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。     

尖晶石加入量对铬刚玉浇注料性能的影响

研究了尖晶石加入量对铬刚玉浇注料的烧结性能、抗折强度、抗热震性以及抗渣渗透和侵蚀能力的影响。尖晶石的加入使铬刚玉浇注料线变化率增大 ,显气孔率升高 ,常温强度略有降低。加入 2a %～ 3a %的尖晶石能明显改善铬刚玉浇注料的抗热震性。加入尖晶石后 ,铬刚玉浇注料的抗高钙、高铁渣的渗透、侵蚀能力有所下降     

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。     

刚玉-锆刚玉莫来石质浇注料的组成与性能的关系

研究了具有不同含量锆刚玉莫来石（AMZ）的刚玉基浇注料的性能。结果表明：随AMZ骨科含量增加,浇注料烧后耐压强度和1400℃下的高温抗折强度呈增大趋势。当AMZ骨料加入量为35％时,热震后的残余强度保持率最高。用相同粒级的AMZ代替刚玉做基质后,浇注料显微结构变得更致密、均匀,热震稳定性和热态抗折强度都有所增加。静态抗渣及抗玻璃液侵蚀实验表明,这种新型的刚玉－锆刚玉莫来石浇注料具有良好的抗高炉渣及抗玻璃液侵蚀性。     

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。     

微孔刚玉的制备及其对铝镁浇注料性能的影响

在采用多孔介质模型进行微孔骨料孔径数值模拟设计的基础上,分别以α-Al2O3微粉、工业Al2O3细粉、α-Al2O3微粉+CaCO3细粉为原料,通过湿磨工艺分别制备了三种微孔刚玉骨料A1、A2、A3,并分别以平均孔径约0.6μm的A1和A3两种微孔刚玉为骨料制成轻质铝镁浇注料,与采用板状刚玉骨料制备的普通铝镁浇注料进行了性能对比。结果表明:1)以α-Al2O3微粉、工业Al2O3细粉等为主要原料,在1 800℃以上烧结可获得体积密度为3.1~3.5 g·cm-3、显气孔率约5%、闭口气孔率为8%~13%的微孔刚玉骨料,其800℃的热导率比板状刚玉的小;2)与普通铝镁浇注料相比,两种轻质铝镁浇注料的显气孔率较大,体积密度较小,1 500℃处理后的强度较高,线变化率较小,在600和800℃时的热导率明显较小;3)与普通铝镁浇注料相比,含A1骨料的铝镁浇注料渗透指数偏大,含A3骨料的铝镁浇注料的侵蚀指数稍大,但渗透指数小。     

危废处置回转窑用典型耐火材料抗熔渣侵蚀性能研究

对比了危废处置回转窑用几种典型耐火材料铬锆刚玉50砖、铬锆刚玉30砖、铬刚玉砖、高铝砖、刚玉莫来石砖和铝铬碳化硅砖分别在1100和1300℃的抗熔渣侵蚀性能.结果表明:1)在1100℃侵蚀试验后,6组试样均表现出较好的抗侵蚀性能和抗渗透性能,试验后坩埚内都残留了大量熔渣.2)在1300℃侵蚀试验后,6组试样的熔渣侵蚀和...     

二铝酸钙加入量对刚玉浇注料性能的影响

为了改善刚玉浇注料的性能,以白刚玉、二铝酸钙(CA₂)、活性α-Al₂O₃微粉和纯铝酸钙水泥为主要原料,制备了刚玉浇注料,研究了CA₂加入量(加入质量分数分别为0、20%、30%、40%)对刚玉浇注料性能的影响。结果表明：1)随着CA₂的增多,刚玉浇注料的体积密度大幅减小,110℃烘干和800℃热处理后的常温耐压强度明显改善,而1 200℃热处理后的常温耐压强度变化不明显;2)随着CA₂的增多,浇注料的平均热膨胀系数逐渐降低,热导率大幅降低,试样经800℃水冷热震后的抗折强度保持率大幅提升;3)CA₂的引入大幅提升了刚玉浇注料的透气性,且不影响刚玉浇注料的抗氢气还原性能。     

锆莫来石加入量对刚玉质耐火浇注料抗热震性的影响

以电熔刚玉、锆莫来石、α-Al2O3微粉为主要原料,以铝酸钙水泥为结合剂,制备了刚玉质耐火浇注料.研究了锆莫来石加入量(质量分数分别为0、3％、6％、9％)对刚玉质耐火浇注料物理性能、物相组成和显微结构的影响.结果表明:随着锆莫来石加入量的增加,110℃×24 h烘干后试样体积密度呈先增大后减小,显气孔率呈先减小后增大趋势,常温抗折强度变化不大;1600℃×3h处理后耐火浇注料试样体积密度和常温抗折强度呈先增大后减小的趋势,1500℃×0.5 h高温抗折强度呈明显下降趋势.锆莫来石的引入对刚玉质耐火浇注料的抗热震性有所提高.综合各项性能,认为锆莫来石的最佳加入质量分数为3％.     

