Al-Zn复合Al2O3-C材料抗氧化性研究

以板状刚玉、α-Al<,2>O<,3>微粉、鳞片石墨、Al粉、Zn粉为原料,酚醛树脂为结合剂,固定Al粉加入量(w)为4.0%,制备了AJ-Zn复合Al<,2>O<,3>-C质试样,研究了Zn粉加入量(其质量分数分别为0.5%、1.0%、1.5%、2.0%)对材料1 000和1 500℃下抗氧化性的影响.结果表明:加入Zn可明显改善材料的抗氧化性,当Zn粉加入量从0增至2.0%(w)时,1 000和1 500℃氧化后的氧化层厚度分别从8.5 mm减至3.5～1.4 mm,从6.0mm减至4.1～2.4 mln.材料抗氧化性提高的原因在于:Al、Al<,4>C<,3>和AlN以及Zn在氧化条件下生成的氧化产物相互反应,生成了锌铝尖晶石,形成致密的氧化保护层,阻止了氧气的进入.     

Al2O3-C耐火材料抗氧化性研究进展

综述了Al2O3-C耐火材料抗氧化方法的研究进展,介绍了浸渍氧化抑制剂法、添加抗氧化剂法、表面涂层法等抗氧化方法及其各自的抗氧化机制,并提出了改进Al2O3-C 材料抗氧化性能的研究方向.     

金属Al-Si结合Al2O3-C滑板的性能和使用

自主研制开发了节能型低碳金属Al-Si结合Al2O3-C滑板,其工艺特点是低温烧成,产品特性是低碳,与常用的Al2O3-C和Al2O3-ZrO2-C滑板相比,具有较高的热态强度,较好的抗热震性和抗氧化性。经大中型钢包的批量使用表明,其连续使用次数是高温烧成Al2O3-C滑板的两倍,与Al2O3-ZrO2-C滑板相当,用后滑板扩孔均匀,拉毛较少,裂纹微细。经残砖分析,认为金属Al-Si结合Al2O3-C滑板使用时的损毁过程可能是:表面工作层的非氧化物首先被氧化,导致结构疏松,强度降低,在铸孔处由高温钢水冲刷引起铸孔扩大,在滑动面处因机械摩擦造成滑动面拉毛。     

Mn对Al2O3-ZrO2-C耐火材料抗氧化性的影响

固定主要原料烧结板状刚玉、锆莫来石、石墨,添加剂Al粉、Si粉以及结合剂热固性酚醛树脂等的加入量,加入不同量的Mn配制成Mn、C质量比不同的Al2O3-ZrO2-C试样,埋炭烧成后检测各试样的抗氧化性.结果表明试样的氧化层厚度先随Mn加入量的增加(即Mn与C质量比的增大)而减小,即抗氧化性提高;至Mn与C质量比为14时,氧化层厚度最小,即抗氧化性最佳;当Mn含量继续增加时,氧化层厚度又开始增加,即抗氧化性降低.     

石墨含量对Al2O3-C材料物理化学性能的影响

Al2O3-C材料具有较好的高温性能,广泛应用于连铸功能性耐火材料.为满足洁净钢技术的发展要求,本文研究了石墨含量对Al2O3-C材料物理化学性能的影响.以不同粒度的电熔白刚玉为主要原料,加入SiC微粉和金属Al抗氧化剂,以酚醛树酯为结合剂,研究了石墨含量对不同温度下Al2O3-C材料物理性能及抗渣侵蚀性的影响.结果显示,碳含量的降低,材料的显气孔率下降,体积密度增大,冷态和高温强度增加.不同碳含量的Al2O3-C材料都显示出良好的抗渣侵蚀性能.     

连铸用Al2O3-C滑板研究现状与展望

Al2O3-C滑板具有良好的抗热震性和抗渣性能,能减少杂质引入以及防止钢水氧化,作为连铸控流功能耐火材料应用广泛,但由于含碳耐火材料容易氧化以及材料组成中氧化物和碳不易烧结等因素,因此存在抗氧化性差,高温强度低等缺点,力学性能有待进一步提高.滑板的原料、配比以及结合系统对其性能起到至关重要的作用.主要从添加剂、结合剂、碳源等方面论述铝碳滑板的研究现状,对铝碳滑板潜在的研究方向进行展望.     

