加入氧化铝空心球对莫来石浇注料性能的影响

为了提高以莫来石为主原料、纯铝酸钙水泥为结合剂的莫来石浇注料的性能,在其中添加氧化铝空心球,并研究其加入量(质量分数分别为0、10%、20%和30%)对该浇注料体积密度、显气孔率、热导率、常温强度、荷重软化温度、抗热震性的影响。结果表明:随着氧化铝空心球加入量的增加,试样的显气孔率增大,体积密度减小,常温抗折强度和耐压强度降低,热导率减小,荷重软化温度及抗热震性能变化不大。可见,在莫来石浇注料中引入氧化铝空心球,可明显改善浇注料的保温性能。     

炭化炉用低导热耐酸浇注料的研制与应用

为了制备一种热导率小、耐酸侵蚀性能强的炭化炉内衬,以棕刚玉、莫来石、氧化铝空心球和SiC等为主要原料,纯铝酸钙水泥和SiO2微粉为结合系统,经110℃24 h烘干和1 100℃3 h、1 350℃3 h处理后,分别研究了氧化铝空心球含量(质量分数6%、10%、15%、18%、22%)和碳化硅含量(质量分数0、4%、6%、8%、10%、12%)对炭化炉耐酸浇注料性能的影响。结果表明:氧化铝空心球的加入有利于浇注料体积密度和热导率降低,同时也会引起浇注料强度的降低,本试验中1~0.2 mm的氧化铝空心球的合适加入量(w)为15%;通过加入碳化硅粉能够显著提高试样的耐酸性能,但使得浇注料的热导率增大,在兼顾浇注料的耐酸性能和热导率的条件下,本试验中小于≤0.074 mm的碳化硅粉的合适加入量(w)为8%。耐酸浇注料经过在炭化炉上的使用表明,研制的浇注料耐酸侵蚀性好,而且能够明显降低炭化炉表面的热损失,使用效果良好。     

轻质骨料种类对高铝浇注料性能的影响

为了降低高铝浇注料的体积密度和热导率，研究了分别以轻质微孔莫来石、高铝多孔熟料和氧化铝空心球为骨料的三种高铝浇注料的烘干及1 250℃热处理后的性能。结果表明：1)浇注料的烘干强度主要取决于所用轻质骨料的强度，1 250℃热处理后的强度还与浇注料的烧结程度有关；热导率主要受骨料的致密度以及气孔的大小和分布影响。2)比较后发现，以轻质微孔莫来石为骨料制备的浇注料的常温强度和高温抗折强度较大，热导率较低。     

玻化微珠轻质浇注料的研制

以体积密度小、吸水率低、热导率低的玻化微珠(加入量为40%~60%)和CA-70高铝水泥(加入量为40%~60%)为原料研制了轻质浇注料,并分别研究了玻化微珠用量对轻质浇注料常温强度、体积密度、烧后线变化率的影响。结果表明:(1)对于室温下养护7d后和800℃3h、1000℃3h热处理后的玻化微珠轻质浇注料,随着玻化微珠用量的增加,强度下降,但用量超过50%后,强度下降趋缓;(2)随着玻化微珠用量的增加,轻质浇注料的干态和湿态体积密度均下降;(3)轻质浇注料在800℃8h热处理后各试样的线收缩率接近且都较小,仅0.1%左右;但在1000℃3h热处理后各试样的线收缩率都较大,且随着玻化微珠用量的增加而增大。由此可以推断,此类玻化微珠轻质浇注料可以且只能用于800℃以下的中低温热工窑炉与设备的保温隔热。     

尖晶石对凝胶结合氧化铝空心球浇注料性能的影响

以5～3mm、3～2mm、2～1mm、1～0.2mm粒度氧化铝空心球为原料,引入二氧化硅微粉制成凝胶结合氧化铝空心球浇注料,研究了预合成镁铝尖晶石对凝胶结合氧化铝空心球浇注料性能的影响。用各种耐火制品检测设备和仪器对引入不同量尖晶石的试样性能进行了检测。结合氧化镁-氧化铝-二氧化硅相图进行理论分析,结果发现:尖晶石的引入促进了浇注料中刚玉相的烧结,提高了凝胶结合氧化铝空心球浇注料的常温耐压强度和显气孔率,降低了浇注料的体积密度。尖晶石对凝胶结合氧化铝空心球浇注料基质具有强化作用,有利于提高浇注料的热震稳定性     

