氮化硅铁对炮泥高温抗折强度及抗渣性的影响

以棕刚玉、碳化硅、沥青及焦炭为主要原料,研究了氮化硅铁加入量为0、4%、8%、12%、16%、20%、24%、28%时对炮泥高温抗折强度的影响及加入量为6%、12%、18%、24%时对炮泥抗高炉炉渣侵蚀的影响。结果表明:氮化硅铁加入量在24%以内时,不能提高炮泥800℃的高温抗折强度,而当氮化硅铁加入量≥12%时,对1000℃以上高温抗折强度的提高效果即已显现,尤其对1400℃的高温抗折强度的提高非常明显;氮化硅铁的加入对炮泥高温抗渣侵蚀性影响不大。     

尖晶石粒度对高纯刚玉-尖晶石浇注料性能的影响

研究了尖晶石粒度对高纯刚玉 -尖晶石浇注料的抗折强度、抗热震性、抗侵蚀性等性能的影响。实验表明 :(1)随着配料中尖晶石颗粒含量的增加 ,试样的烧后强度呈先升高后降低趋势 (烘后强度变化不明显 ) ,烧后收缩减少 ,然后变为膨胀 ;(2 )尖晶石细粉与颗粒为 1:3的试样抗热震性较好 ;(3)对于高碱度渣 ,尖晶石颗粒加入量较多的试样抗侵蚀性较好 ;(4)对于低碱度渣 ,尖晶石细粉加入量较多的试样抗侵蚀性和抗渗透性均较好。     

氮化硅铁加入量对镁质浇注料力学性能的影响

以镁砂为主要原料,以硅微粉作为结合剂,研究了不同氮化硅铁加入量对镁质浇注料常温物理性能和高温力学性能的影响,借助X射线衍射仪、扫描电镜等对浇注料的物相和显微结构等进行了分析.结果表明:随着氮化硅铁加入量的增加,浇注料烘干强度下降,中温强度先变大后变小,在氮化硅铁加入量为3%时达到极值点,高温强度先增大后下降;热态抗折强度在氮化硅铁加入量为3%时达到最大.氮化硅铁在加热过程能部分氧化成二氧化硅,进而形成纤维状的镁橄榄石,增大强度;铁相物质能和方镁石固溶,促进烧结.     

原位生成非氧化物对刚玉基浇注料性能的影响

为了进一步提高刚玉基浇注料的高温使用性能,在超低水泥刚玉浇注料中加入质量分数分别为0、4%、6%、8%、10%的硅粉,经振动浇注成型、养护、烘干后,在氮气气氛中于1 450℃氮化处理40 h,测定试样的加热永久线变化及烧后试样的显气孔率、体积密度、常温抗折强度和不同温度(分别为1 000、1 200、1 300和1 400℃)下的热态抗折强度,并对部分氮化后试样进行XRD和SEM分析。结果表明:1)随着硅粉加入量的增加,试样在氮化处理过程中从发生微收缩到发生微膨胀,显气孔率略有增大,体积密度和常温抗折强度下降,热态抗折强度显著提高;2)氮化处理后,试样中原位生成了非氧化物β-SiAlON、O’-SiAlON和α-Si3N4等。     

氮化硅铁对Al2O3-SiC-C系铁沟浇注料性能的影响

为了解决Al2O3-SiC-C系铁沟浇注料在高温使用过程中易氧化的问题,以棕刚玉颗粒、致密刚玉细粉、碳化硅颗粒和细粉、球状沥青、硅粉、Secar 71水泥、氮化硅铁等为原料,制备了Al2O3-SiC-C系铁沟浇注料,并研究了添加5%(w)氮化硅铁对该浇注料施工性能、物理性能、抗氧化性的影响,同时分别采用静态抗渣和回转抗渣试验对抗渣性能进行评价。结果表明:1)与不加氮化硅铁的常规铁沟浇注料相比,添加氮化硅铁的铁沟浇注料的常温强度略低,但是同样具备良好的施工性能和足够的脱模强度;2)添加氮化硅铁的铁沟浇注料具有较高的高温抗折强度和高温抗氧化性能;3)添加氮化硅铁的铁沟浇注料具有良好的静态抗渣能力,但是在强氧化环境和热态冲蚀同时作用的铁沟部位,不建议使用含氮化硅铁的Al2O3-SiC-C材料。     

用后Al2O3-SiC-C砖的回收再利用

对铁水包和混铁车用后的Al2O3-SiC-C(简称ASC)砖进行再生处理,然后以高铝矾土熟料、电熔刚玉、叶蜡石、SiC粉和鳞片石墨为原料,分别掺加质量分数为10％、20％、30％的Al2O3-SiC-C再生料制备了铁水包用和混铁车用再生Al2O3-SiC-C砖.与原砖相比,再生砖的体积密度和常温耐压强度较高,显气孔率较低,而高温抗折强度、抗氧化性、抗渣性与原砖的差距不大.过多添加ASC再生料对再生Al2O3-SiC-C砖的高温抗折强度和抗渣侵蚀性能不利,以统料形式添加时,混铁车用Al2O3-SiC-C衬砖中ASC再生料的添加量(w)不宜超过30％.     

