Effects of Dispersive Agent and Alumina Micropowder on Workability of Al_2O_3-MgO Castables for Steel Ladles

This work aims at enhancing the workability of Al2 O3-Mg O castables. Al2 O3-Mg O castables were prepared using tabular alumina particles( 5-3,3-1,≤1 mm),tabular alumina fines( ≤0. 088 mm),fused magnesia( ≤1 mm),reactive alumina micropowder( PFR40,PBR,and CL) and calcined alumina micropowder( AC34 B5 and CT) as the main starting materials,calcium aluminate cement( Secar71) as the binder,and polycarboxylic acid water reducer WS,FS,and AD as the dispersive agent,respectively. Effects of three dispersive agents addition( 0. 4 mass% WS,0. 2 mass% FS and 1 mass% AD),two kinds of reactive alumina micropowder addition( PFR40 and PBR),composite alumina micropowder addition( PFR40-AC34 B5 and CL-CT,the mass ratio from 9/0 to 3/6)on the flow value,apparent porosity,bulk density,cold crushing strength and cold modulus of rupture of Al2 O3-MgO castables were investigated. The results show that:( 1) with PBR or PFR40,the castables with0. 4 mass% WS own better performance than those with0. 2 mass% FS or 1 mass% AD;( 2) compared with the castables with CL-CT composite powder, the castables with PFR40-AC34 B5 composite powder have slightly higher flow value; with the decreasing ratio of PFR40 and AC34 B5,or the decreasing ratio of CL andCT,the castables have declined flow value and the dried castable specimens have decreased density but the mildly changed strength; in consideration of the high price of reactive alumina,a proper compositing ratio shall be selected.     

氧化铝微粉与减水剂对刚玉质浇注料施工性能的影响

研究了减水剂(包括六偏磷酸钠和萘系、三聚氰胺类及聚羧酸盐类3类减水剂)、氧化铝微粉(包括烧结氧化铝微粉和活性氧化铝微粉)对纯铝酸钙水泥结合刚玉质浇注料的流动性能和力学性能的影响。结果表明:1)氧化铝微粉的平均粒度对浇注料的流动度有较大的影响,在一定范围内,粒度越粗,浇注料的初始流动性越小,可工作时间越短。2)氧化铝微粉中可溶性碱性氧化物的含量对浇注料的施工性能和可工作时间有一定的影响。3)减水剂既影响浇注料的需水性,还影响浇注料的强度发展,必要时需引入缓凝剂或者促硬剂进行调节。4)综合比较萘系、三聚氰胺类及聚羧酸盐类3类减水剂,以聚羧酸盐类减水剂的减水效果较好。     

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。     

炭黑对镁质浇注料性能的影响

以配料组成(w):≤3 mm的高纯镁砂82%、≤3μm的SiO2微粉6%、≤0.043 mm的SiC微粉9%、≤0.045 mm棕刚玉微粉3%、≤0.045 mm的Al粉0.5%(外加)为基础配方,用炭黑替代部分镁砂粉研究了炭黑添加量(w)为0、0.2%、0.4%、0.6%时对镁质浇注料施工性能、力学性能及抗渣性能的影响。结果表明:在加水量一定的情况下,随着炭黑加入量的增加,浇注料的流动性能逐渐降低;干燥后试样的抗折强度和耐压强度均高于1 500℃3 h热处理试样的;不同气氛下烧结,浇注料的抗渣性呈现逐渐增强的趋势,在炭黑加入量为0.2%~0.4%(w)时,浇注料具有较好的常温物理性能及抗渣性。     

