结合剂对铝镁质喷补料性能的影响

以板状刚玉、电熔镁砂、α-Al2O3微粉和SiO2微粉为主要原料,以铝酸钙水泥、SiO2溶胶、Al2O3溶胶为结合剂制备了铝镁质喷补料,研究了结合剂种类对该喷补料性能的影响.结果表明:1)SiO2溶胶结合铝镁质喷补料的烘后强度较高,并在高温下生成镁橄榄石,降低了喷补料的显气孔率.加入4％(w)SiO2溶胶时,试样热震后...     

SiO_2微粉加入量对铝镁质捣打料性能的影响

为了进一步提高现有铝镁质干式捣打料的性能,以粒度5~3、3~1、≤1和≤0.074 mm的电熔白刚玉及粒度≤0.088 mm的电熔镁砂细粉为主要原料,以分析纯SiO_2微粉和α-Al_2O_3微粉为添加剂,制备了铝镁质捣打料。研究了SiO_2微粉加入量(质量分数分别为1%、2%、3%、4%、5%)对铝镁质捣打料的烧后线变化率,烧后试样的显气孔率、体积密度、常温耐压强度、物相组成等的影响。结果显示:随着SiO_2微粉加入量的增多,铝镁质捣打料的烧后线变化率逐渐减小,从膨胀1.41%变化至收缩1.51%;烧后试样的显气孔率逐渐减小,体积密度不规律地增大,常温耐压强度基本上呈增大趋势;SiO_2微粉加入量为2%(w)的烧后试样的物相主要为α-Al_2O_3和Al_2MgO_4以及微量的α-SiO_2。综合考虑各项性能,铝镁质捣打料中SiO_2微粉加入量以2%(w)为宜。     

三种微细粉加入量对刚玉-尖晶石质透气座砖性能的影响

以板状刚玉(10~5、5~3、3~1、≤1 mm)为骨料,板状刚玉细粉、工业氧化铬细粉、铝镁尖晶石细粉、活性α-Al2O3微粉、纯铝酸钙水泥作为粉料,配以复合添加剂制备了刚玉-尖晶石质透气座砖。以MA细粉、α-Al2O3微粉、CA-70水泥加入量三因素进行正交设计,每因素各选取3个水平,分析各因素对试样体积密度、显气孔率、线变化、抗折强度、耐压强度和抗热震性的影响。结果表明:纯铝酸钙水泥为主要影响因素;重点考虑烧后强度的最优试验方案为A2B2C1,即尖晶石粉、α-Al2O3微粉和纯铝酸钙水泥的最佳加入量(w)为9%、9%和3%。     

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。     

ZrO_2微粉加入量对刚玉-尖晶石浇注料性能的影响

为了进一步提高刚玉-尖晶石浇注料的高温使用性能,以粒度为6~3、3~1和≤1 mm的板状刚玉颗粒为骨料,d_(50)=10μm的尖晶石微粉、d_(50)=2.56μm的氧化铝微粉、≤0.044 mm的板状刚玉粉、d50=42.00μm的ZrO_2微粉为细粉,铝酸盐水泥为结合剂,按骨料与粉料质量比为68∶32进行配料,研究了ZrO_2微粉加入量(w)分别为0、3%、6%和9%时对刚玉-尖晶石浇注料常温物理性能、高温抗折强度和抗渣性能的影响,并结合XRD、SEM等对其物相和显微结构进行分析。结果表明:1)试样经1 600℃高温处理后,随着ZrO_2微粉加入量的增大,由于ZrO_2发生相变和生成CaZrO_3,使得线变化率和显气孔率增大,结构变得疏松,常温强度降低;2)ZrO_2的加入提高了试样的高温抗折强度,部分缘于生成Ca Zr O3使结构变得致密,部分缘于相变增韧;但随着ZrO_2微粉加入量增大,抗折强度又略有降低;3)ZrO_2的加入,提高了试样的抗渣性能,主要原因在于ZrO_2与钢渣中的CaO反应生成CaZrO_3,阻止了钢渣的进一步侵蚀与渗透。在本试验条件下,ZrO_2最佳引入量为3%(w)。     