结合剂对刚玉-MgO浇注料性能的影响

以致密电熔刚玉、电熔镁砂为主要原料,选用铝酸钙水泥、硅微粉和ρ-Al2O3微粉为主要结合剂,采用电熔刚玉为骨料,固定骨料:基质=70:30(质量比),基质组成中固定电熔镁砂细粉、α-氧化铝微粉加入量均为6%不变,改变致密电熔刚玉细粉、铝酸钙水泥、硅微粉和ρ-Al2O3微粉的加入量,配制成3种结合系统的刚玉-MgO浇注料。铝酸钙水泥-硅微粉结合系统中硅微粉加入量固定为1%,铝酸钙水泥加入范围为0~15%;硅微粉结合系统中硅微粉的加入范围为0.3%~2.5%;ρ-Al2O3微粉-硅微粉结合系统中硅微粉加入量固定为0.3%,ρ-Al2O3微粉的加入范围为1%~10%。检测1000℃3h、1350℃3h、1600℃3h处理后试样的冷态耐压强度、体积密度、显气孔率、加热永久线变化率等物理指标和抗渣侵蚀和渗透性能,研究3种结合系统对刚玉-MgO浇注料的物理性能和抗渣性能的影响。试验结果表明:合理控制基质中结合剂的加入量可以获得综合物理性能优良的无水泥刚玉-MgO浇注料;硅微粉和ρ-Al2O3微粉-硅微粉结合刚玉-MgO浇注料的抗渣性能优于铝酸钙水泥-硅微粉结合刚玉-MgO浇注料。     

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。     

添加铝铬渣的钢包水口座砖的研制和应用

为降低钢包水口座砖的生产成本,在0#浇注料配方(w):电熔白刚玉骨料70%、电熔白刚玉细粉10%、α-Al2O3微粉+镁铝尖晶石+氧化铬微粉15%、铝酸钙水泥5%的基础上,以等粒度铝铬渣骨料全部取代电熔白刚玉骨料(1#配方),再在1#配方的基础上以铝铬渣细粉全部取代电熔白刚玉细粉(2#配方),配制成3种浇注料,经搅拌、振动浇注成型、养护、干燥以及1 100和1 550℃热处理后,检测试样的体积密度、强度、抗热震性和抗侵蚀性等性能。结果表明:1)110℃烘干后,与0#试样相比,1#试样的体积密度变化不大,显气孔率略有升高,抗折强度略有降低,耐压强度显著提高;而2#试样的各项性能均有不同程度的下降。2)1 100和1 550℃热处理后,1#试样的各项性能指标均有比较明显的改善,高温抗折强度明显提高,抗渣侵蚀性优良,但抗热震性下降;而2#试样除高温抗折强度外其余各项性能下降明显。按综合性能最佳的1#配方制备的钢包水口上座砖在某钢厂60 t钢包上使用,1次寿命达80~90炉次,修补后寿命达110~120炉次,与钢包寿命同步。     

尖晶石加入量、水泥种类对刚玉-尖晶石浇注料高温抗折强度的影响

以板状刚玉、烧结尖晶石、氧化铝微粉和铝酸钙水泥为主要原料制备了铝酸钙水泥结合刚玉-尖晶石浇注料,研究了镁铝尖晶石加入量(质量分数分别为4%、7%、9%、11%、13%和15%)、铝酸钙水泥的类型(CA-270、CA-25R、CA-14M和Secar 71)对刚玉-尖晶石浇注料高温抗折强度的影响。结果表明:刚玉-尖晶石浇注料具有良好的高温抗折强度,试样的高温抗折强度受CA6高温结合相生成量、Al2O3固溶尖晶石的作用和原料带入的杂质高温下产生玻璃相共同作用的影响。在1 500~1 600℃范围内试样的高温抗折强度随着温度的升高而降低;在相同温度条件下,试样的高温抗折强度在尖晶石加入量为15%(w)时表现最好;不同种类水泥对试样高温抗折强度的影响主要表现为对高温结合物相CA6生成量的影响,同时水泥的细度和杂质含量对强度有明显影响,水泥越细,杂质越少,高温抗折强度越大。     

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。     

Mechanical Properties of Mullite–Corundum Composites Prepared from Bauxite

Mullite–corundum composites have been prepared by reaction sintering of Indian bauxite having considerable amount of impurities and silica sol. The effect of changing mullite phase proportion on the mechanical properties (i.e., flexural strength, elastic modulus, hot modulus of rupture, thermal shock resistance) of prepared composites has been studied. Flexural strength and elastic modulus increase with increasing free corundum phase content in the composites. Hot modulus of rupture for the sample containing only mullite phase increases with increasing test temperature over entire temperature range. Theoretical thermal shock resistance parameters R and R? are well supported by experimental thermal shock data.     