工艺因素对电炉顶用高铝质浇注料性能的影响

首先采用70%(质量分数,下同)的特级矾土骨料(粒度8～5mm、5～3mm、3～1mm与<1mm的质量比分别为5:25:20:20、10:20:20:20、15:15:20:20和20:20:10:20)与30%的基质细粉(由22%的矾土粉、5%的CA80水泥、3%的SiO2微粉和0.2%(外加)的三聚磷酸钠组成)制成不同骨料粒度组成的高铝浇注料试样,检测其烘干强度,以此确定此浇注料合适的骨料粒度级配,然后在此骨料粒度级配基础上,分别研究了矾土粉(<0.088mm)加入量(分别为20%、25%、30%和35%)、骨料颗粒形状、结合剂种类(CA80和Secar-71水泥)及其加入量(1%、3%、5%和7%)、SiO2微粉加入量(1%、2%、3%和4%)、α-Al2O3微粉加入量(1%、3%、5%和7%)、分散剂三聚加入量(0.10%、0.15%、0.20%、0.25%和0.30%)和三聚 六偏加入量(0.05%、0.10%、0.15%和0.20%)对高铝烧注料烘干及中、高温处理后性能的影响。结果表明:骨料粒度组成以8～5mm、5～3mm、3～1mm与<1mm的质量比为10:20:20:20为好;基质细粉加入量以30%为宜;颗粒形状浑圆制备的试样强度不如不规则形状颗粒的;浇注料结合系统采用5%的CA80水泥,然后添加3%硅微粉或者3%～5%的氧化铝微粉,以及0.2%三聚磷酸钠和六偏磷酸钠复合减水剂制备的浇注料的性能较好。     

炭化炉用低导热耐酸浇注料的研制与应用

为了制备一种热导率小、耐酸侵蚀性能强的炭化炉内衬,以棕刚玉、莫来石、氧化铝空心球和SiC等为主要原料,纯铝酸钙水泥和SiO2微粉为结合系统,经110℃24 h烘干和1 100℃3 h、1 350℃3 h处理后,分别研究了氧化铝空心球含量(质量分数6%、10%、15%、18%、22%)和碳化硅含量(质量分数0、4%、6%、8%、10%、12%)对炭化炉耐酸浇注料性能的影响。结果表明:氧化铝空心球的加入有利于浇注料体积密度和热导率降低,同时也会引起浇注料强度的降低,本试验中1~0.2 mm的氧化铝空心球的合适加入量(w)为15%;通过加入碳化硅粉能够显著提高试样的耐酸性能,但使得浇注料的热导率增大,在兼顾浇注料的耐酸性能和热导率的条件下,本试验中小于≤0.074 mm的碳化硅粉的合适加入量(w)为8%。耐酸浇注料经过在炭化炉上的使用表明,研制的浇注料耐酸侵蚀性好,而且能够明显降低炭化炉表面的热损失,使用效果良好。     

加入三种SiO_2微粉的Al_2O_3-SiC-C铁沟料性能比较

为了提高Al_2O_3-SiC-C铁沟浇注料的性能,在其配料中分别添加2%(w)粒度分布、平均粒度、比表面积、纯度和无定形度均不相同的三种SiO_2微粉(92SiO_2微粉、95SiO_2微粉和99SiO_2微粉),比较了Al_2O_3-SiC-C铁沟浇注料的流动性、显气孔率、烧后线变化、常温强度、热态强度和抗渣性等。结果表明:1)含95SiO_2微粉的浇注料流动性整体上好于含92SiO_2微粉的;含99SiO_2微粉的浇注料早期流动性较好,但随时间衰减较快。2)烘干试样的显气孔率差别较大,含92SiO_2微粉试样的最小,含99SiO_2微粉试样的最大。3)含99SiO_2微粉的试样烧后收缩或膨胀均最小,体积稳定性最好。4)含不同SiO_2微粉的试样常温抗折强度相差不大。5)含92SiO_2微粉或99SiO_2微粉的试样高温抗折强度较优。6)含92SiO_2微粉的试样抗渣性最差,含99SiO_2微粉的试样抗渣性最好。     

