四种电熔镁砂颗粒对镁碳砖性能的影响

为了探究不同电熔镁砂颗粒对镁碳砖性能的影响，以粒度均为6～3、3～1、1～0.074、≤0.074 mm的97电熔镁砂、97.5电熔镁砂、97.5二钙电熔镁砂、97.5大结晶电熔镁砂4种镁砂为骨料，粒度≤0.074 mm的97.5大结晶电熔镁砂粉料为基质，酚醛树脂为结合剂，-196石墨为碳源，制备了4种镁碳砖试样。按照国标检测了4种镁碳砖试样的体积密度、显气孔率、常温耐压强度、高温抗折强度、抗渣性、抗氧化性以及试样的物相组成和显微结构。结果表明：1)方镁石晶粒大小、高温液相含量、高熔点相是影响镁碳砖试样性能的三大因素。2)方镁石晶粒越大，镁碳砖试样各种使用性能越好。3)高温液相含量是降低镁碳砖试样高温使用性能的主要因素之一。4)高熔点相会增大镁碳砖试样的显气孔率，降低其常温耐压强度和高温抗折强度，对抗氧化性和抗渣性影响明显。     

用后镁碳砖回收料加入量和粒度对镁碳砖性能的影响

对钢包用后镁碳砖进行拣选、除杂、破碎、颗粒分离处理,制成回收料,研究回收料加入量和粒度对镁碳砖性能的影响.结果发现:(1)引入回收料均不同程度降低了镁碳砖的致密度、常温耐压强度、高温抗折强度和抗渣侵蚀性,以引入≤0.074 mm回收料对其各项性能降低程度影响最大.(2)引入5～3 mm回收料对镁碳砖致密度影响最小,平均引入1%质量分数的5～3 mm回收料,其体积密度降低0.003 9 g·cm-3,显气孔率增加0.108 7%.(3)引入3 ～1 mm 回收料对镁碳砖常温耐压强度和高温抗折强度影响最小,乎均引入1%质量分数的3 ～1 mm回收料,其常温耐压强度降低1.66 MPa,高温抗折强度降低0.11 MPa.     

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。     

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.     

酚醛树脂加入量对钢包渣线再生镁碳砖性能的影响

利用钢包渣线用后镁碳砖再生料制备了钢包渣线再生镁碳砖,在再生料加入质量分数为80%的基础上,研究了酚醛树脂5323加入量(质量分数分别为3.25%、3.5%、3.75%、4.0%、4.25%)对再生镁碳砖致密度、强度和抗氧化性的影响。结果表明:1)随着酚醛树脂加入量的增加,200℃热处理后再生镁碳砖的致密度、常温耐压强度、常温抗折强度及高温抗折强度均增大,抗氧化性增强;2)随着酚醛树脂加入量的增加,900℃埋炭处理后试样的致密度增大,但当酚醛树脂加入量(w)达到4%后其致密度变化不大;3)再生镁碳砖中酚醛树脂加入量(w)以3.5%～4%为宜。     

改性石墨对镁碳砖性能的影响

为了提高钢包渣线镁碳砖的使用寿命,将0~1%质量分数的改性石墨引入到钢包渣线用镁碳砖中,研究了其加入量对镁碳砖体积密度、显气孔率、常温耐压强度、热膨胀率和抗渣性的影响,并采用偏光显微镜分析了试样的显微结构。结果表明:引入少量改性石墨对镁碳砖的致密度略有负面影响,但改性石墨在高温下产生的体积膨胀能弥补砖的基质收缩和砖与砖之间的缝隙,从而提高镁碳砖的抗渣性;当改性石墨加入质量分数为0.8%时,镁碳砖中骨料与基质的缝隙最小,抗渣性最好。     

引入碳纤维对低碳镁碳砖性能的影响

为了解决低碳镁碳砖使用过程中容易出现的热剥落问题,在w(C)≈6%的低碳镁碳砖中加入尺寸约为Φ10 mm×20 mm的碳纤维,并研究碳纤维加入量(w)分别为0.25%和0.5%时,试样经180℃保温10 h固化后以及经1 000和1 600℃保温3 h埋炭热处理后的强度、弹性模量、抗热震性以及热膨胀等性能的变化。结果表明:与未添加碳纤维材料相比,添加0.25%(w)碳纤维时,试样的抗氧化性和经不同温度处理后的强度均明显提高,常温弹性模量和高温线膨胀率有所降低,抗热震性能有明显改善;但碳纤维含量增加至0.5%(w)时,试样的抗氧化性和经不同温度埋炭热处理后的强度均下降,弹性模量和高温线膨胀率变化不大,但抗热震性能有下降的趋势。综合考虑,添加0.25%(w)碳纤维的低碳镁碳砖综合性能最佳。     