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。     

SiO2微粉加入量对Al2O3-SiC-C出铁沟浇注料性能的影响

采用高铝矾土(8～5 mm)、棕刚玉(8～5、5～3、3～1 mm)、SiC(≤1、≤0.044 mm)、致密刚玉(≤1、≤0.044 mm)为主要原料,固定SiO2微粉和白泥的总加入量(w)为2.5%,研究了SiO2微粉加入量(其质量分数0、1%、1.5%、2%、2.5%)对Al2O3-SiC-C浇注料性能的影响。结果表明:试样在1 100、1 500℃分别保温3 h处理后,随着SiO2微粉加入量的增加即白泥加入量的降低,其加热永久线变化逐渐减少,显气孔率呈现先增大后降低的趋势,体积密度的变化趋势与显气孔率的正好相反,常温抗折强度及高温(1 450℃0.5 h)抗折强度呈现先增大后降低的趋势;当SiO2微粉加入量(w)为1.5%时,试样热震后的残余强度最大,SiO2微粉加入量(w)为2%的试样的强度保持率最低;在SiO2微粉加入量(w)为2%时,材料的抗渣侵蚀性能最好,继续增大SiO2微粉含量,抗渣侵蚀性能下降。综合各方面的因素,SiO2微粉和白泥复合使用时,SiO2微粉加入量(w)为2%左右,白泥加入量(w)为0.5%左右时,Al2O3-SiC-C快干浇注料具有最佳的综合性能。根据试验结果制备的快干浇注料在莱钢750 m3单铁口高炉铁沟使用,在未经任何修补的情况,主沟一次通铁量达到14万t。     

ρ-Al2O3加入量对莫来石-刚玉浇注料性能的影响

以烧结莫来石(w(Al2O3)>45%)、电熔莫来石(w(Al2O3)>70%)、刚玉(w(Al2O3)>99%)、α-Al2O3微粉(w(Al2O3)>99.5%)、SiO2微粉(w(SiO2)>92%)、ρ-Al2O3微粉(w(Al2O3)>83.0%)等为主要原料,制备了莫来石-刚玉浇注料试样,经110℃24 h、1 000℃3 h和1 400℃3 h处理,研究了ρ-Al2O3加入量(w)分别为1%、2%、3%、4%和5%对莫来石-刚玉浇注料性能的影响。结果表明:随着ρ-Al2O3加入量的增加,莫来石-刚玉浇注料的体积密度下降,显气孔率增大,抗热震性和抗渣性逐渐变好。110℃24 h处理后强度逐渐增大;1 000℃和1 400℃处理后强度和永久线变化率则是先增加后减小,当ρ-Al2O3加入量为2%时达最大;试样的高温抗折强度先增加后减小,以ρ-Al2O3加入量为3%时最大。     

添加纳米TiO_2对刚玉浇注料性能的影响

以板状刚玉、活性氧化铝微粉BL-2、铝酸钙水泥Secar 71为主要原料,加入不同含量的纳米TiO_2(加入质量分数为0、0. 5%和1%),比较了纳米TiO_2加入量对于刚玉浇注料物相组成、显微结构和物理性能的影响。结果表明,纳米TiO_2的加入加速了CA6的生成,提高了1 250℃烧后试样的强度,有利于浇注料中温强度的提升;当加入量较大时,CA6的片状厚度增加,难以形成相互交叉堆叠结构,导致试样的强度降低;当纳米TiO_2加入量(w)为0. 5%时,试样高温下强度降低较少,但中温强度明显提升,高温烧后呈现微膨胀,为最佳加入量。     

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.     

电熔镁锆砂加入量对RH精炼炉用刚玉-尖晶石浇注料性能的影响

采用粒度为5～3 mm的电熔致密刚玉,3～1、≤1、≤0.074 mm的电熔白刚玉,1～0.044 mm的电熔富铝尖晶石等为主要原料,纯铝酸钙水泥、活性α-Al2O3微粉为结合剂,同时添加适量的微粉和高效复合减水剂,研究了电熔镁锆砂加入量(w)分别为0、2%、4%、6%、8%时对RH精炼炉用刚玉-尖晶石浇注料110、1 100和1 500℃处理后的抗折强度、耐压强度、线变化率,以及1 500℃处理后的耐磨性和1 600℃处理后的抗渣性能的影响。结果表明:1)加入2%(w)的电熔镁锆砂能明显提高浇注料的强度和耐磨性;2)随着镁锆砂含量的增加,线膨胀率明显增大,但电熔镁锆砂加入量为2%～4%(w)的浇注料体积稳定较好;3)加入电熔镁锆砂可以明显提高浇注料的抗渣渗透性,电熔镁锆砂加入量为2%(w)时,试样的抗渣渗透性最好。     

