红柱石对莫来石-高硅氧玻璃材料性能的影响

以莫来石M40(3~1 mm、≤1 mm和≤0.088 mm)和红柱石(1~0.5 mm、≤1 mm和≤0.074 mm)为原料,固定骨料和基质质量分数分别为70%和30%,调整红柱石的加入量(≤0.088 mm的加入量分别为0、5%、10%、15%、20%)和粒度(3种粒度分别添加10%),外加5%的硅溶胶结合剂,经混合、成型和烘干后,于1 200~1 600℃的空气气氛中保温3 h煅烧,测定烧后试样的线变化率、显气孔率、体积密度、耐压强度、荷重软化温度和抗热震性,并用SEM观察热震前后试样的显微结构。结果表明:(1)在相同煅烧温度下,随红柱石粉(≤0.088 mm)含量的增加,试样的线收缩率减小,显气孔率增大,体积密度下降或基本保持不变,耐压强度总体上逐渐增大;(2)在红柱石粉添加量相同的情况下,随煅烧温度的提高,试样线收缩率增大,显气孔率下降,体积密度增大,耐压强度升高;(3)加入不同粒度的红柱石均有利于提高材料的荷重软化温度,且采用1~0.5 mm的红柱石和提高烧成温度更加有效;加入不同粒度红柱石的试样,抗热震性均不是很好,其中以加入≤1 mm红柱石的试样抗热震性最好,加入1~0.5 mm的次之,加入≤0.074 mm的最差。     

红柱石粗颗粒预烧温度对莫来石-刚玉材料抗热震性的影响

为了研究经过预烧的红柱石粗颗粒对莫来石-刚玉耐火材料抗热震性的影响,将20%(w)的未经预烧或分别经1 300、1 400、1 500、1 600℃保温3 h预烧的南非红柱石粗颗粒(5～3 mm)分别与莫来石颗粒(3～1和≤1 mm)以及板状刚玉粉、活性氧化铝粉和SiO_2微粉配料,制样,于1 450℃保温3 h烧后制成莫来石-刚玉试样,检测其烧后线变化率、弹性模量、抗热震性,并进行显微结构分析。结果表明:随着红柱石粗颗粒预烧温度的提高,试样的常温抗折强度逐渐提高,但抗热震性能变差。这是由于随着红柱石粗颗粒预烧温度的提高,红柱石粗颗粒与基质的热膨胀系数差值变小,产生的微裂纹尺寸逐渐减小,且在热震过程中能够阻止新裂纹产生和裂纹扩张的微裂纹减少。     

ZrO2加入量对镁铝铬不烧砖性能的影响

以电熔镁砂、高纯镁砂、α-Al2O3微粉和Cr2O3微粉为主要原料,研究了ZrO2加入量对镁铝铬不烧砖热膨胀性以及烧后试样常温性能及抗热震性的影响。结果表明:加入ZrO2可以减弱镁铝铬不烧砖试样在1 100～1 300℃时的线膨胀率增大趋势,并降低线膨胀系数的最大值。镁铝铬不烧砖烧后试样的烧后线变化率、显气孔率、常温抗折强度和耐压强度随着ZrO2加入量增加而逐渐增大;当ZrO2加入量(w)为6%时,镁铝铬不烧砖试样的抗热震性最好。     

锆刚玉加入对刚玉-尖晶石浇注料性能的影响

在刚玉-尖晶石浇注料的配比组成中分别加入ZrO2质量分数为28.46%和38.47%的两种电熔锆刚玉颗粒,研究了电熔锆刚玉颗粒的粒度(5～3、3～1和1～0.5 mm)、加入量(质量分数分别为3%、5%和8%)对刚玉-尖晶石浇注料的加热永久线变化率、烧后常温抗折强度、高温抗折强度及热震后弹性模量的影响,并观察了试样的显微结构。结果表明:1)试样的加热永久线变化率随锆刚玉粒度的增大而增大,随锆刚玉加入量的增多而增大,引入锆刚玉Z40的试样的加热永久线变化率基本上比引入锆刚玉Z25的大;2)烧后试样的常温抗折强度、高温抗折强度和弹性模量均以空白试样的为最大,均随锆刚玉粒度的减小而增大,随锆刚玉加入量的增多而减小;3)在刚玉尖晶石浇注料中适当加入锆刚玉而产生微裂纹,尽管降低了材料的强度和弹性模量,但对提高抗热震性有一定的积极作用。     

