石墨含量对镁碳砖抗氧化性能的影响

以镁砂和鳞片石墨为主要原料,以树脂为结合剂制备了不同石墨含量的镁碳耐火材料。研究了石墨含量和氧化温度对镁碳耐火材料抗氧化性能的影响。并利用氧化模型计算了不同石墨含量镁碳砖的氧化率。结果表明:随着石墨含量的增加,镁碳砖试样的体积密度降低,显气孔率升高。经900℃碳化后,镁碳砖试样的体积密度较碳化前降低,显气孔率升高。在1 400℃氧化后的镁碳砖试样脱碳层厚度随着石墨含量的增加而减小;而在1 000℃氧化后,石墨含量对脱碳层厚度影响不大。氧化模型结果表明,随着石墨含量的增加,镁碳砖试样的氧化率逐渐降低,抗氧化性增加。     

石墨加入量对低碳镁碳砖性能的影响

通过检测含有2%～14%石墨镁碳砖1400℃的高温抗折强度、1500℃的热膨胀系数、1000℃×2 h煅烧后的抗氧化性,比较低碳镁碳砖与传统镁砖的性能差异,研究了石墨加入量对低碳镁碳砖性能的影响。结果表明:在有2%Al存在的情况下,低碳镁碳砖高温抗折强度与石墨加入量无关;石墨加入量为6%时,可保证低碳镁碳砖具有较优良的抗剥落性及抗氧化性。     

低碳镁钙碳砖与镁碳砖的抗AOD炉渣对比

为了减少耐火材料中碳对冶炼超低碳钢的不利影响,以回转炉为载体,使用天然气和氧气为加热介质,将镁碳砖与低碳镁钙碳砖交替砌入回转炉内。当炉内试验砖的热面温度达到1 650℃时,先加入500 g碎钢,然后再加入500 g AOD炉渣,保持渣池深度在10 mm左右,熔渣每隔1 h更换1次,更换10次后结束试验,将炉内试样冷却到室温取出,从热面中间纵向切开并对侵蚀深度和面积进行测量,对比镁碳砖与低碳镁钙碳砖的抗AOD炉渣性能。结果表明:低碳镁钙碳砖挂渣性比镁碳砖的好,并且形成明显的致密层,其抗AOD渣侵蚀能力明显好于镁碳砖。因此,建议可用低碳镁钙碳砖取代镁碳砖为AOD炉衬冶炼超低碳钢。     

镁碳砖

1 前言 镁碳砖(以下称MgO-C)是以MgO和石墨为主要成分构成的氧化物——非氧化物复合耐火材料。MgO是熔点高为2800℃、化学性能稳定的氧化物。但是MgO做为耐火原料的缺点是易于被渣润湿和热膨胀率高。因此,镁     

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.     

含钒钢渣对镁碳砖的侵蚀

用感应炉浸渍试验法(熔池温度1650℃左右,侵蚀时间20min)研究了V2O5含量分别为0、1.34%、2.0%、3.15%的钢渣对镁碳砖的侵蚀。结果表明:由于V2O5降低了渣的熔化温度与粘度,含钒钢渣对镁碳砖的侵蚀性明显高于不含钒的普通钢渣,随渣中V2O5含量由0增加到3.15%,镁碳砖的熔损指数由14.3%上升到42.9%,渗透深度比采用普通钢渣时提高1.2倍。渣中V2O5和TiO2随液相渗入砖中,一部分与基质中的碳反应,导致碳的氧化和MgO颗粒在渣中的溶解;另一部分则侵入MgO晶界中肢解镁砂,使骨料破坏,加速对MgO-C砖的破坏。     

添加物对低碳镁碳砖抗水化性能的影响

为了避免金属Al粉在高温下与C、N2的反应产物AlN和Al4C3的水化导致砖的开裂,研究了外加单质Si粉1%(w)和含铁物质分别为0.5%、1%、1.5%、2%(w)时对低碳镁碳砖抗水化性能的影响,并采用XRD及扫描电镜进行了研究。结果表明:分别添加Si粉和含铁物质时,均能促使试样致密化,有效地提高试样的抗水化性能,其中以外加1%(w)含铁物质的试样水化质量增加率最低,抗水化性能最好;当Si粉和含铁物质复合添加时,可更显著地降低试样的水化质量增加率,试样抗水化性能更优异。     