钢包渣线用后镁碳砖的回收再利用研究

对钢包渣线用后镁碳砖进行回收处理,用其制备了再生渣线镁碳砖,研究了回收料加入量(质量分数分别为60%、70%、80%)和混料量(分别为5、8 kg)对再生镁碳砖致密度、强度和抗氧化性的影响。结果表明:1)随着回收料加入量的增加及混料量的增大,再生镁碳砖的显气孔率增大,体积密度、常温耐压强度、高温抗折强度和抗氧化性减小;2)回收料加入量(质量分数)为60%时,再生镁碳砖的性能符合行业标准的要求;3)回收料中存在假颗粒,残碳量高,杂质多,是造成再生镁碳砖致密度、强度和抗氧化性差的原因;4)为了提高再生镁碳砖的质量,必须控制回收料的加入量,选择混练效果好的混碾设备,并注意回收料中残碳对再生镁碳砖性能的影响。     

废镁质滑板再生钢包用铝镁碳下水口的研制和应用

为了合理利用废镁质滑板,并降低钢包下水口的生产成本,在高铝矾土熟料颗粒和细粉分别占65%和10%(w),电熔白刚玉粉占20%(w),石墨粉+α-Al2O3微粉+金属抗氧化剂占15%(w),外加4.5%(w)结合剂酚醛树脂的配方基础中,分别以不同量(总质量分数分别为30%、40%、55%)的废镁质滑板料(粒度为3~1、≤1、≤0.088 mm)等量取代同粒度的高铝矾土和电熔白刚玉粉,经混练、成型、烘干制备了4种钢包用铝镁碳下水口试样,并对比研究了试样经180℃固化后和1 500℃埋焦炭热处理后的体积密度、显气孔率、常温抗折强度、常温耐压强度、抗热震性能。结果表明:引入废滑板料后,试样经1 500℃热处理后的体积密度和显气孔率变化不大,常温强度明显降低,加热永久线变化明显增大,抗热震性能有所降低。按加入55%(w)废镁质滑板料的配方生产的铝镁碳钢包下水口,在钢厂的120 t和60 t钢包上正常使用2炉后,平均每炉扩孔1.5~3 mm,达到了钢厂的使用要求。     

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。     

不同造孔剂对方镁石-镁橄榄石隔热材料性能的影响

为了利用辽宁地区丰富的镁资源制备方镁石-镁橄榄石质隔热材料,以高纯镁砂(≤3 mm)、镁橄榄石(≤1 mm)、SiO_2粉(≤0.044 mm)为主要原料,在以菱镁矿粉(≤0.074 mm)为主要造孔剂的基础上,分别添加石墨(≤0.149 mm)、炭黑(≤0.044 mm)、聚苯乙烯球(1 mm)、聚丙烯塑料颗粒(1 mm)和木屑(1~2 mm)作为造孔剂,以亚硫酸纸浆废液作为结合剂,在2 MPa压力下压制成型,在110℃保温24 h干燥后,在1 550℃保温3 h烧成,然后检测烧后试样的显气孔率、体积密度、烧后线变化率、常温耐压强度和常温抗折强度,并分析典型试样的物相组成和显微结构。结果表明:1)添加上述造孔剂后,烧后试样的显气孔率增大,体积密度、常温耐压强度和常温抗折强度均减小;试样烧成后均发生收缩,其中,添加石墨的试样的收缩率最小(0.26%),添加木屑的试样的收缩率最大(1.47%);综合比较,添加炭黑的试样的综合性能最优。2)烧后试样的主晶相为方镁石、镁橄榄石及少量的钙镁橄榄石。3)添加粒径较大(1 mm)的聚丙烯塑料颗粒的试样烧后产生了较大的气孔,并且气孔分布不均均;添加炭黑的试样在显气孔率增大的同时仍具有较高的强度。     