高铝空心球轻质浇注料的研制试验

为了提高高铝空心球轻质浇注料的强度,首先研究了分别经1 300、1 330、1 360、1 390、1 420、1 450和1 480℃保温3 h热处理后高铝空心球的致密度、强度和物相组成;然后分别以质量分数为30%、35%、40%、45%的高铝空心球为骨料制备了轻质浇注料,研究了空心球加入量对轻质浇注料性能的影响。结果表明:1)经1 300~1 480℃高温热处理后,高铝空心球的体积密度和强度变化不大。2)综合来看,高铝空心球加入量为40%(w)时,烘干及热处理后轻质浇注料试样的致密度和强度相对最佳。     

发泡法制备轻质莫来石结合氧化铝空心球制品的性能研究

为了改善莫来石结合氧化铝空心球制品的隔热性能,以氧化铝微粉、二氧化硅微粉和≤3 mm的氧化铝空心球为主要原料,采用发泡法结合凝胶注模工艺制备了轻质莫来石结合氧化铝空心球制品,并研究了发泡时间(5、10、15和20 min)对试样的体积密度、气孔率、耐压强度、显微结构和热导率的影响。结果表明:合成试样的基质部分为气孔孔径50~100μm的多孔结构,与氧化铝空心球结合紧密;随着发泡时间增加,试样的气孔率增加,而体积密度、耐压强度和热导率降低;当发泡时间为20 min时,试样体积密度为0. 71 g·cm-3,气孔率为80. 2%,常温耐压强度为1. 81 MPa,600℃热导率为0. 467 W·m~(-1)·K~(-1)。     

粉煤灰加入量对矾土基浇注料性能的影响

为改善矾土基浇注料的保温隔热性能,以二级高铝矾土和粉煤灰为主原料,铝酸钙水泥为结合剂,经振动成型制备了矾土基浇注料,研究了粉煤灰加入量(质量分数分别为0、2%、4%、6%、8%和10%)对浇注料常温抗折强度、热导率、显气孔率和显微结构的影响。结果表明:随着粉煤灰加入量的增加,矾土基浇注料的显气孔率提高明显,气孔尺寸降至微米级,热导率、强度和体积密度下降明显。     

碳化硅对低水泥结合氧化铝空心球浇注料性能的影响

以3种粒度级别的氧化铝和氧化铝微粉为原料,以铝酸钙水泥为结合剂,采用振动浇注成型的方法制备了低水泥结合氧化铝空心球浇注料。利用耐火材料检测设备和扫描电子显微镜(SEM)研究了加入碳化硅对低水泥氧化铝空心球浇注料性能及微观结构的影响。研究结果表明,适量加入碳化硅对提高该种浇注料的体积密度、常温耐压强度和热震稳定性有利。     

Al(OH)_3加入量对Al_2O_3-CaO-MgO浇注料性能的影响

为了避免常见Al2O3-CaO-MgO轻质浇注料使用重基质造成的与轻质骨料性能差异较大的问题,以微孔轻质CA6-MA骨料(8~5、5~3、3~1 mm)、w(Al2O3)=99.5%的速烧刚玉(≤0.045、≤0.074 mm)、α-Al2O3微粉、Al(OH)3(≤0.045 mm)等为原料,研究了在Al2O3-CaO-MgO轻质浇注料的基质中引入不同量的Al(OH)3(其质量分数分别为0、1%、3%和5%)对其烧后性能的影响。结果表明:随Al(OH)3加入量增加,Al2O3-CaO-MgO轻质浇注料的加水量增加,体积密度略有降低,常温耐压强度呈下降趋势,对试样的常温抗折强度和高温抗折强度(1 400℃1 h)影响不大,热导率减小;经1 600℃3 h热处理后,加入质量分数3%Al(OH)3的浇注料基质中由大量交叉排列的六方片状六铝酸钙转变为多层叠加状。综合考虑Al2O3-CaO-MgO轻质浇注料的各项性能,Al(OH)3的合适加入质量分数为3%。     