ZrO2基Al2O3-ZrO2-C质高温陶瓷材料抗渣性能研究

以板状刚玉、活性α—氧化铝、氧化锆(PSZ)、碳黑为主要原料,以金属硅和碳化硼作为添加剂,以热固性酚醛树脂作为结合剂,制备了ZrO2基Al2O3-ZrO2-C质材料。实验证明添加稳定氧化锆的Al2O3-ZrO2-C质高温陶瓷材料的抗渣性能优于添加单斜氧化锆、纳米氧化锆、金属铝的Al2O3-ZrO2-C质高温陶瓷材料。     

不烧Al2O3-C质耐火材料在水蒸气中的抗氧化性能

对高炉炉身下部用不烧Al2O3-C质耐火材料在水蒸气环境下的抗氧化性能进行了实验研究.通过实验,总结出氧化规律,建立了不烧Al2O3-C质耐火材料的氧化动力学模型.此外,还对氧化前后试样的抗折强度进行了测定和比较.     

金属Al/Si结合Al2O3-C滑板的使用损毁分析

用XRD、SEM、EDS和化学分析法对金属Al/Si结合Al2O3-C滑板用后的残砖进行了分析,用后滑板的结构可分为原砖带和工作带两部分.原砖带的主要变化特征为:从低温到高温Al、Si逐渐原位反应生成碳化物和氮化物,使滑板由金属结合转变为非氧化物结合,提高了滑板的高温强度和抗热震性;工作带的主要变化特征为:非氧化物逐渐被氧化,使高温强度降低.金属Al/Si结合Al2O3-C滑板使用损毁过程为:工作带中的非氧化物首先被氧化,氧化后结构疏松,强度降低,在铸孔处由高温钢水冲刷引起铸孔扩大,在滑动面处因机械摩擦造成滑动面拉毛.     

原位反应生成Sialon结合Al2O3-C材料的抗渣侵蚀机理

以电熔白刚玉、单质硅粉和石墨为主要原料,在氮气气氛下1450℃保温4h原位生成Sialon结合Al2O3-C材料,采用静态坩埚法对烧后的Sialon结合Al2O3-C材料在1600℃下进行抗渣实验.采用XRD分析氮化后Al2O3-C材料的物相组成,用SEM和EDS分别对渣蚀后材料的显微结构和成分进行分析.结果表明:Al2O3-C材料高温氮化后能够生成较多β-Sialon相和少量的SiC相;热力学分析表明,Sialon和SiC本身氧化产生的SiO2和Al2O3,溶解到渣中,降低渣的侵蚀和渗透;SEM结果表明,渣的渗透主要是沿刚玉颗粒边缘进行的,随着渗透的深入,CaO含量不断下降.     

Al2O3掺杂对γ-C2S碳化性能的影响

本文研究了Al2 O3掺杂对γ-C2 S熟料粒径、微观结构和力学性能的影响.试验结果表明:Al2 O3掺杂不会改变γ-C2 S的晶型,但显著改变了其形貌;纯相γ-C2 S颗粒表面褶皱较多,颗粒尺寸较大,掺杂Al2 O3后γ-C2 S颗粒表面褶皱消失而变得光滑;γ-C2 S碳化体的抗压强度与碳化程度随着Al2 O3掺量的...     

AlN对Al2O3-C材料性能的影响

采用碳热还原法制备的AlN复合粉(主成分是AlN和Al2O3)部分取代Al2O3-C材料中的Al2O3微粉,研究了AlN复合粉加入量(分别为0、15%和25%)对Al2O3-C材料性能的影响。结果表明:(1)试样的显气孔率随AlN复合粉取代量的增加而增大,体积密度、常温抗折强度随AlN复合粉取代量的增加而减小;(2)AlN复合粉的引入能显著提高Al2O3-C材料的高温抗折强度;(3)添加AlN复合粉的试样经熔钢侵蚀后,在材料表面形成较连续的致密层,有利于提高材料的抗熔钢侵蚀性和冲刷性。     

金属Zn粉对烧成Al2O3-C材料性能和显微结构的影响

通过改变金属Zn的加入量,研究了Zn含量对Al2O3-C材料烧结性能、力学性能的影响,同时借助于XRD、SEM等手段对试样的物相变化和显微结构进行了观察和分析.结果表明:(1)金属Zn的加入可以显著改善Al2O3-C材料的烧结性能,当金属Zn的加入量为1.0%时,试样的体积密度和显气孔率分别达到了最大和最小值;(2)烧成铝碳材料的显微结构受金属Zn的影响较大,金属Zn的加入量为1.0%时,试样基质和骨料部分结合良好,试样致密;(3)Zn加入量大于1.0%,试样的结合状态遭到破坏,试样中出现裂纹和孔洞;材料的抗折强度和耐压强度在金属Zn加入量为1.0%时达到了最大值.     