Si-SiC复合粉添加量对低碳镁碳耐火材料性能的影响

为了综合利用在太阳能硅晶板生产过程中产生的大量工业废弃料Si-SiC复合粉,将其作为添加剂引入到镁碳砖中,研究了Si-SiC复合粉加入量(加入质量分数分别为0、1%、2%和3%)对低碳镁碳耐火材料性能的影响。结果表明,废弃Si-SiC复合粉可以提高低碳镁碳砖的抗氧化性与热处理后试样的常温力学性能。随Si-SiC复合粉添加量的提高,镁碳砖的抗氧化性提高。当添加量为2%(w)时,固化后试样及经1 600℃埋碳热处理后试样的力学性能最佳。综合考虑低碳镁碳砖的各项性能,Si-SiC复合粉的合适加入量为2%(w)。采用废弃Si-SiC复合粉作为低碳镁碳耐火材料的抗氧化剂可有效降低生产成本。     

氧化铝微粉加入量对低碳镁碳砖性能的影响

以电熔镁砂、石墨、金属Al和氧化铝微粉为主要原料,热塑性酚醛树脂为结合剂,制备了w(C)5%的低碳镁碳砖试样,研究了氧化铝微粉加入量(其质量分数分别为0、3%、5%、7%、9%)对低碳镁碳砖的常温物理性能、抗热震性和抗氧化性的影响。结果表明:(1)随着氧化铝微粉加入量的增加,低碳镁碳砖试样的体积密度、常温强度和高温强度均先升高后降低,显气孔率则先降低后升高;抗热震性和抗氧化性随微粉加入量的增加呈先改善后变差的趋势;其中,微粉加入量为5%的低碳镁碳试样综合性能最好。(2)低碳镁碳砖试样性能的改善主要是由于加入的氧化铝微粉和MgO在高温下原位反应生成连续分布的尖晶石,增强了基质的陶瓷结合;但氧化铝微粉加入量过大时,由于大量原位反应引起材料产生过大的体积膨胀,会导致基质结构疏松,从而恶化镁碳砖的性能。     

酚醛树脂-CarboresP结合镁碳材料的性能与应用

研究了环境友好型含碳材料CarboresP在镁碳砖中的应用。采用MT14A镁碳砖生产工艺,改变CarboresP的加入量,对试样180℃处理后的体积密度、高温抗折强度(1400℃),以及1000℃埋炭处理后的显气孔率、耐压强度等指标进行了研究和对比,确定镁碳砖中合适的CarboresP添加量为1%,并且可适量降低金属防氧化剂的加入量;分析了酚醛树脂-CarboresP结合炭的显微结构,表明其为均质炭和非均质石墨化炭的混合结构,这将有助于改善炭化结构的抗氧化性能;采用尖劈试验绘制镁碳砖试样的应力-应变曲线,表明添加CarboresP的镁碳砖的特征长度LCH值得到明显提高,说明它具有很好的韧性和吸收应力的能力;与传统工艺生产的MT14A镁碳砖相比较,采用酚醛树脂-CarboresP“软性结合”工艺生产的MT14A镁碳砖,成型性能及热处理后各项性能指标均得到改善,在国内某40tLF-VD精炼钢包渣线上进行现场使用证明,平均使用寿命比现用渣线镁碳砖提高18.4%。     

成型方向对MgO-C质耐火材料性能的影响

为研究不同成型方向对镁碳质耐火材料性能的影响,选取97级电熔镁砂和-195鳞片状石墨为主要原料,以热固性酚醛树脂为结合剂,在1 300 t摩擦压砖机上分别以平打平砌法(成型方向为砌筑层高方向)和侧打平砌法(成型方向垂直于砌筑层高方向)生产指定尺寸的楔形镁碳砖.按规定取样规则制样,分别检测其显气孔率、体积密度、常温耐压强度和1 400℃×0.5h高温抗折强度.结果 表明,当成型方向为砌筑层高方向时,楔形镁碳砖从小头到大头的各项性能均稳定;当成型方向垂直于砌筑层高方向时,楔形镁碳砖从小头到大头的显气孔率不断升高,体积密度、常温耐压强度和高温抗折强度不断降低并随其稍度增大而愈加明显.采用平打平砌法能获得性能稳定的楔形镁碳砖,可为生产制度的制定提供合理依据.     