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。     

红柱石骨料粒度对莫来石-刚玉材料抗热震性的影响

分别用20%(w)不同粒度(5～3、3～1、≤1 mm)的红柱石骨料等量替代莫来石-刚玉材料中同粒度的莫来石骨料,经1 450℃保温3 h烧成制备莫来石-刚玉材料,并着重研究红柱石骨料粒度对其抗热震性的影响。结果表明:随着红柱石骨料粒度的增大,烧成试样的抗折强度和弹性模量逐渐降低,但抗热震性逐渐提高。这是由于在试样烧结降温过程中,红柱石骨料与基质热膨胀系数失配产生了微裂纹,且微裂纹的尺寸随着红柱石骨料粒度的增大而增大;而微裂纹在热震过程中能够阻止新裂纹的产生和裂纹扩张,提高试样的抗热震性。     

烧成工艺对堇青石-莫来石窑具材料性能的影响

以堇青石、莫来石、高岭土和氧化铝微粉为原料制备堇青石-莫来石窑具材料,研究了烧成温度、保温时间对堇青石-莫来石窑具材料的常温性能、高温抗折强度和抗热震性的影响。并通过XRD分析了试样烧成后的物相变化,通过SEM观察了试样的显微结构。结果表明:随烧成温度从1340℃提高到1400℃,试样的线膨胀率增加,显气孔率增加,常温抗折、常温耐压强度和高温抗折强度增大,但1370℃烧成后的试样的抗热震性最好;对1370℃烧成的试样,随保温时间从3 h延长到5 h,试样的常温性能、高温抗折强度及抗热震性都有所降低。综合分析,在1370℃下保温3 h烧成的试样性能较为优良。     

h-BN加入量对低水泥刚玉质浇注料性能的影响

为了提高低水泥刚玉质浇注料中温处理后的强度和抗热震性,在其配料中引入不同量的h-BN粉(其质量分数分别为0、0.5%、1%、1.5%和2%),经成型、养护、脱模、烘干、750℃热处理后,检测试样的体积密度、显气孔率、常温抗折强度、常温耐压强度、抗热震性,并进行XRD分析。结果表明:随着h-BN加入量的增加,750℃处理后试样的显气孔率有所减小,体积密度逐渐减小,常温耐压强度逐渐增大,常温抗折强度也呈增大趋势,抗热震性逐渐改善。可见,加入h-BN有助于提高低水泥刚玉质浇注料中温处理后强度和抗热震性。     

莫来石加入量对SiC-莫来石材料性能的影响

以SiC颗粒(2～1mm、≤1mm)、SiC细粉(≤0.066mm)、莫来石细粉(≤0.074mm)和SiO2微粉(≤0.045mm)为原料,在w(SiC细粉)=40%的基础配方中分别以质量分数为5%、10%、15%、20%和25%的莫来石细粉取代相应量的SiC细粉,并外加2%的SiO2微粉,成型后分别在1300℃和1500℃的大气气氛中煅烧3h,测定试样煅烧前后的质量变化率以及烧后试样的显气孔率、常温抗折强度和抗热震性,并用扫描电镜观察试样的显微结构。结果表明:在SiC自保护氧化的作用下,试样的抗氧化性较强,而且随着莫来石加入量的增大,1300℃烧后试样的氧化程度减小,1500℃烧后试样的氧化程度先减小,至15%后又增大;1300℃烧后试样比1500℃具有较高的抗热震性,并且随着试样中莫来石加入量的增大,烧后试样的抗热震性提高。     

