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。     

硅溶胶结合镁质耐火浇注料的显微结构和性能

不用添加其它结合剂,便实现了在碱性耐火浇注料中加入硅微粉生成镁橄榄石相。由于硅溶胶具有更高的干燥速度和烧结性,最近几年开始广泛使用硅溶胶。本文研究了在镁质耐火浇注料中用硅溶胶替换硅微粉后对镁橄榄石形成的影响。研究了不同温度下、不同硅溶胶含量的试样的物理性能。而且,用X射线衍射(XRD)和电子显微镜(SEM)分别检测了试样在1 000℃、1 200℃和1 400℃下烧成后的相变化和显微结构变化。结果表明,由于氧化镁与硅微粉和硅溶胶反应,干燥后试样中氢氧化镁和水合硅酸镁的生成加强了试样的结构强度,大约在1 000℃生成镁橄榄石,且随着温度的上升逐渐增加。同时,当增加硅溶胶含量时会生成发育更好的镁橄榄石。进一步研究发现了二氧化硅添加剂的种类对耐火浇注料试样性能的影响。在1 400℃时,硅微粉和硅溶胶同时存在(MS3C3试样)时比只添加硅微粉(MS试样)的力学强度更优良。     

硅溶胶结合刚玉-莫来石浇注料的研制及应用

以电熔板状刚玉及莫来石为骨料,以白刚玉粉、α-Al2O3微粉及莫来石粉为细粉,研制了以硅溶胶为结合剂的刚玉-莫来石浇注料.该浇注料已成功应用于武钢铁厂风口处和烧结厂点火炉的炉项及侧墙,有效地简化了干燥和烘烤工艺,缩短了炉衬的烘烤时间.     

点火炉用硅溶胶结合刚玉-莫来石浇注料的性能及应用

以致密刚玉、莫来石为骨料,以白刚玉粉、α-Al2O3微粉及莫来石粉为细粉,研制了点火炉用硅溶胶结合刚玉-莫来石浇注料,并在武汉钢铁集团烧结厂点火炉改造中与水泥结合刚玉-莫来石浇注料进行了实际应用对比。结果表明:1)硅溶胶结合刚玉-莫来石浇注料中温处理后的强度、体积稳定性、抗热震性、抗CO侵蚀均优于水泥结合浇注料的。2)硅溶胶结合刚玉-莫来石浇注料的一次性施工厚度大,可快速烘烤,能有效缩短点火炉改造时间;而且能有效降低因衬体开裂,使煤气、热风窜漏而导致的炉顶温度升高,同时使炉衬挂渣、剥落的现象减轻,从而有望提高炉衬的使用寿命。     

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。     

硅溶胶包覆氧化铝陶瓷的抗热震性能研究

通过对表面包覆10 wt%硅溶胶的氧化铝粉体在不同温度下进行煅烧,并以不同温度煅烧后的粉体为原料制备陶瓷,探讨了硅溶胶包覆对氧化铝陶瓷烧结性能、力学性能以及抗热震性能的影响规律。结果发现,硅溶胶在氧化铝粉体颗粒表面形成良好包覆,这种完整包覆可以维持在900℃不发生变化;当煅烧温度超过1000℃时,部分硅溶胶从氧化铝表面剥落,形成细小颗粒填充在氧化铝粉体颗粒间的间隙,有效促进了陶瓷饱和体积密度的提高,从而使得陶瓷具有良好的抗弯强度,但其抗热震性能较差;当粉体的煅烧温度较低时,将获得多孔的陶瓷结构,可以有效提高陶瓷的抗热震性能,700℃煅烧过的粉体制成陶瓷,可以经受1200℃的热震11次。     

硅溶胶对莫来石结合刚玉质耐火材料力学性能的影响

以板状刚玉为骨料,莫来石为结合相,采用反应烧结工艺制备莫来石结合刚玉质耐火材料.以SiO2微粉作为合成莫来石的硅源,并尝试引入硅溶胶,以其部分取代SiO2微粉,旨在提高复相耐火材料的力学性能.结果表明:引入硅溶胶能促进莫来石合成,使显微结构更均匀致密,显著提高了材料强度和高温抗蠕变性.1 550℃烧成时,以硅溶胶取代4%(质量分数,下同)SiO2微粉作硅源制备的样品比以SiO2微粉作硅源制备的样品,其常温和高温抗弯强度分别提高40.16%和29.92%;1 650℃烧成时,前者比后者高温抗蠕变率降低71%.载荷-变形测试结果显示:莫来石结合刚玉质耐火材料常温断裂过程为渐进式,引入硅溶胶,在一定程度上提高了材料常温断裂韧性.     

