水泥加入量对刚玉-尖晶石质钢包透气砖座砖性能的影响

以粒度6~3、3~1、≤1 mm的板状刚玉颗粒为骨料,粒度≤0.074 mm的板状刚玉和烧结尖晶石细粉为基质,活性α-Al2O3微粉、纯铝酸钙水泥为结合剂,聚丙烯纤维、偶氮甲酰胺、碳酸氢钠及聚丙烯纤维+碳酸氢钠为防爆剂,制备了刚玉-尖晶石质钢包透气砖座砖,研究了水泥加入量(质量分数分别为2%、4%、6%、8%和10%)对透气砖座砖常温性能、抗热震性和抗爆裂性能的影响。结果表明:随着水泥加入量的增加,110℃干燥后常温强度增加,1 560℃烧后常温强度、显气孔率和线变化率先增加后降低;水泥加入量6%(w)时试样的强度最低,显气孔率和线变化率最大,其常温性能最差;随着水泥加入量的增加,1 100℃水冷3次后试样的强度保持率增加,抗热震性能改善,水泥加入量为10%(w)时抗热震性最好;采用碳酸氢钠或碳酸氢钠+聚丙烯有机纤维复合的防爆剂试样的抗爆裂效果最好。研制的透气砖座砖在150 t转炉钢包上使用,寿命由原来的平均31次提高到平均36次。     

烧结尖晶石细粉加入量对刚玉-尖晶石浇注料性能的影响

为了改善刚玉-尖晶石浇注料的高温性能,以质量分数分别为10%的15~8 mm的白刚玉、58%的≤8 mm的白刚玉、5%的≤0.08 mm的白刚玉、14%的≤0.045 mm的白刚玉、9%的α-Al2O3微粉、4%的水泥制备了刚玉-尖晶石浇注料。在固定以5%(w)的≤0.048 mm的烧结尖晶石等量替代≤0.045 mm的白刚玉基础上,研究≤0.038 mm的烧结尖晶石等量替代≤0.045 mm的白刚玉的加入量(质量分数分别为1%、3%、5%和7%)对刚玉-尖晶石浇注料性能的影响。结果表明:烧结尖晶石细粉的添加可以改善材料的高温抗折强度和抗热震性能,并且在≤0.038 mm的烧结尖晶石细粉加入量为5%(w)时,试样的高温抗折强度最高,抗热震性最好。分析认为,刚玉在烧结尖晶石细粉中的固溶作用,对试样的高温性能影响较大。     

镁砂细粉加入量对轻骨料刚玉-尖晶石浇注料性能的影响

以轻质刚玉-尖晶石陶瓷颗粒为骨料,以白刚玉细粉、90尖晶石细粉、镁砂细粉、α-Al2O3微粉、SiO2微粉为基质料,在固定镁砂细粉和白刚玉细粉的总质量分数为17.5%的情况下,改变镁砂细粉的质量分数(分别为0、3.5%、6.5%、9.5%和12.5%),制备成5种轻骨料刚玉-尖晶石浇注料试样,经110、1100和1600℃热处理后,检测试样的常温物理性能,并分析试样的相组成和显微结构。结果表明:1)随着镁砂细粉加入量的增加,不同温度热处理后试样的显气孔率和体积密度的变化均不大;110℃热处理后试样的强度有增大的趋势,而1100和1600℃热处理后试样的强度则有减小的趋势;1100℃烧后试样的线膨胀率有增大的趋势,而1600℃烧后线膨胀率显著增大;试样基质的显微结构变疏松,平均孔径和孔隙率增大。2)当镁砂细粉加入量(w)为3.5%和6.5%时,试样的抗渣渗透性相对较强,而抗渣侵蚀性相对较差;当镁砂细粉加入量(w)增加到9.5%和12.5%时,试样的抗渣侵蚀性显著提高,而抗渣渗透性显著下降。     

刚玉细粉加入量对MgO-MA质耐火材料性能的影响

为提高方镁石-镁铝尖晶石(MgO-MA)质耐火材料的性能,分别以质量分数为0、1. 6%、3. 2%、4. 8%、6. 4%、9. 6%、12. 8%和16%的刚玉细粉替代基质中的镁砂细粉,借助热力学软件Factsage计算了不同刚玉细粉加入量对应的尖晶石理论生成量,通过XRD和SEM对试样的物相组成及微观结构进行分析,研究了刚玉细粉加入量对MgO-MA质耐火材料力学性能、抗热震性能和抗渣性能的影响。结果表明:当刚玉细粉加入量(w)为3. 2%时,在渣与试样界面处生成了致密的尖晶石保护层,对试样的抗渣性能有所改善;同时尖晶石生成过程中产生的体积膨胀,在一定程度上改善了试样的抗热震性能。当刚玉细粉加入量超过3. 2%(w)时,生成较多的尖晶石,使得试样产生较大的体积膨胀,力学性能开始下降;当加入量超过9. 6%(w),经1 600℃热处理后的试样有明显开裂,试样整体性能下降明显。     