锆英石加入量对低碳镁碳砖抗剥落性能的影响

为了提高VOD钢包用低碳镁碳砖的抗剥落性能,以粒度为5～3、3～1、<1和<0.088 mm的电熔镁砂,粒度<0.15 mm的天然鳞片石墨,粒度<0.045 mm的金属铝粉和粒度<0.05 mm的锆英石粉为主要原料,热固性酚醛树脂为结合剂,制备了低碳镁碳砖,研究了锆英石加入量(加入质量分数分别为0、1%、2%、5%)对低碳镁碳砖抗剥落性能的影响。结果表明：1)添加1%(w)锆英石试样的高温抗折强度、抗热震性、抗氧化性及抗渣性均达到最大,说明锆英石的加入有助于提高低碳镁碳砖的抗剥落性能。2)添加锆英石的试样经1 400℃埋碳加热0.5 h后,基质中有针状、连续片状空间结构的阿隆(AlON)以及片状氧化铝-氧化锆复合物生成,且通过钉扎增韧以及颗粒增韧提高了高温力学性能和抗热震性。3)加入过量的锆英石会导致氧化锆生成量明显增加,其高温下的体积变化使基质中微裂纹聚集,造成试样的抗剥落性能大幅下降。     

木质素改性酚醛树脂结合镁碳砖的研究

为了降低酚醛树脂的生产成本并提高其低温结合强度,以木质素磺酸钙为原料部分替代苯酚,以氢氧化钠为催化剂,合成了木质素改性酚醛树脂(LPF),并将其作为结合剂用于镁碳砖的制备,通过研究不同木质素磺酸钙用量(其质量分数分别为10%、20%、30%、40%、50%)、不同催化剂用量(外加质量分数分别为1%、2%、3%、4%、5%)以及不同反应时间(分别为1、1.5、2、2.5、3 h)合成的LPF对镁碳砖200℃24 h烘后常温性能的影响,优化了LPF的合成工艺条件,同时对比了LPF结合和传统酚醛树脂结合镁碳砖于200℃24 h烘后和1 200℃3 h处理后的常温物理性能和高温抗折强度。结果表明,适于制备镁碳砖的LPF的最佳合成工艺条件为:木质素磺酸钙质量分数为30%,催化剂质量分数为1%,反应时间为2 h。用最佳工艺合成的LPF制备的镁碳砖,经200和1 200℃分别处理后的体积密度为2.84和2.82 g·cm-3,显气孔率为9.6%和14.6%,抗折强度为17.8和6.4 MPa,耐压强度为72.3和48.7 MPa;1 400℃下的高温抗折强度为7.3 MPa。与传统酚醛树脂结合镁碳砖相比,其性能均有所提高。     

防氧化剂TiN和Al对MgO-C砖性能的影响

以3~1mm、<1mm、<0.088mm的电熔镁砂和<0.15mm的鳞片石墨为原料,热固性酚醛树脂为结合剂,分别加入0.5%、1%、2%、4%的含碳TiN或2%的Al粉为防氧化剂,制备了镁碳砖试样,并与无防氧化剂的试样对比进行抗氧化性和抗渣侵蚀试验。结果表明:添加Al粉试样的抗氧化性能最好,TiN的次之,未加防氧化剂的最差;添加TiN试样的抗渣性能最好,无防氧化剂的次之,添加Al粉的最差。镁碳砖中引入适量TiN后明显提高抗渣侵蚀性能的原因是:TiN氧化生成TiO2时产生的体积膨胀堵塞气孔,阻止熔渣侵入;TiO2与渣中的CaO反应生成3CaO·2TiO2,提高渣的粘度。综合各项性能,TiN的最佳加入量为2%。     

用后镁碳砖的再生研究

以用后的废镁碳砖为原料,经过拣选、除渣、破碎、除铁、均化和水化等处理后,制成再生镁碳砖。以97%的用后镁碳砖料再生的镁碳砖的各项性能接近或达到新镁碳砖的水平;以80%的用后镁碳砖料再生的镁碳砖用在300t钢包渣线上,在有20炉次LF处理的情况下,其使用寿命达到82炉次,渣线侵蚀速度为每炉1.28mm。使用结果证明,这种再生镁碳砖达到了同期使用的由电熔镁砂和石墨为原料而生产的新镁碳砖的水平。     

石墨粒度对低炭镁炭砖性能的影响

以电熔镁砂和4种粒度(≤0.149mm、 ≤0.074mm、≤0.044mm和≤0.01mm)的天然鳞片 石墨为主原料,在石墨含量为4%的条件下,研究了 石墨粒度对低炭镁炭砖的物理性能、抗氧化性和热震 稳定性的影响。结果表明:用细石墨取代较粗石墨 (粒度≤0.149mm)制成的镁炭砖,其物理性能、抗氧 化性和热震稳定性都有了明显的改善,且都以加入粒 度≤0.074mm石墨的效果最好。其原因是细石墨的 加入改善了镁炭砖的基质结构。石　墨     