硅溶胶对刚玉浇注料性能的影响

以5～8、3～5、1～3及≤1 mm的电熔刚玉为骨料,致密刚玉粉(≤0.074 mm)、白刚玉粉(≤0.043mm)及α-Al2O3微粉为细粉,矾土水泥和硅溶胶为结合剂,按骨料、粉料质量比为64∶36配料制成试样,自然养护后于110℃24 h烘干,然后分别于815℃3 h、1 100℃3 h和1 400℃3 h热处理。对处理后试样进行了常温抗折强度、耐压强度、体积密度、线变化率和抗热震性能的检测及显微结构分析。结果表明:硅溶胶结合浇注料于1 100℃3 h处理后的抗折强度和耐压强度分别达到27.1和178 MPa,远高于相同温度下水泥结合浇注料的;硅溶胶结合浇注料在20～1 100℃水冷热震循坏100次后基本没有出现裂纹,其耐压强度损失率仅为24.4%,而水泥结合的浇注料热震循坏49次后就完全开裂。     

一种硅溶胶结合高炉压入料的性能及应用

介绍了以w(Al2O3)≥60%的莫来石骨料和w(Al2O3)≥80%的矾土粉料为主要原料,硅溶胶为结合剂的一种高炉维修用压入料的性能及其应用。同树脂结合的压入料相比,硅溶胶结合的压入料从生产、施工到应用,对环境都基本上没有污染,而且具有较短的固化时间,较好的理化性能,尤其具有很好的体积稳定性和抗热震性;几个厂家的实际应用结果表明,硅溶胶结合的压入料具有较好的施工性能和使用性能。     

硅溶胶结合Al2O3-SiC-C浇注料的抗侵蚀性能

以致密刚玉、碳化硅、炭素材料、氧化铝微粉、刚玉微粉等为原料,以硅溶胶为结合剂制备了Al2O3-SiC-C浇注料,与高炉出铁场应用的主沟铁线料、渣线料以及脱Si用摆动流嘴料对比进行了抗高炉水渣、脱Si渣和脱P渣侵蚀试验研究,侵蚀试验采用静态坩埚法(氧化气氛,1450℃3h)和动态旋转法(1500℃,转速为60r.min-1,试验旋转时间10min)两种方法进行。另外,对所研制的浇注料又进行了静态坩埚强化侵蚀试验:1500℃3h抗渣侵蚀试验和2次1450℃3h抗渣侵蚀试验。结果表明:所研制的硅溶胶结合Al2O3-SiC-C浇注料对3种渣的抗侵蚀性能均比目前高炉出铁场使用的主沟铁线料、渣线料以及脱Si用摆动流嘴料要好;在3种铁水预处理渣中,脱Si渣和脱P渣对材料的侵蚀较严重。     

硅微粉酸碱度对镁质浇注料性能的影响

以镁砂为主要原料,使用MgO-SiO2-H2O结合体系,研究了不同酸碱度硅微粉对镁质浇注料流动性和物理性能的影响。结果表明,使用弱酸性硅微粉的镁质浇注料具有良好的流动性和较高的强度,使用中性的硅微粉的镁质浇注料具有更好的流动性保持率。     

甘油三酸脂对硅溶胶的分散作用

通过对硅溶胶泥浆的流变性实验确定了硅溶胶泥浆的流变模型，验证并分析了加入少量经过低温氧化过的甘油三酸脂（ＧＴＯ）不改变硅溶胶泥浆的流变模型，但能有效地改善其流变性能。因此，ＧＴＯ可作为硅溶胶结合浇注料的高效减水剂。     

以硅灰、白炭黑、硅溶胶为硅源合成碳化硅晶须的研究

以硅灰、白炭黑、硅溶胶为硅源,炭黑为碳源,采用碳热还原法合成碳化硅晶须,通过XRD及SEM对合成产物的物相及形貌进行分析,探讨了合成温度(分别为1 400、1 450、1 500、1 550℃)、硅源、n(C)∶n(SiO2)对合成碳化硅晶须的影响.结果表明:n(C)∶n(SiO2)为2.4～3.6,合成温度为1 500 ℃,保温3 h时,硅溶胶与炭黑反应没有生成碳化硅晶须,硅灰、白炭黑与炭黑反应均生成碳化硅晶须;以硅灰为硅源合成碳化硅晶须的质量及数量明显优于以白发黑为硅源合成碳化硅晶须;合成碳化硅晶须的最佳n(C)∶n(SiO2)为3.3.     