纳米NiO掺杂Carbores'P对Al2O3-C耐火材料力学性能的影响

为提高低碳铝碳耐火材料的力学性能,以≤1 mm的棕刚玉、Si粉和Carbores’P为原料,外加纳米NiO为催化剂,制备Al2O3-C基质试样,利用XRD、SEM、激光拉曼光谱研究纳米NiO对Carbores’P炭化产物的影响。以棕刚玉(粒度为5~3、3-1、≤1 mm)、电熔白刚玉粉、Si粉、鳞片石墨、Carbores’P、纳米NiO为原料制备低碳Al2O3-C试样,研究纳米NiO掺杂Carbore’P对试样力学性能的影响。结果表明:1400℃埋碳热处理后,添加纳米NiO能提高基质的石墨化度,促进碳纳米管和SiC晶须的生成;正是由于它们的生成,提高了Al2O3-C试样的致密度、常温强度和断裂前的位移量,使试样韧性增强。     

加入Si,Si/Al对高碳Al2O3-C材料抗热震性的影响

以电熔白刚玉、熔融石英(粒度≤0.5 mm)为骨料,鳞片石墨(粒度≤0.15 mm)、电熔白刚玉粉(粒度≤0.088mm≤0.045 mm)、Si粉(粒度≤0.074 mm)、Al粉(粒度≤0.088 mm)为基质,热固性酚醛树脂作结合剂,压制成25 mm×25 mm×125 mm的试样,经200℃固化24 h后,在埋炭条件下经1200℃下保温3 h制成碳含量为30%的高碳Al2O3-C材料.分别用5%、10%、15%、20%的Si粉替代高碳Al2O3-C材料中的石墨研究其对试样抗热震性的影响;根据Si粉替代石墨的结果又研究了不同比例Si/Al粉(总量10%)替代石墨后对试样抗热震性的影响,并用SEM和XRD分析热震后试样的显微结构和物相组成.结果表明:(1)Si替代石墨量在5%～10%之间,试样的抗热震性基本保持不变,替代量大于10%以后试样的抗热震性下降.(2)Si/Al替代石墨量为10%时,改变Si/Al比例对试样抗热震性的影响不大.(3)适量Si,Si/Al基本保持Al2O-C材料抗热震性的原因是原位生成非氧化物.     

Al2O3-C耐火材料对超低碳钢的增碳作用

在空气中利用中频感应炉加热,研究了以Si为抗氧化剂的Al2O3-C耐火材料对超低碳钢的增碳作用.利用高频燃烧红外吸收法测定钢样中的碳含量,并对用后耐火材料进行了SEM和EDS分析.研究结果表明钢熔化后,炭的直接溶解机制造成钢水中碳含量迅速增加;随着保温时间的增加,"渗透-溶解"机制对钢水增碳占主导作用;同时,耐火材料与钢水接触部位生成反应脱炭层,反应脱炭层隔离了钢水与耐火材料的直接接触,进而减缓并停止耐火材料对钢水的增碳作用;空气中的氧通过渣向钢水中传递,氧和钢水中的碳发生反应对钢水产生脱炭作用,同时,碳氧平衡决定了在钢水的碳含量很低时,脱炭反应接近于平衡状态,钢水中的碳含量趋于平衡.     

哑铃形B-SiC晶须在Al2O3-ZrO2-C复合耐火材料中的形成

以传统工艺为基础,将碳结合材料、铝粉、硅粉、鳞片状石墨、碳黑及酚醛树脂相混合，压制成试样，然后在1200℃～1600℃之间的焦床上烧结。用XRD、SEM、EDX和TEM，确定和观察到了相组成和显微结构。显微结构变化及与温度之间的关系影响了体积密度、显气孔率和机械强度。在1200℃～1300℃之间SiC晶须和方晶石球的形成影响了初始机械性能。SiC晶须的增加与温度有关，然而，产生的SiC的形态在不同扭度下明显不同。在1200℃，1400℃．许多β-SiC晶须为哑铃形，在基质中分布良好。在1500℃以上，SiC晶须卷缩蛮粗并聚集。哑铃形β-SiC晶须可以在功能元件中原位产生，诸如水口或滑板系统中，或作为细粉加入到碳结合材料中，以改进Al2O3-ZrO2-C系统中复合碳结合材料并提高热机械性能。     

Al2O3-SiC系制品中添加物α-Cr2O3的行为

以电熔刚玉和SiC为基料的制品中添加适量亚微米级的绿铬(α-Cr2O3)时,烧成过程中α-Cr2O3生长到1～5 μm,并与刚玉表面接触区发生互扩散行为.SiC在氧化层中氧化并形成玻璃纤维,使氧化层的组分变为Al2O3-Cr2O3-SiO2系.所形成的高硅质液相能促进(Al2-x,Crx)O3固溶体析晶,晶体呈较大的六方柱状自形晶,长度达5～20 μm,长径比(a)为5～10.但此液相中不含Cr2O3.