利用滑板磨制粉制备转炉挡渣Al_2O_3-C外水口砖

为了合理利用滑板磨制粉,节约资源,并降低转炉挡渣外水口砖的生产成本,以白刚玉颗粒和细粉、片状石墨、SiC细粉、α-Al_2O_3微粉、镁铝合金复合抗氧化剂为原料,加入质量分数分别为0、5%、10%、15%的滑板磨制再生粉(粒度≤0. 045 mm),并以液体热固性酚醛树脂和固体树脂粉为结合剂,对比研究了经200℃固化和1 300℃埋焦炭热处理后试样的体积密度、显气孔率、常温抗折强度、常温耐压强度和抗热震性能。结果表明:引入滑板磨制再生粉后,试样经1 300℃热处理后的体积密度和显气孔率有所下降,常温耐压强度、抗折强度小幅下降,抗热震性变化不大。生产的转炉外水口砖在江苏某钢厂的100 t转炉使用15～17炉,平均每炉扩孔0. 8～1. 3 mm,满足了钢厂冶炼要求。     

红柱石加入量对铬刚玉砖性能的影响

为了提高铬刚玉砖的抗热震性,在铬刚玉砖配料中添加不同量的红柱石等量取代相同粒度的电熔白刚玉,经混练、成型、干燥、烧成后,检测其致密度、常温强度、常温耐磨性、高温抗折强度和抗热震性,并进行XRD、SEM和元素面扫描分析。结果表明:1)红柱石莫来化反应的体积膨胀效应降低了铬刚玉砖的显气孔率。2)由于莫来石的密度和硬度均低于刚玉的,砖中刚玉相比例的降低不仅导致体积密度下降,也导致常温强度和常温耐磨性能呈下降趋势。3)基质中交错分布的柱状莫来石可有效改善试样的高温抗折强度和抗热震性。4)综合考虑,红柱石添加量以不超过18%(w)为宜。     

β-SiAlON对MgO-C材料性能的影响

以电熔镁砂颗粒(5～3 min、3～1 mm、≤1 mm)、电熔镁砂细粉(≤0.088 mm)、鳞片石墨(≤0.15 mm)、矾土基β-SiAlON细粉(≤0.088 mm,气孔率28%,Z=2)为主要原料,配制成ω(鳞片石墨) ω(矾土基β-SiAlON细粉)分别为12% 0、4% 6%、4% 9%和4% 12%的4组配料,采用酚醛树脂作结合剂,以180 MPa压力成型.经185℃10 h固化后,按相关标准检测了试样的体积密度、显气孔率、常温耐压强度、常温抗折强度、高温抗折强度、抗热震性、抗氧化性和抗渣性.结果表明:随着试样中ω(鳞片石墨) ω(矾土基β-SiAlON细粉)按12% 0、4% 6%、4% 9%、4% 12%的顺序变化,试样的显气孔率有所上升,体积密度略有降低;试样的常温耐压强度、常温抗折强度、1 400℃高温抗折强度、抗热震性和抗氧化性均有不同程度的提高;抗渣侵蚀性以ω(鳞片石墨) ω(矾土基β-SiAlON细粉)为4% 6%的试样略高,其他试样则有所降低.     

红柱石加入量对铝硅质低水泥浇注料性能的影响

为了提高铝硅质低水泥浇注料的高温使用性能,采用红柱石部分取代高铝矾土制备铝硅质浇注料。以特级高铝矾土、红柱石、SiO2微粉、α-Al2O3微粉和Secar 71水泥为主要原料制备了铝硅质低水泥浇注料,并研究了红柱石加入量(质量分数分别为0、10%、20%、30%、40%)对试样性能、物相组成和显微结构的影响。结果表明:随着红柱石加入量的增加,110℃24 h烘干后试样体积密度呈略减趋势,显气孔率和常温抗折强度变化不大;1 350℃3 h和1 500℃3 h处理后浇注料试样永久线变化率和显气孔率呈增大趋势,体积密度和常温抗折强度呈减小趋势;1 500℃3 h处理后浇注料试样的高温抗折强度和抗热震性呈先增大后减小趋势。综合各项性能认为,红柱石的加入质量分数以20%为最佳。     