复合抗氧化剂加入量对Al2O3-SiC-C浇注料性能的影响

以电熔棕刚玉为骨料,电熔棕刚玉粉、活性α-Al2O3微粉、黑碳化硅粉、球状沥青、SiO2微粉、纯铝酸钙水泥等为基质料,配以质量分数为2%、2.3%、2.6%、2.9%的复合抗氧化剂,搅拌均匀制备成Al2O3-SiC-C质浇注料。外加5%(w)的水搅拌3~5 min后,检测浇注料的流动性;经振动成型、养护、脱模、干燥后,于1 500℃空气气氛中热处理3 h,测定热处理后试样的质量损失率、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。结果表明:随着复合抗氧化剂加入量(w)从2%增加到2.9%,浇注料的流动性变化不大并且保持较高的水平,显气孔率、体积密度和常温强度变化不大,质量损失率从1.14%减小到0.35%,氧化层厚度逐渐减小;复合抗氧化剂加入量为2.9%(w)的试样热震后耐压强度仍保持在70 MPa左右,具有较好的抗热震性。     

高性能镁尖晶石质浇注料的研制

以不同粒度的电熔镁砂(≤8、≤0.088 mm)和铝镁尖晶石细粉(≤0.088 mm)为主要原料,经振动成型制备了一系列镁尖晶石质浇注料试样,探讨了镁质结合剂和活性氧化铝微粉加入量(w)分别为1%、2%、3%、4%和5%时对浇注料试样分别经110、1 000和1 600℃热处理后物理性能的影响,并将优选的合适配方试样与RH炉用烧成镁尖晶石砖进行了常规物理性能、抗热震性能和抗渣性能比较。结果表明:当镁质结合剂加入量(w)由1%增至2%时,试样经不同温度处理后的强度显著增加;但当其加入量超过2%(w)后,试样经不同温度处理后的强度尤其是在1 450℃的高温抗折强度逐渐向相反的方向变化;当活性氧化铝微粉加入量(w)由1%增至3%,试样经110℃热处理后的强度下降较快,但经1 000和1 600℃热处理后的强度和线膨胀率及高温抗折强度却呈现增加的趋势;当加入量超过3%(w)后,试样的高温抗折强度开始下降。研制的镁尖晶石质浇注料经1 600℃处理后具有较高的致密度及骨料和基质间存在微细裂纹的特征,与烧成镁尖晶石砖相比,具有较好的抗热震性能、抗渣性能和较低的高温强度。     

SiO_2微粉对Al_2O_3-ZrO_2-C材料力学性能的影响

在复合引入不同比例A l粉、Si粉(A l粉、Si粉的组合分别为2%(w)A l+3%(w)Si,3%(w)A l+2%(w)Si,4%(w)A l+1%(w)Si)的A l2O3-ZrO2-C材料中进一步外加质量分数分别为0、1%、2%的SiO2微粉,经配料、混练、成型、烘干后,在埋炭(煤焦炭)气氛中分别于800、1 000、1 200、1 300和1 400℃保温3 h煅烧,然后对烧后试样进行三点弯曲试验,并测定烧后试样的平均孔径,分析烧后试样的显微结构。结果表明:1)对于含不同比例A l粉和Si粉的A l2O3-ZrO2-C材料,SiO2微粉的引入使其经1 200℃或更高温度煅烧后的抗折强度、弹性模量和韧性提高,平均孔径减小;2)显微结构分析发现,含有SiO2微粉的试样中,A lN和(或)SiC晶须发育良好并且分布均匀,孔径细小,从而优化了材料力学性能。     

BN粉加入量对Al_2O_3-SiC-C浇注料性能的影响

为了提高均质矾土基Al_2O_3-SiC-C耐火浇注料的性能,在以88均质矾土颗粒、碳化硅颗粒和细粉、白刚玉细粉、活性α-Al_2O_3微粉、球状沥青、SiO_2微粉、铝酸盐水泥为主要原料的均质矾土基Al_2O_3-SiC-C浇注料中,添加质量分数分别为0、0. 5%、1. 0%、1. 5%、2. 0%的氮化硼粉(粒度≤1μm),研究氮化硼粉加入量对Al_2O_3-SiC-C浇注料常温物理性能、抗氧化性能和抗渣侵蚀性的影响。结果表明:添加0. 5%～1%(w)的BN粉有助于试样的烧结致密化;随着BN粉加入量的增加,试样的抗氧化性和抗渣性逐渐增强;综合考虑,BN粉的适宜添加量为0. 5%～1%(w)。     