反应烧结含ZrO_2的刚玉-莫来石及其碳结合材料的显微结构和高温力学性能

本文研究了反应烧结含ZrO_2的刚玉-莫来石材料及其碳结合材料的相组成,显微结构和力学性能。结果表明,对刚玉-莫来石材料由于加入氧化锆引起的微裂纹,中、低温强度趋于下降;但在1300℃以上,强度和抗蠕变性能都有明显上升。这可能是因为微裂纹得到一定弥合,同时氧化锆和莫来石之间形成晶界固溶。对碳结合刚玉-莫来石-氧化锆材料,在所有试验温度下,强度都随石墨加入量增加而下降。强度-温度曲线呈现两个特征:(1)由600℃至800℃强度下降,而由800℃至1000℃强度均有回升;(2)由1300℃至1400℃强度略有回升。这与金属粉添加剂在不同温度下的行为有密切关系。形成针状或纤维状的碳化物有利于提高强度。     

氧化锆对铬刚玉浇注料烧结及抗热震性能的影响

为改善铬刚玉浇注料的抗热震性能而又不显著降低其强度,在铬刚玉浇注料中加入了氧化锆微粉,采用弹性模量测定仪、X射线衍射仪、扫描电镜和压汞仪等研究了氧化锆微粉对浇注料烧结性能及抗热震性能的影响.结果表明:氧化锆微粉可促进铬刚玉浇注料的烧结.当氧化锆微粉掺量在1%～3%(质量分数,下同)时,可提高浇注料的抗热震性能且不降低材...     

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。     

活性MgO和铝酸钙水泥结合刚玉-尖晶石浇注料性能对比

为改善刚玉-尖晶石浇注料的性能，以板状刚玉、活性氧化铝、烧结镁砂细粉为主要原料，分别以活性MgO和铝酸钙水泥(CAC)为结合剂制备了刚玉-尖晶石浇注料，对比了二者对1 600℃煅烧3 h后试样的显气孔率、烧后线变化率、常温抗折强度、常温耐压强度和抗CaO-Al₂O₃-Fe₂O₃-SiO₂(CAFS)渣侵蚀性能的影响。结果表明：经1 600℃热处理后，与CAC结合的刚玉-尖晶石浇注料相比，活性MgO结合的刚玉-尖晶石浇注料的常温抗折强度和常温耐压强度较低，但其体积稳定性、对CAFS渣的抗侵蚀性和抗渗透性显著提高。     

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。     

HIsmelt工艺熔融还原炉用耐火材料的抗侵蚀性研究

为促进HIsmelt工艺的进一步发展和应用，根据HIsmelt工艺熔融还原炉(SRV)的特点，利用静态坩埚法对比研究了SRV渣在1 500℃下对铬刚玉砖、微孔刚玉-莫来石砖、刚玉-莫来石砖、刚玉-尖晶石砖的侵蚀。结果表明：1)铬刚玉砖抗SRV渣渗透侵蚀能力最强，因为FeO与铬刚玉砖中的Al₂O₃和Cr₂O₃反应生成高熔点物，抑制炉渣的渗透和侵蚀。2)微孔刚玉-莫来石砖中镁铝尖晶石与钙铝黄长石的生成在侵蚀层形成保护层，阻止SRV渣的渗透侵蚀，在3种无铬材料中，表现出最优的抗侵蚀性。3)刚玉-莫来石砖中由于大量钙长石的形成产生的缝隙造成渣的不断渗入，使得熔渣对砖的侵蚀较严重。4)刚玉-尖晶石砖中原位生成粒径小、活性高的尖晶石晶粒，能有效吸收熔渣中的铁离子形成镁铝铁复合尖晶石，阻挡SRV渣的侵蚀。     