水泥和水合氧化铝对铝镁浇注料性能的影响

固定电熔白刚玉、电熔镁砂粉、αAl2O3微粉、SiO2微粉等原料的含量不变,分别加入不同量的水合氧化铝和纯铝酸钙水泥作结合剂(ρAl2O3加入量为2%、3%和4%,水泥加入量为3%、5%和7%),对比研究了水泥结合和水合氧化铝结合铝镁浇注料的显气孔率、体积密度、耐压强度、抗折强度、抗热震性和抗渣性能。结果表明:与水泥结合铝镁浇注料相比较,水合氧化铝结合浇注料具有更好的抗热震性、抗渣侵蚀和渗透性能;水合氧化铝在浇注料中的合适加入量为3%;水泥结合铝镁浇注料具有较高的常温强度,但其抗渣侵蚀和渗透性能随着水泥含量的增加而逐渐降低。     

红柱石加入量对铝硅质低水泥浇注料性能的影响

为了提高铝硅质低水泥浇注料的高温使用性能,采用红柱石部分取代高铝矾土制备铝硅质浇注料。以特级高铝矾土、红柱石、SiO2微粉、α-Al2O3微粉和Secar 71水泥为主要原料制备了铝硅质低水泥浇注料,并研究了红柱石加入量(质量分数分别为0、10%、20%、30%、40%)对试样性能、物相组成和显微结构的影响。结果表明:随着红柱石加入量的增加,110℃24 h烘干后试样体积密度呈略减趋势,显气孔率和常温抗折强度变化不大;1 350℃3 h和1 500℃3 h处理后浇注料试样永久线变化率和显气孔率呈增大趋势,体积密度和常温抗折强度呈减小趋势;1 500℃3 h处理后浇注料试样的高温抗折强度和抗热震性呈先增大后减小趋势。综合各项性能认为,红柱石的加入质量分数以20%为最佳。     

氮化硅-氧氮化硅复合粉对Al_2O_3-SiC-C铁沟料性能的影响

为了进一步提高Al_2O_3-SiC-C出铁沟浇注料的性能并降低其生产成本,在其中加入质量分数分别为0、2%、4%、6%、8%的氮化硅-氧氮化硅复合粉等量替代其中的碳化硅粉,加水搅拌均匀后,检测料浆的流动性,再经浇注成型、养护、烘干、不同温度(800、1 100和1 450℃)热处理等程序制成浇注料试样,然后检测浇注料试样的线变化率、显气孔率、体积密度、常温抗折强度、热态抗折强度和抗渣性,并采用XRD分析浇注料试样的物相组成。结果表明:1)加入氮化硅-氧氮化硅复合粉后,Al_2O_3-SiC-C出铁沟浇注料的初始流动值减小,烧后线变化率、显气孔率、体积密度、常温抗折强度和热态抗折强度变化不大,抗高炉渣侵蚀性提高。2)综合考虑,氮化硅-氧氮化硅复合粉的最佳加入量为4%(w)。     

蓝晶石对硅溶胶结合Al_2O_3-SiC-C浇注料性能的影响

为了提高Al2O3-Si C-C浇注料在高温使用过程中的体积稳定性,用蓝晶石粉部分替代Al2O3-Si C-C浇注料中的白刚玉粉,研究了蓝晶石加入量(质量分数分别为0、1%、2%、3%、4%、5%和6%)对浇注料经烘干和1 400℃保温3 h热处理后物理性能的影响。结果表明:随着蓝晶石加入量的增加,试样经1 400℃保温3 h热处理后由微收缩逐渐变为微膨胀,体积稳定性以蓝晶石加入量为5%(w)时为最好。经110℃烘24 h后试样的显气孔率、常温耐压强度和常温抗折强度变化都很小,体积密度基本上呈降低趋势;经1 400℃保温3 h热处理后试样的显气孔率基本上呈先升高后降低的变化趋势,体积密度则呈相反的变化趋势,并且均以蓝晶石加入量3%(w)为拐点;常温耐压强度和常温抗折强度略有降低,但降低幅度很小。同一配比的试样,1 400℃保温3 h热处理后的体积密度、显气孔率、常温耐压强度、常温抗折强度均比经110℃烘24 h后的高。XRD、SEM和EDS分析表明,蓝晶石发生了一次莫来石化反应而产生体积膨胀,有效缓解了试样的烧结收缩,使试样具有较好的体积稳定性。     