氮化硅-氧氮化硅复合粉对Al_2O_3-SiC-C铁沟料性能的影响

为了进一步提高Al_2O_3-SiC-C出铁沟浇注料的性能并降低其生产成本,在其中加入质量分数分别为0、2%、4%、6%、8%的氮化硅-氧氮化硅复合粉等量替代其中的碳化硅粉,加水搅拌均匀后,检测料浆的流动性,再经浇注成型、养护、烘干、不同温度(800、1 100和1 450℃)热处理等程序制成浇注料试样,然后检测浇注料试样的线变化率、显气孔率、体积密度、常温抗折强度、热态抗折强度和抗渣性,并采用XRD分析浇注料试样的物相组成。结果表明:1)加入氮化硅-氧氮化硅复合粉后,Al_2O_3-SiC-C出铁沟浇注料的初始流动值减小,烧后线变化率、显气孔率、体积密度、常温抗折强度和热态抗折强度变化不大,抗高炉渣侵蚀性提高。2)综合考虑,氮化硅-氧氮化硅复合粉的最佳加入量为4%(w)。     

SiO_2微粉加入量对铝镁质湿法喷补料性能的影响

为改善铝镁质喷补料的施工流动性,以72%(w)的板状刚玉,6%(w)的电熔镁砂,以及总量为22%(w)的氧化铝微粉、板状刚玉微粉和纯铝酸钙水泥制备了铝镁质湿法喷补料,并研究了SiO_2微粉加入量(外加质量分数分别为0、0.2%、0.5%、1.0%、1.5%、2.0%和2.5%)对其性能的影响。结果表明:1)当SiO_2微粉加入量为1%~2%(w)时,喷补料具有较好的流动性和泵送性能;2)添加2.5%(w)SiO_2微粉的试样经1 600℃热处理后生成少量霞石,将会降低材料的高温性能;3)110℃烘干后试样的强度随SiO_2微粉加入量的增加而升高,1 600℃处理后的试样强度随SiO_2微粉的增加而显著增大;4)当SiO_2微粉加入量为1.5%(w)时,试样1 600℃烧后的线膨胀率最小;5)试样的高温抗折强度随着SiO_2微粉加入量的增加逐渐下降,少量SiO_2微粉的加入对抗渣渗透有利。综合考虑,铝镁质湿法喷补料中SiO_2微粉加入1.5%(w)最佳。     

球状沥青对Al_2O_3-SiC-C质铁沟浇注料性能的影响

以特级矾土、亚白刚玉等为骨料,氧化铝微粉、二氧化硅微粉、碳化硅粉、铝酸钙水泥、硅粉等为基质料,按骨料与基质料质量比为70:30配料,分别外加质量分数0、1%、2%和3%的球状沥青,加水和少量减水剂共混制成Al2O3-SiC-C质浇注料,经振动成型、养护、脱模和烘干后,在1500℃空气气氛中保温3h热处理。对干燥后和热处理后试样进行了常温物理性能、高温抗折强度和抗渣性能检测。结果表明:随着球状沥青加入量的增加,碳氧化导致试样结构疏松,高温抗折强度逐渐减小;适量球状沥青在热处理过程中软化后渗入试样孔隙中,可以提高试样的抗渣侵蚀性能;加入球状沥青的质量分数为1%时,浇注料的综合性能最好。     

加入氯化钙对刚玉-尖晶石浇注料性能的影响

以板状刚玉为骨料,电熔白刚玉粉、尖晶石粉、氧化铝微粉等为基质,以纯铝酸钙水泥为结合剂,分别外加0、1%、2%、3%(w)的氯化钙(CaCl_2)制备了刚玉-尖晶石浇注料,并研究CaCl_2加入量对浇注料常温物理性能、高温强度、抗热震性和显微结构的影响。结果表明:随CaCl_2加入量从0增加到3%(w),刚玉-尖晶石浇注料于1 500℃处理后的常温强度和显气孔率增加,体积密度降低,线变化率先降低后增大,但总体变化不大;而高温抗折强度和抗热震性得到明显改善,这主要归因于所加CaCl_2以溶液形式均匀分布在浇注料中,其与Al_2O_3反应生成了片状CA_6,且CA_6晶体较小,均匀分布在试样基质中,起增强、增韧作用。     