锆酸钙引入形式对MgO-CaZrO_3质弥散型透气材料性能的影响

为了改善镁质弥散型透气材料的性能,以高纯镁砂颗粒(0.2~1 mm)、预合成锆酸钙粉(≤0.074 mm)、分析纯碳酸钙粉(≤0.044 mm)、分析纯单斜氧化锆粉(≤0.005 mm)为原料,设计了最终烧成后均含有87%(w)的高纯镁砂和13%(w)的锆酸钙,但锆酸钙引入形式不同(预合成锆酸钙、利用碳酸钙和氧化锆原位反应生成的锆酸钙、预合成锆酸钙+原位生成的锆酸钙)的3种Mg O-Ca Zr O3质试样,经配方计算、配料、成型、110℃干燥和1 650℃烧成后,检测这3种试样的显气孔率、体积密度、透气度、常温强度、高温强度和抗热震性,并分析其显微结构。结果表明:1)随着原位锆酸钙设计生成量的增加,试样的烧后线收缩率、显气孔率和透气度均增大,常温耐压强度、常温抗折强度、高温抗折强度和抗热震性均呈先增大后减小的变化趋势,锆酸钙的分布也更加均匀;2)综合考虑材料的透气度、常温强度、高温强度和抗热震性,复合引入原位锆酸钙和预合成锆酸钙的试样最佳。     

以不同粒度煤矸石-氢氧化铝预烧颗粒制备莫来石

为了资源化利用煤矸石,在煤矸石中加入氢氧化铝,使其铝硅比符合莫来石的理论铝硅比,再外加一定量的氟化铝、五氧化二钒、二氧化锰添加剂,经干法球磨、喷水造粒、密封陈腐、机压成型、800℃煅烧、破粉碎、过筛后,制成粒度分别为0.85 mm(20目)、0.25 mm(60目)、0.18 mm(80目)、0.12 mm(120目)、0.095 mm(160目)和0.074 mm(200目)的6种煤矸石-氢氧化铝预烧颗粒;然后,在煤矸石-氢氧化铝预烧颗粒中外加5%(w)的PVA结合剂,经搅拌、机压成型、1 400℃烧成后,制成6种莫来石试样;最后,检测试样的显气孔率、常温抗折强度、抗热震性,并分析其物相组成和显微结构。结果表明:随着煤矸石-氢氧化铝预烧颗粒的粒度从0.85mm(20目)减小至0.12 mm(120目),莫来石试样的显气孔率小幅减小,常温抗折强度和抗热震性逐渐增大,莫来石衍射峰强度增强,莫来石晶体发育变好;随着煤矸石-氢氧化铝预烧颗粒粒度从0.12 mm(120目)继续减小至0.074 mm(200目),上述性能均发生逆转。     

微孔富镁尖晶石对低碳MgO-C材料性能的影响

分别以微孔富镁尖晶石(5~3和3~1 mm)和电熔镁砂(5~3和3~1 mm)为粗骨料,以<1 mm的电熔镁砂为细骨料,以镁砂粉(≤0.088 mm)、鳞片石墨粉(≤0.088 mm)、金属铝粉(≤0.074 mm)为细粉,以酚醛树脂为结合剂,制备了w(C)=6%的两种低碳MgO-C材料,经220和1 500℃(埋焦炭)热处理后,测定其显气孔率、常温耐压强度、常温抗折强度、加热永久线变化率、抗热震性和抗渣性。结果表明:1)用微孔富镁尖晶石骨料取代普通低碳MgO-C材料中的部分镁砂骨料后,经220和1 500℃热处理后试样的显气孔率均比普通低碳MgO-C试样的大,体积密度均比普通低碳MgO-C试样的小;220℃固化后试样的强度比普通低碳MgO-C试样的小,但1 500℃热处理后试样的强度比普通低碳MgO-C试样的大;1 500℃热处理后试样的加热永久线变化率比普通低碳MgO-C试样的小。2)使用微孔富镁尖晶石骨料代替电熔镁砂骨料能有效提高低碳MgO-C材料的抗热震性,但对低碳MgO-C材料的抗侵蚀性不利。     

