到24.18 MPa;3次热震后试样的常温抗压强度损失为15.5 MPa,强度保持率提升近14%,达到84.50%。板片状CA6的生成显著提高了浇注料试样的热震性和抗渣性。     

原位结合相对刚玉-尖晶石浇注料结构与性能的影响

以板状刚玉、电熔镁铝尖晶石、活性α-Al_2O_3微粉等为主要原料、铝酸钙水泥为结合剂,制备刚玉尖晶石浇注料。利用X射线衍射和扫描电子显微镜等研究了不同热处理温度下材料显微结构演化及对其性能的影响。结果表明:1 100℃烧成后,试样中尖晶石与氧化铝的固溶反应及八面体形貌原位尖晶石的生成使得试样有较高的中温力学性能。板片状形貌的六铝酸钙(CA6)的生成提高了1 600℃烧后试样的综合性能,试样的高温抗折强度提高近219%,达到24.18 MPa;3次热震后试样的常温抗压强度损失为15.5 MPa,强度保持率提升近14%,达到84.50%。板片状CA6的生成显著提高了浇注料试样的热震性和抗渣性。