高铝熟料与高铝均化料的性能研究

以氧化铝含量(w)为88%、80%的高铝熟料和高铝均化料为主要原料,分别制成定形试样和浇注料试样。比较了两种高铝熟料试样和高铝均化料试样的高温性能差异,并对这种差异进行了分析。结果表明:1)在常温性能方面,高铝均化料的定形试样和浇注料试样均表现的较为优异;2)在高温性能方面,对定形试样而言,氧化铝含量(w)为88%、80%的高铝熟料试样的高温性能分别优于对应的高铝均化试样;而氧化铝含量(w)为80%的高铝矾土浇注料试样的高温性能不及氧化铝含量(w)为80%的高铝矾土均化浇注料试样。     

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。     

高炉主沟自流浇注料的研制与应用

为了解决高炉主沟日常浇注施工过程中因振动等施工原因导致材料出现的不密实、偏析等问题,以低碳电熔棕刚玉、致密刚玉及碳化硅为骨料,碳化硅、白刚玉、活性氧化铝微粉与SiO_2微粉等为细粉,通过将试样中减水剂Castabio T85的加入量0.08%(w)换成聚羧酸减水剂1%(w),活性氧化铝微粉加入量(w)为6%、8%和10%,研制出了一种高炉主沟自流浇注料。结果表明:添加减水剂Castabio T85的物料与添加聚羧酸减水剂的相比,在保证物料流动性的前提下,加水量少,自流值较高,且流动性衰减要慢。研制的高炉主沟自流浇注料进行的工业试验,一次通铁量达到15万t,满足使用寿命与施工的要求,效果较好。     

硅粉加入量对转炉无水副枪用刚玉-莫来石浇注料性能的影响

为改善转炉无水副枪用浇注料的抗热震性,以质量分数分别为71%的板状刚玉、14%的烧结莫来石、3%的CA80水泥、2%的SiO_2微粉、10%的α-Al_2O_3微粉制备了刚玉-莫来石浇注料试样,研究了硅粉外加量(质量分数分别为0、1%、2%、3%、4%)对不同温度处理后试样性能的影响。结果表明:随着硅粉加入量增加,试样由收缩逐渐变为膨胀,试样的体积密度、常温抗折强度和常温耐压强度略有增加,显气孔率逐渐降低; 1 550℃处理后试样抗热震性能有所增加,且在硅粉加入量为2%(w)时试样的抗热震性最佳,强度保持率为48%。硅粉氧化为SiO_2后与Al_2O_3反应原位生成莫来石产生体积膨胀,在试样内部形成了一定量的微裂纹,提高了试样的抗热震性。     

热处理温度对刚玉-尖晶石质浇注料性能的影响

以板状刚玉为骨料(粒度8～3,3～1和≤1 mm),板状刚玉细粉、活性氧化铝微粉(d<,50>=2.26 μm,w(Al<,2>O<,3>)>99%)、镁铝尖晶石粉、镁砂(粒度≤0.088 mm,w(MgO)>94.56%)为基质,纯铝酸钙水泥为结合剂,浇注振动成型为40 mm×40 mm×160 mm的样条.研究了不同热处理温度(1 450、1 550、1 600、1 650和1 700℃)对纯铝酸钙水泥结合的刚玉-尖晶石质浇注料性能的影响.采用XRD分析试样基质的相组成,用SEM观察试样显微结构和断口形貌,并用EDS对微区成分进行分析.结果表明:刚玉-尖晶石质浇注料常温抗折强度以及1 300℃风冷热震后抗折强度和强度保持率均随热处理温度的升高先增大后减小,1 600℃3 h热处理试样的抗热震性最好.1 600℃3 h热处理试样中存在作为应力缓冲机制的网状交织结构明显,对热应力的缓冲能力更强,同时,Al<,2>O<,3>在尖晶石中有适当程度的固溶,增强了基质间的结合强度,试样的断裂功增大,有利于提高材料的抗热震性.