不同轻质骨料对高铝浇注料性能的影响

为了提高轻质高铝浇注料的中高温强度,降低加热永久线变化,研究了体积密度分别为1.54、1.42g·cm-3的2种轻质高强微孔矾土骨料以及体积密度为1.53 g·cml的普通轻质高铝骨料对轻质浇注料110℃24 h烘干、1000℃3h和1400℃3h烧后性能的影响.结果表明:110℃ 24h烘干后,利用体积密度为1.54 g·cm-3的微孔轻质骨料和1.53 g·cm-3的普通轻质高铝骨料所制备的浇注料的体积密度均为1.80g·cm-3左右,轻质骨料体积密度越低,利用其所制备的浇注料体积密度越低,显气孔率越高;轻质骨料内部孔径微小化,可明显提高轻质浇注料各温度处理后的常温耐压强度和常温抗折强度,降低轻质浇注料的加热永久线变化;由于微孔骨料内显气孔率较高,利用其制备的轻质浇注料500℃低温下热导率比普通轻质高铝骨料的高,但在1000 ℃下相差不大,均在0.42 W·m-1·K-1左右.由此可见,轻质高铝骨料内部孔径微小化和Al2O3含量的提高使轻质浇注料的性能更优.     

十二烷基硫酸钠发泡剂加入量对矾土基隔热浇注料性能的影响

为降低矾土基浇注料的热导率,改善隔热保温性能,以高铝矾土(5~3、3~1、≤1和≤0.088 mm)和粉煤灰(d50=26.96μm)为主要原料,铝酸钙水泥为结合剂,十二烷基硫酸钠(SDS)为发泡剂,制备了矾土基隔热浇注料,并研究了发泡剂加入量(w)分别为0.01%、0.03%、0.05%、0.1%、0.5%、1%时对矾土基隔热浇注料常温抗折强度、常温耐压强度、显气孔率、热导率、线收缩率和显微结构的影响。结果表明:发泡剂SDS的加入能够明显提高试样的显气孔率,降低试样的热导率。在SDS加入量为0.1%(w)时,试样显气孔率高达45%,试样在500℃时的热导率仅为0.38 W·(m·K)-1。     

电熔白刚玉细粉对RH炉用刚玉质浇注料性能的影响

为进一步提高RH炉用刚玉质浇注料的抗热震性,以烧结刚玉为骨料,烧结刚玉粉、活性氧化铝微粉和铝酸钙水泥(Secar 71)为基质,用电熔白刚玉粉替代基质中烧结刚玉粉,研究了电熔白刚玉加入量对RH炉浇注料1 600℃烧后体积密度、显气孔率、线变化、常温抗折强度、常温耐压强度以及抗热震性能的影响,并用SEM对试样进行显微结构分析。结果表明:随着电熔白刚玉粉加入量的增加,试样的体积密度、热震次数逐渐增加,显气孔率、线变化率逐渐减小,这与试样中生成的六铝酸钙量有关。当电熔白刚玉粉替代量为20%(w)时,试样的抗热震性最好。     

MgO加入量对刚玉尖晶石浇注料性能的影响

以致密电熔白刚玉、刚玉微粉、电熔白刚玉细粉、电熔镁砂细粉为原料,研究了5种不同加入量的镁砂对同配比刚玉尖晶石浇注料性能和理化指标的影响。实验结果表明:1.7%的MgO加入量的刚玉尖晶石浇注综合性能最佳,加入量超过7%后,材料的性能降低;2.MgO加入量的增加有利于提高110℃×24h烘干后刚玉尖晶石浇注料的致密度,体积密度逐渐增大,气孔率逐渐减小,并提高常温强度;3.随着MgO加入量的增加,1500℃×3h处理后刚玉尖晶石浇注料尖晶石化剧烈,材料体积膨胀大,结构疏松,材料的气孔率逐渐增大,体积密度和强度降低。     

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。     

脱硫石膏多元复配轻质砂浆的制备及性能研究

采用空心玻璃微珠轻质填料进行多元复配制备出脱硫石膏轻质砂浆。通过高倍偏光显微镜、扫描电镜(SEM)对空心玻璃微珠的结构进行了表征,并重点研究了脱硫石膏轻质砂浆的力学性能。结果表明:玻璃微珠明显降低了脱硫石膏的容重和体积密度,分别下降56%和55%。综合因素,在抗压强度、抗折强度合理降低的情况下,为完全满足技术要求,玻璃微珠最佳添加量为总重量的4%。