复合添加氮化钛和铝粉对镁碳砖高温性能的影响

首先研究了氮化钛(TiN)加入量(分别外加质量分数1%、2%和3%)对镁碳砖高温性能的影响,然后在确定其加入量的基础上研究了复合加入TiN和Al对镁碳砖高温抗折强度、抗氧化性和抗渣侵蚀性等高温性能的影响,并分析了渣蚀后试样的化学组成及物相变化。结果表明:镁碳砖中外加TiN的质量分数以不超过2%为宜;TiN和Al复合加入到镁碳砖中,可使镁碳砖的高温抗折强度、防氧化效果和抗渣侵蚀性等高温性能均有很大提高,且以复合外加2%质量分数TiN和1%质量分数Al的镁碳砖试样综合高温性能最佳。     

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。     

添加物对镁铬砖性能的影响

在电熔镁铬砂的质量分数分别为50%(3~1mm)、13%(≤1mm)和37%(≤0.088mm)的镁铬砖基础配方中,分别外加2%的纯氧化铬、α-Al2O3、氧化锆、锐钛矿、α-Al2O3(1%) 锐钛矿(1%),以3%亚硫酸纸浆废液(外加)为结合剂,混匀后在200MPa压力下成型为50mm×50mm的圆柱试样和中心有20mm×20mm孔洞的坩埚试样,110℃干燥箱中烘6h后,在高温隧道窑中于1800℃保温3h烧成。检测烧后试样的显气孔率,并用XRD分析试样的物相组成,用光学显微镜分析1640℃保温4h静态渣侵试验后试样的显微结构。结果表明:各种添加物的加入使镁铬砖的抗渣性和抗热震性都有所提高。添加物提高镁铬砖抗渣性的顺序为:α-Al2O3 锐钛矿>α-Al2O3>氧化铬>锐钛矿>氧化锆;添加物在提高镁铬砖抗热震性上的顺序为:α-Al2O3 锐钛矿>α-Al2O3>氧化锆>锐钛矿>氧化铬,其中α-Al2O3 锐钛矿复合添加物不但使镁铬砖具有较强的抗渣性,而且抗热震性也同步提高,是提高镁铬砖性能的理想添加物。     

再生镁碳砖的性能、使用和质量控制

对再生镁碳砖和宝钢钢包渣线用新镁碳砖的性能指标、断面结构和使用效果进行了对比和分析,对提高再生镁碳砖质量和质量稳定性的措施进行了概括。结果表明:1)通过对拆炉、分拣、除杂、除渣、堆放和均化等每一环节的科学、细致、严格的管理,可以生产出优质的再生镁碳质原料;2)使用优质再生料,采用合理的生产工艺,可以生产出性能指标和使用效果达到甚至超过新镁碳砖的再生镁碳砖;3)再生镁碳砖使用效果好的原因是其致密度高,抗氧化性好,组织结构合理。     

沥青涂覆镁砂对MgO-C质底吹供气元件抗热震性的影响

为了提高顶底复吹转炉用MgO -C质底吹供气元件的使用寿命 ,研究了沥青涂覆量和沥青涂覆镁砂颗粒添加量对MgO -C砖性能的影响。结果表明 ,添加沥青涂覆镁砂颗粒能明显改善MgO -C砖的抗热震性能 ,同时在保证合理的体积密度、显气孔率和强度的基础上 ,得出了能够提高供气元件抗热震性能的合理配比方案为 :沥青涂覆量为 3% ,沥青涂覆镁砂和电熔镁砂的质量比为 1 1。MgO -C砖抗热震性能提高的原因是由于高温下沥青涂覆镁砂中的沥青炭化而在镁砂颗粒周围形成缝隙 ,这些缝隙能吸收和消除较多的变形能量     

镁碳砖用中间相沥青-酚醛树脂结合剂的研制

研究了由煤焦油经蒸馏制得的软沥青在(430±1)℃下的热转化时间对转化产物中间相含量、残碳率和软化点的影响,并选择残碳率为71.4%~83.7%,软化点为212~273℃的5种中间相沥青与酚醛树脂进行复合,研究了复合比例对其残碳率的影响。结果表明:中间相沥青的软化点和残碳率与其中间相含量密切相关,并且均随着热转化时间的增加而增高;中间相沥青的残碳率明显高于酚醛树脂,随着中间相沥青配入量的增加,中间相沥青-酚醛树脂复合物的残碳率提高;中间相沥青与酚醛树脂二者存在协同作用,中间相沥青-酚醛树脂复合物的实际残碳率高于二者按比例计算得到的理论残碳率,因而有望成为镁碳砖用新型结合剂。     

高抗氧化性镁炭砖的研制

以电熔氧化镁皮砂为多级颗粒料，二级电熔镁砂为细粉，采用廉价的非金属固体加入物及改性剂，以增强镁炭砖中起结合作用的碳网本身的抗氧化能力。研制的镁炭砖具有抗氧化性能好、热膨胀率低的特．点。该砖用于舞钢７５ｔｔ炉炉墙上，用后脱碳层仅为２０～３０ｍｍ，平均蚀损２．０５～２．９５ｍｍ／炉，使用寿命提高１６％以上．