氮化硅对刚玉质高炉喷补料抗渣性能的影响

以板状刚玉为原料,纯铝酸钙水泥和SiO2微粉为结合剂,制成刚玉质高炉喷补料的坩埚试样,然后在还原气氛中于1550℃3h进行抗高炉渣的侵蚀试验,研究了氮化硅加入量(分别为0、5%和10%)对刚玉质高炉喷补料的抗渣侵蚀性能的影响,通过对侵蚀试样的微观分析,得出了渣侵蚀机理。结果表明:刚玉喷补料中不加氮化硅时,渣很容易侵蚀喷补料,而加入5%和10%的氮化硅后,改善了喷补料的抗渣渗透性,大大提高了其抗渣能力;氮化硅在喷补料基质中呈网状结构,这也是提高喷补料抗渣侵蚀能力的主要原因。     

ZrO_2加入量对刚玉-尖晶石浇注料性能的影响

以板状刚玉颗粒(6～3、3～1和≤1 mm)为骨料,电熔白刚玉粉(≤0.088和≤0.044 mm)、电熔尖晶石细粉(≤0.044mm)、α-Al2O3微粉(≤5μm,d50=1.2μm)、纯铝酸钙水泥、单斜氧化锆(≤15μm,d50=6.2 μm)为基质,按骨料与基质质量比为70:30配料,基质中纯铝酸钙水泥的加入量(质量分数,下同)为3%、α-Al2O3微粉为6%、电熔尖晶石细粉为10%,用单斜氧化锆等量替代电熔白刚玉细粉,其加入量分别为0、2%、4%、6%和8%,加水混匀后振动浇注成25 mm×25 mm×125 mm的试样,于室温下养护24 h后脱模,经110℃24 h烘干后,分别经1 100、1 500、1 600℃热处理3 h.对各温度热处理后试样进行了常温物理性能、热态抗折强度、抗热震性能检测,并利用SEM对部分试样于1 400℃高温抗折强度试验后的断口形貌进行了分析.结果表明:(1)随ZrO2加入量的增加.刚玉-尖晶石浇注料于1 500和1 600℃处理后的常温抗折强度降低,显气孔率升高,故ZrO2的加入对材料的烧结性略有负面影响.(2)随zrO2加入量的增加,1 600℃处理后试样的热态抗折强度下降,但热态抗折强度在1 000℃以前变化较小,1 000℃以后明显降低.(3)ZrO2的加入改善了试样的抗热震性能,其质量分数为2%时,1 100℃水冷1次和3次后的强度保持率和残余强度最大.(4)本试验范围内ZrO2的最佳加入量为2%.     

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。     

水泥加入量对刚玉-尖晶石质钢包透气砖座砖性能的影响

以粒度6~3、3~1、≤1 mm的板状刚玉颗粒为骨料,粒度≤0.074 mm的板状刚玉和烧结尖晶石细粉为基质,活性α-Al2O3微粉、纯铝酸钙水泥为结合剂,聚丙烯纤维、偶氮甲酰胺、碳酸氢钠及聚丙烯纤维+碳酸氢钠为防爆剂,制备了刚玉-尖晶石质钢包透气砖座砖,研究了水泥加入量(质量分数分别为2%、4%、6%、8%和10%)对透气砖座砖常温性能、抗热震性和抗爆裂性能的影响。结果表明:随着水泥加入量的增加,110℃干燥后常温强度增加,1 560℃烧后常温强度、显气孔率和线变化率先增加后降低;水泥加入量6%(w)时试样的强度最低,显气孔率和线变化率最大,其常温性能最差;随着水泥加入量的增加,1 100℃水冷3次后试样的强度保持率增加,抗热震性能改善,水泥加入量为10%(w)时抗热震性最好;采用碳酸氢钠或碳酸氢钠+聚丙烯有机纤维复合的防爆剂试样的抗爆裂效果最好。研制的透气砖座砖在150 t转炉钢包上使用,寿命由原来的平均31次提高到平均36次。     

α-Al2O3微粉加入量对刚玉干式捣打料性能的影响

为了提高感应炉用刚玉炉衬的服役寿命,以棕刚玉、电熔镁砂、α-Al2O3微粉为原料制备了刚玉干式捣打料,并研究了α-Al2O3微粉加入量(其质量分数为0、1%、2%和3%)对刚玉干式捣打料性能的影响。研究结果表明:经1 600℃热处理后,随着α-Al2O3微粉的增多,刚玉干式捣打料的加热永久线变化呈先减小后增大趋势,体积密度增大,显气孔率相应减小,耐压强度先减小再增大;α-Al2O3微粉加入量为2%(w)时试样的加热永久线变化相对较小,耐压强度减小到22.8 MPa。XRD和SEM分析表明:经1 600℃3 h烧后捣打料中的α-Al2O3微粉反应生成了粒状镁铝尖晶石,晶粒尺寸较小,且分布均匀,有助于捣打料致密度的提高。     