Enhancement of bonding network for silica sol bonded SiC castables by reactive micropowder

Silica sol bonded castables have obvious advantages over low cement or hydratable alumina bonded castables in drying performance and sintering properties for SiC castables. However, they are not widely used due to their weak strength at low temperature. The efficiency of bonding network for silica sol bonded SiC castable in the presence of different reactive micropowder such as SiO₂ micropowder and α-Al₂O₃ micropowder was evaluated through oscillatory tests, sintered properties and microstructural analysis. Results show that the polymerization reaction between SiO₂ micropowders enhanced the siloxane network and reinforced the bonding strength, furthermore, the addition of α-Al₂O₃ micropowder contributed to accelerating the formation of the siloxane network and hardening of the silica sol at lower temperatures and shorter time. Silica sol performed well as a binder agent for SiC castables with an addition content of 3 wt% SiO₂ micropowder and 2 wt% α-Al₂O₃ micropowder, which showed high strength and good workability at room temperature. And Silica sol bonded SiC castable with the above micropowder contents possessed the best mechanical behavior after heat treatment due to combined binding of SiC whiskers and mullite.     

Dispersion properties of alumina powders in silica sol

The dispersion of alumina powders in silica sol has been investigated by zeta potential, sedimentation, and rheological measurements. Zeta potential of alumina in silica sol changes significantly in comparison with that of alumina in deionized water. This is caused by the absorption of silica colloidal particles with negative charge on the surface of alumina particles. Sol-dispersed alumina slurry shows a minimum in sedimentation volume and viscosity around pH 10. The viscosity depends strongly on the silica sol concentration and reaches a minimum in 10–15 wt.% silica sols. It is proposed that the dispersion and stabilization of alumina particles in silica sol are attributed to the electrostatic and steric effects of the colloidal particles absorption. Effects of pH, solids content and silica sol concentration on the rheological behavior of sol-dispersed alumina slurries are discussed in detail.     

煤水浆流变性的研究

利用浓度为60％～65％的长焰煤煤水浆研究了浓度、添加剂、温度及搅拌时间对煤浆流变性的影响。从理论上初步分析了煤浆流变性变化的原因。     

Effect of silica sol on phase transition of alumina-mullite fibers

Duplex oxide ceramic fibers have excellent high temperature properties. However, controlling the microstructure of duplex oxide ceramic fibers is difficult and complexed. In this work, the effect of silica sols affecting the interaction of precursor sol-gel particles on the high-temperature phase transition and microstructure of alumina-mullite fibers was investigated. The results show that the silica sol affects the particle interactions and distribution in the mixed sol. Alumina-mullite fibers prepared from non-homogeneous precursor sols generated α-Al₂O₃ at 1400 °C, while fibers prepared from homogeneous precursor sols required higher temperatures. In addition, mullite (3Al₂O₃:2SiO₂) with an orthogonal structure is more likely to be generated in the non-homogeneous Al₂O₃-SiO₂ precursor sol. The prepared alumina-mullite fibers have a tensile strength of up to 1.68 GPa. Finally, the mechanism of the influence of silica-sol properties on the final organization of the alumina-mullite fiber was further discussed.     

含3nm硅溶胶的苯丙杂化乳液的制备与性能研究

在单一乳化剂存在下 ,用原位分散聚合方法制备了含 3 nm硅溶胶的苯丙杂化乳液。通过 FTIR、粒径分析、ζ电位和流变性能测试 ,表征了杂化乳液中的杂化效应、微粒形态及乳液稳定性 ,并与分别由 3 nm和 1 0 nm硅溶胶与苯丙乳液直接共混形成的杂化乳液进行了比较。与直接共混的杂化乳液成膜后的力学性能相比 ,由原位分散聚合形成的 3 nm硅溶胶杂化乳液成膜后 ,显示出较高的拉伸强度、拉伸模量和断裂伸长率。     

高技术浇注料降低硅灰用量的研究

对加有掺合料的高技术浇注料进行了降低硅灰用量的研究。结果表明，硅灰的加入量在０．５％～５％之间的高技术浇注料均有良好的性能。从减水和工艺易行而言．硅灰的最佳加入量应为１．５％～２％。