AlF3对莫来石-刚玉质窑具性能与显微结构的影响

以莫来石(3~1mm)和刚玉(≤1mm)为骨料,以α-Al2O3(3~5μm)、硅线石(≤0.045mm)、硅微粉(3~5μm)、粘土(≤0.045mm)为基质料,分别外加0、9%和12%的添加剂AlF3(d50=12.03μm),成型后分别在1700℃和1725℃保温4h烧成,制得莫来石-刚玉质窑具试样,然后检测烧成后试样的显气孔率、常温耐压强度、常温抗折强度和抗热震性能,并采用扫描电镜分析烧成后试样的显微结构。结果表明随着AlF3含量的增加,烧成后试样的显气孔率逐渐增大;引入AlF3后,烧成后试样的常温耐压强度、常温抗折强度和热震后抗折强度保持率均提高,且以外加9%的最高,外加12%的次之;加入AlF3的试样在1725℃烧成后,有类似晶须状的柱状莫来石形成,这有利于其强度和抗热震性能的提高。     

掺铬铁渣的铝镁系浇注料的制备与性能研究

为了综合利用生产高碳铬铁合金时产生的铬铁废渣,采用50%(w)的电熔镁砂颗粒、41%(w)的电熔镁砂粉+铬铁渣粉、5%(w)的高铝水泥、4%(w)的硅微粉制备了掺加铬铁渣的铝镁系浇注料,并研究了掺加不同量铬铁渣粉(镁砂粉与铬铁渣粉的质量比分别为0 10、1 10、2 10和3 10)的该浇注料经1 200℃3 h烧后的线变化率、体积密度、显气孔率、常温抗折强度、常温耐压强度、抗热震性和抗渣性。结果表明:掺加41%(w)铬铁渣的铝镁系浇注料经1 200℃3 h烧后的综合性能最佳,其常温耐压强度可达55 MPa,抗热震性和抗渣性良好。     

添加TiO_2、ZrO_2对烧结铝铬渣材料性能的影响

为了进一步提高酸洗后铝铬渣烧结块的性能尤其是其抗热震性,取粒度≤0.045 mm的铝铬渣,在浓盐酸中煮沸20 min后,过滤,洗净,干燥,制成酸洗铝铬渣。在酸洗铝铬渣中分别加入4%(w)的钛白粉、锆英石粉或钛白粉-锆英石粉复合粉(钛白粉与锆英石粉的质量比为1 1),经混练、成型、干燥后,在1 500℃保温2 h热处理制成烧结铝铬渣试样,然后检测其体积密度、显气孔率、常温耐压强度、常温抗折强度和抗热震性,并分析其显微结构。结果表明:在酸洗铝铬渣中分别添加钛白粉、锆英石粉或复合添加钛白粉-锆英石粉均可提高烧结铝铬渣试样的致密度、常温强度和抗热震性,其中,添加钛白粉-锆英石粉试样的综合性能提高幅度最大。     

电熔白刚玉细粉对RH炉用刚玉质浇注料性能的影响

为进一步提高RH炉用刚玉质浇注料的抗热震性,以烧结刚玉为骨料,烧结刚玉粉、活性氧化铝微粉和铝酸钙水泥(Secar 71)为基质,用电熔白刚玉粉替代基质中烧结刚玉粉,研究了电熔白刚玉加入量对RH炉浇注料1 600℃烧后体积密度、显气孔率、线变化、常温抗折强度、常温耐压强度以及抗热震性能的影响,并用SEM对试样进行显微结构分析。结果表明:随着电熔白刚玉粉加入量的增加,试样的体积密度、热震次数逐渐增加,显气孔率、线变化率逐渐减小,这与试样中生成的六铝酸钙量有关。当电熔白刚玉粉替代量为20%(w)时,试样的抗热震性最好。