Carbores P加入量对硅溶胶结合铁沟浇注料性能的影响

为了获得更加环保的Al2O3-Si C-C铁沟浇注料,在w(电熔棕刚玉颗粒)为60%、w(Si C颗粒和细粉)为21%、w(硅灰)为3%、w(α-Al2O3微粉)为3%、w(白刚玉微粉)为10.5%、w(Si粉)为2.5%的基础配方中,分别以质量分数为0、1%、2%、3%和4%的环保型含碳材料Carbores P等量替代白刚玉微粉,外加质量分数为7%的硅溶胶为结合剂,制成Al2O3-Si C-C浇注料,研究了Carbores P加入量对110℃干燥后及1 100和1 500℃烧后试样显气孔率、体积密度、烧后线变化率、常温耐压强度、常温抗折强度和高温抗折强度的影响。结果表明:随着Carbores P加入量的增加,干燥及烧后试样的显气孔率逐渐增大,干燥后试样的体积密度逐渐减小,1 100℃烧后试样的线膨胀率逐渐增大,干燥后试样的常温抗折强度和常温耐压强度以及1 100和1 500℃烧后试样的常温抗折强度变化均不大;1 100和1 500℃烧后试样的体积密度、1 500℃烧后试样的线膨胀率、1 100和1 500℃烧后试样的常温耐压强度、干燥后试样的高温抗折强度等均呈先增大后减小的变化趋势,均在Carbores P加入量为2%(w)时达到了最大。     

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。     

MgCO3对刚玉浇注料物理性能的影响

以电熔白刚玉、α-Al2O3微粉、水合氧化铝和MgCO3亚微粉等为原料,固定骨料与基质料的质量比为70∶30不变,分别用质量分数为0、0.5%、1%、2%、3%和4%的MgCO3替代等量的α-Al2O3微粉,制成含Mg-CO3的刚玉浇注料。按照浇注料的基质组成配料并浇注成25 mm×10 mm的基质试样,研究了含MgCO3的刚玉浇注料基质矿相随热处理温度(分别为800℃、1 100℃、1 400℃和1 600℃)的变化,以及MgCO3加入量对不同温度处理后浇注料试样的显气孔率、体积密度、线变化率及冷、热态抗折强度的影响,并对热态抗折试验后试样进行了显微结构分析。结果表明:MgO通过固熔而稳定刚玉原料中的β-Al2O3,并促进其生成板状晶体;与冷态抗折强度相比,MgCO3对浇注料的热态抗折强度(特别是1 400℃的)影响较显著;加入0.5%~1.0%的MgCO3时,板状β-Al2O3的生成使试样的热态抗折强度提高;加入2.0%以上的MgCO3亚微粉时,液相数量的增加以及晶粒细化使热态抗折强度降低。     

Al和Al-Si加入量对Al2O3-C材料高温性能的影响

在板状刚玉颗粒、板状刚玉细粉、α-Al2O3微粉和石墨含量(质量分数,下同)分别为65%、27%、6%和2%的Al2O3-C材料中,分别以5%、8%和11%的Al粉或Al-Si复合粉(8%Al 1.5%Si和8%Al 3%Si)替代等量的板状刚玉细粉,外加3.5%的热固性树脂混练均匀,成型后于800℃埋炭热处理3h。在埋炭条件下检测试样400~1400℃的热态抗折强度、200~1400℃的应力-应变、常温~1500℃的热膨胀率以及试样的抗热震性和抗氧化性,并对部分试样进行了XRD、SEM和EDS分析。结果表明(1)随着温度的升高,试样的热态抗折强度表现出先降低,后快速升高,最后慢速升高的变化趋势;温度≥1000℃时,试样的热态抗折强度随Al粉加入量的增多而提高;在加入Si粉后,试样的热态抗折强度进一步提高。(2)试样在低温时即产生塑性变形,一直到1400℃仍处于塑性变形阶段。(3)试样的抗热震性随Al粉加入量的增多而提高,在加入Si粉后继续小幅提高。(4)试样的抗氧化性随Al粉加入量的增加而提高,加入Si粉后由于形成致密的氧化层结构,抗氧化性进一步提高。