塑性相结合刚玉复合砖的高温性能

通过设定高炉使用条件 ,将塑性相结合刚玉复合砖与现在高炉使用的刚玉莫来石砖及棕刚玉碳化硅砖在同等实验条件下进行了高温性能的比较。结果表明 :塑性相结合刚玉复合砖的结构致密 ,高温抗折强度高 ;而且在高温还原气氛下 ,其基质中的Si可与C和N2 反应 ,生成具有良好抗炉渣、铁水和碱金属侵蚀能力的碳化物和氮化物 ,并填充表面的间隙 ,形成一个良好的防护层 ,因此其抗侵蚀性能优于棕刚玉碳化硅砖和刚玉莫来石砖。     

矾土基电熔锆刚玉粒度对Al2O3-MgO浇注料性能的影响

研究了不同粒度的矾土基电熔锆刚玉对Al2O3-MgO浇注料常规物理性能、高温机械性能及抗渣性的影响。结果表明：矾土基电熔锆刚玉细粉（〈0．074mm）或1-0mm颗粒的加入对Al2O3-MgO浇注料的常温性能和热震稳定性影响不大;而3～1mm锆刚玉颗粒的加入对浇注料的常温强度有负面影响,但明显提高了浇注料的抗热震性,浇注料的残余强度保持率显著提高。不同粒度矾土基锆刚玉的加入对浇注料的高温抗折强度和抗渣性能影响不大。     

Effect of Andalusite Addition on Properties of Chrome-corundum Bricks

In order to improve the thermal shock resistance of chrome-corundum bricks, different amounts of andalusite were added to the formulation of chrome-corundum bricks to replace the equivalent white fused corundum with the same particle size. After mixing, shaping, drying and firing, the density, the cold strength, the cold wear resistance, the hot modulus of rupture and the thermal shock resistance were tested. XRD, SEM and elemental surface scanning were used to characterize the specimens. The results show that:(1) the volume expansion of andalusite mullitization reduces the apparent porosity of chrome-corundum bricks;(2) the density and the hardness of mullite are lower than those of corundum so the decrease of the corundum content in brick leads to the decrease of the bulk density, the strength and the cold wear resistance;(3) the cross-distributed columnar mullite in the matrix can effectively improve the hot modulus of rupture and the thermal shock resistance of the specimens;(4) considering comprehensively, the andalusite addition shall not exceed 18%.     

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。     

Effects of Tabular Corundum Types on Properties of Corundum-spinel Castables

The corundum-spinel castables were prepared by six kinds of tabular corundum as aggregates,respectively,and their linear change rate on heating,apparent porosity,bulk density,cold modulus of rupture,cold crushing strength,hot modulus of rupture and thermal shock resistance were compared and studied. The results show that: 1) the six tabular corundum materials have similar main chemical composition but their physical properties vary for the different technical procedures which result in different properties of castables; 2) the optimal properties of corundum-spinel castables correspond to different tabular corundum types,so the corundum type shall be selected according to the application of the castables.     

骨料浸渍硅溶胶对矾土基耐火材料性能的影响

为了改善矾土基耐火材料的力学性能和抗热震性能,分别以SiO2含量(w)为15%和30%的硅溶胶对3~1 mm的矾土熟料粗颗粒进行浸渍处理,再与≤1 mm的矾土熟料颗粒、≤0.074 mm的矾土熟料细粉、α-Al2O3微粉、≤0.074 mm的红柱石细粉、≤0.074 mm的广西白泥、纸浆废液等经配料、成型、干燥、烧成(1400、1450和1500℃保温3 h),制得矾土基耐火材料,同时制备了使用未浸渍3~1 mm矾土熟料的空白试样。结果表明:1)随着烧成温度的升高,试样的常温抗折强度和常温耐压强度呈先升高后降低的变化趋势,其最佳烧成温度为1450℃。2)随着浸渍用硅溶胶浓度的提高,试样的烧后线变化增大,体积密度、常温抗折强度和常温耐压强度降低,高温抗折强度、荷重软化温度和抗热震性能提高,这是由骨料表面硅溶胶层中的SiO2与骨料及周围基质中的Al2O3反应生成了莫来石所致。3)当浸渍用硅溶胶中SiO2含量(w)为15%时,材料的综合性能最优。     

金属铝结合镁-尖晶石-碳滑板的研制

研究了不同添加物(电熔刚玉、镁铝尖晶石、碳化硅和阿隆)对镁碳材料物理性能和抗热震性的影响,炭素种类对镁碳材料物理性能和抗氧化性的影响以及抗氧化剂种类和加入方式对镁碳材料常温抗折强度和抗氧化性的影响,根据确定的最佳添加物研制连铸钢包用滑板材料。结果表明:加入镁铝尖晶石有利于提高材料的抗热震性;与炭黑相比,添加597微细石墨可显著提高材料的常温抗折强度、致密度以及抗氧化性;以碳化硼和硅粉作为复合添加剂,有利于提高材料中、高温处理后的常温抗折强度,同时也提高了材料的抗氧化性;研制的镁-尖晶石-碳滑板材料在实际使用中的抗拉毛性优于重烧铝锆碳滑板,达到了钢厂的使用要求。