蜡石粒度组成对铁水包用ASC材料性能的影响

在铁水包用常规Al2O3-SiC-C砖的配料组成中引入不同粒度组成的蜡石,研究了蜡石粒度组成对Al2O3-SiC-C材料加热永久线变化率、显气孔率、体积密度、耐压强度、抗氧化性和抗渣性的影响。结果表明:随着处理温度的升高,各试样的显气孔率先增大后减小,体积密度减小;随着所添加蜡石粒度的减小,试样在1 000和1 400℃埋炭热处理后的永久线变化率减小,常温耐压强度增大,1 400℃时的抗氧化性增强,但1 500℃时的抗侵蚀性降低。     

添加Ti-Si-Fe合金粉对埋碳反应烧结法制备Si_3N_4结合SiC材料性能的影响

以碳化硅颗粒、碳化硅细粉、硅粉、炭黑和Ti-Si-Fe合金粉为主要原料,以热固性酚醛树脂作为结合剂,在埋碳气氛下采用反应烧结法制备Si_3N_4结合Si C材料,研究了Ti-Si-Fe合金粉加入量对材料体积密度、显气孔率、常温耐压强度、烧后线变化率、物相组成和显微结构等的影响。结果表明:1)随着Ti-Si-Fe合金粉添加量从0增加至9%(w),烧后试样的显气孔率逐渐降低,体积密度和常温耐压强度逐渐增大,烧后线变化率从-0. 10%逐渐增大至0. 12%。2)各试样的SiC含量均比配料高;但随着Ti-Si-Fe合金粉添加量的增加,烧后试样的Si C含量逐渐减少,氮化产物含量逐渐增多,表明Ti-Si-Fe合金粉的加入促进了氮化物结合相的形成。3)因Ti-Si-Fe合金粉中的TiSi_2、Ti_5Si_3在氮化过程中的体积膨胀比Si粉的大,以Ti-Si-Fe合金粉部分取代Si粉促进了试样的致密化,提高了试样的力学性能。     

碳氮化钛对低碳镁碳砖性能的影响

研究了碳氮化钛加入到低碳镁碳砖中对其性能的影响,并采用XRD物相分析、SEM显微分析研究了碳氮化钛对低碳镁碳砖基质部分烧后性能的影响。结果表明:镁碳砖基质部分经1600℃3h埋炭处理后,碳氮化钛仍均匀分布在基质中,并和MgO发生一定程度的固溶;加有碳氮化钛的镁碳砖经1600℃3h埋炭处理后,体积密度有所降低,气孔率升高,线膨胀率增大,常温耐压强度有所减小;碳氮化钛对镁碳材料的抗氧化性有所改善,但不及传统的金属铝粉;材料同样表现出良好的抗渣性。     

纳米MgO添加量对Al_2O_3-ZrO_2材料烧结性能的影响

为了改善Al_2O_3-ZrO_2材料的烧结性能和力学性能,在Al_2O_3-ZrO_2材料配料中添加不同量(质量分数分别为0、0. 25%、0. 5%、0. 75%、1%和1. 25%)的纳米MgO,经成型、干燥、1 550℃保温3 h烧后,检测试样的烧后线变化率以及烧后试样的体积密度、显气孔率、吸水率、常温耐压强度、常温抗折强度和高温抗折强度,并进行XRD和SEM分析。结果表明:1)添加纳米MgO可促进Al_2O_3-ZrO_2材料的烧结致密化,并改善其力学性能。当纳米MgO添加量为1%(w)时,Al_2O_3-ZrO_2材料的综合性能较佳,试样的体积密度、显气孔率、吸水率和线收缩率分别为3. 34 g·cm-3、18. 7%、5. 9%和7. 6%,常温耐压强度、常温抗折强度和高温抗折强度分别为251、81. 0和24. 0 MPa。2)纳米MgO对Al_2O_3-ZrO_2材料烧结致密化和力学性能的提高归因于MgO和ZrO_2形成有限固溶体时于ZrO_2晶体中引入的缺陷促进了Zr~(4+)的扩散速率,以及亚稳态t-ZrO2发生应力诱导相变时对基体材料产生的强化作用。     

镁碳砖用纳米SiO_2改性酚醛树脂的研究

采用有机硅溶胶-凝胶法原位生成纳米SiO2粒子合成了改性酚醛树脂,并利用IR和TG-DTA对纳米SiO2改性酚醛树脂进行结构和热分析.结果表明,有机硅改性剂与酚醛树脂间发生了相互作用,降低了酚羟基的相对含量,并在酚醛树脂分子链上引入了杂原子Si,改善了酚醛树脂的抗氧化性和热稳定性.采用纳米SiO2改性酚醛树脂替代传统的酚醛树脂作为镁碳砖的结合剂,可以有效地降低镁碳砖显气孔率,提高体积密度,明显增加常温耐压强度.