不同碱度渣对刚玉-尖晶石浇注料的侵蚀行为研究

浇注料的抗渣侵蚀性能与钢渣的碱度密切相关。以烧结刚玉、缺陷尖晶石微粉、活性α-Al₂O₃微粉、电熔镁砂细粉和铝酸钙水泥(Secar71)为主要原料,制备了刚玉-尖晶石浇注料,采用静态坩埚法于1 600℃保温3 h进行抗渣试验,并用热力学模拟计算了液相量和液相组成,研究了刚玉-尖晶石浇注料对3种不同碱度渣(1.6、2.3和7.6)的抗渣侵蚀性能。结果表明：刚玉-尖晶石浇注料在高碱度渣中溶解能力有限,在熔渣-耐火材料界面极易形成尖晶石固溶体和六铝酸钙等高熔点物相,形成致密层阻挡熔渣渗透和侵蚀。而其在低碱度渣中溶解度较高,在浇注料-熔渣达到较高反应程度时,才开始形成尖晶石固溶体和六铝酸钙等高温相,无法形成有效的致密层阻止熔渣对浇注料的侵蚀和渗透。因此,刚玉-尖晶石浇注料对高碱度渣抗渣侵蚀能力较强,对低碱度渣抗渣侵蚀能力较弱。     

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.     

可水合氧化铝添加量对中温处理后刚玉浇注料强度和显微结构的影响

为弄清可水合氧化铝(HA)结合浇注料中温强度低的原因,以板状刚玉、活性氧化铝粉、HA为原料制备刚玉浇注料。研究了HA添加量(w,1%、3%、6%、9%)和热处理温度(110℃保温24 h, 400、600、800、1 000、1 100和1 250℃保温5 h)对浇注料强度和显微结构的影响。结果表明：1)养护和干燥过程中,HA通过水化反应生成蜂窝状产物勃姆石和拜耳石,起到结构骨架的作用,为浇注料提供强度。2)HA结合浇注料在1 000℃热处理后强度最低;在低于1 000℃时,热处理温度的升高会逐渐破坏水化产物的结构,降低浇注料的强度;高于1 000℃时,浇注料基质中发生了局部烧结,使得强度有所回升。3)提高HA的加入量无法提升浇注料的中温强度,说明中温热处理使得HA的水化产物结构完全坍塌,无法起到结构支撑的作用。     

氧化铬对无水泥刚玉浇注料矿相、显微结构和强度的影响

以电熔白刚玉颗粒及细粉为主要原料,以α-氧化铝微粉和水合氧化铝为结合剂,研究了加入氧化铬对无水泥刚玉基浇注料矿相、显微结构和抗折强度的影响.结果表明: 氧化铬1100℃开始向刚玉中固溶,随温度升高固溶程度增加,使浇注料各组分间的结合不断增强,明显提高了浇注料≥1400℃烧后的强度.氧化铬质量含量由0增加到4.0%时,1400℃烧后的热态抗折强度由5.1MPa增大到14.2MPa.1600℃烧后氧化铬通过固相和气相2种传质方式,在刚玉颗粒表面形成环状的固溶带,将刚玉彼此连接在一起,形成了较强的结合.加入质量分数2.0%的氧化铬可使1600℃烧后刚玉基浇注料在1400℃下的热态抗折强度由不含氧化铬的9.7MPa增大到18.6MPa.     

纳米CaCO_3对刚玉基浇注料强度及显微结构的影响

以电熔白刚玉颗粒及细粉、α-Al2O3微粉、水合氧化铝、纳米CaCO3或铝酸钙水泥为原料,研究了纳米CaCO3加入量对刚玉基浇注料矿相、强度和显微结构的影响,并与相同CaO含量的含铝酸钙水泥的浇注料进行了对比.结果表明:处理温度高于900℃时,含纳米CaCO3和含铝酸钙水泥的2种混合物的矿相相同,但新矿相的生成机理、形态及其分布状态不同;随处理温度的升高,水泥水化物脱水并且在其内部发生反应,生成铝酸钙系矿物,直到其自身Al2O3含量不足时(温度>1400℃后)才开始和周围的Al2O3反应,生成的CA6呈簇团状分布在浇注料中.纳米CaCO3在刚玉基浇注料中的变化过程为:800℃烧后纳米CaCO3分解成CaO,并与Al2O3反应生成无定形铝酸钙,产生原位结合;随温度升高,铝酸钙逐渐和更多的Al2O3反应,直到1600 ℃后完全生成板状CA6,并均匀分布在浇注料中.与铝酸钙水泥相比,由于纳米CaCO3粒度小,分散均匀度高且和Al2O3的反应机理不同,因而含纳米CaCO3的刚玉基浇注料具有较高的冷态和热态抗折强度,在800～1100℃之间更为显著.