尖晶石加入量对刚玉-尖晶石浇注料性能的影响

以板状刚玉、尖晶石、氧化铝微粉和纯铝酸钙水泥为原料,研究了尖晶石加入量(质量分数分别为0、3%、6%、9%、12%、15%、18%)对刚玉-尖晶石浇注料性能的影响。结果表明:随着尖晶石加入质量分数在0～18%范围内的增加,试样的高温抗折强度和抗渣性能均逐渐改善;试样的抗热震性呈先下降后上升趋势,以尖晶石加入质量分数为9%时最差;试样1 550℃3 h处理后的冷态强度呈先上升后下降的趋势,以尖晶石加入质量分数为9%时最大。     

尖晶石加入量对刚玉-尖晶石浇注料性能的影响

为了提高刚玉-尖晶石浇注料的高温体积稳定性和抗蠕变性,以尖晶石细粉分别替代刚玉浇注料中0、10%和21%(w)的刚玉细粉,研究了尖晶石加入量对浇注料体积稳定性、抗蠕变性和显微结构的影响。结果表明:1)尖晶石固溶氧化铝伴随的膨胀可部分抵消刚玉-尖晶石浇注料的烧结收缩,提高其体积稳定性。2)尖晶石与氧化铝之间的固溶反应有助于增强刚玉-尖晶石浇注料基质的结合程度,提高其抗蠕变性。3)尖晶石细粉加入量为21%(w)时浇注料的体积稳定性最优,尖晶石细粉加入量为10%(w)时浇注料的抗蠕变性最优。     

加入纳米碳酸钙对刚玉-尖晶石质浇注料性能的影响

以烧结刚玉为骨料,电熔白刚玉粉、电熔尖晶石粉、α-Al2O3微粉、纳米碳酸钙以及水合氧化铝为基质,研究了纳米碳酸钙加入量(质量分数分别为0.4％、0.8％、1.2％、1.6％、2.0％)对刚玉-尖晶石质浇注料经不同温度处理后抗折强度、抗热震性和抗渣性的影响.结果表明:加入的纳米碳酸钙在高温下分解,并原位生成铝酸钙系矿物,能明显提高浇注料在800～1400 ℃处理后的常温和热态抗折强度;加入纳米碳酸钙能明显提高浇注料的抗热震性能,对浇注料抗高碱度渣性能的影响较小,但明显降低了其抗低碱度渣的侵蚀性和渗透性.     

尖晶石种类和添加量对刚玉质透气座砖性能的影响

在以板状刚玉颗粒(10~5、5~3、3~1、≤1 mm)、板状刚玉细粉(≤0.074 mm)、氧化铝微粉、铝酸钙水泥等为原料,按骨料与基质质量比为70:30制备的纯刚玉质浇注料的基础上,分别采用w(Al2O3)≈88%的电熔富铝尖晶石细粉和w(Al2O3)≈72%的常规组成尖晶石细粉分别按3%、6%、9%的质量分数替代基础配方中的板状刚玉细粉制备了刚玉-尖晶石质浇注料,经110℃24 h、1 000℃3 h和1 650℃3 h处理后,研究了两种尖晶石细粉的添加量对浇注料常温物理性能、抗热震性和抗渣性能的影响。结果表明:1)随着富铝尖晶石细粉添加量的增加,110℃24 h和1 000℃3 h处理后试样的抗折强度和耐压强度均下降;添加常规组成尖晶石细粉的试样在相同温度下处理后抗折强度变化幅度不大,而耐压强度先略微上升后降低。2)随着两种尖晶石添加量的增加,1 650℃3 h处理后试样的体积密度先降低后上升,而线变化率先上升后下降。3)当两种尖晶石添加量(w)从3%增加至6%时试样经1 100℃水冷热震3次后的强度保持率增加幅度明显增大;试样的抗渣性随两种尖晶石添加量的增加均逐步改善。4)以富铝尖晶石添加量为9%(w)的配方制备的刚玉-尖晶石质透气座砖在国内某钢厂150 t钢包中使用,寿命较纯刚玉质的提高7~8炉,较添加常规组成尖晶石的提高4~5炉。     

锆刚玉加入对刚玉-尖晶石浇注料性能的影响

在刚玉-尖晶石浇注料的配比组成中分别加入ZrO2质量分数为28.46%和38.47%的两种电熔锆刚玉颗粒,研究了电熔锆刚玉颗粒的粒度(5～3、3～1和1～0.5 mm)、加入量(质量分数分别为3%、5%和8%)对刚玉-尖晶石浇注料的加热永久线变化率、烧后常温抗折强度、高温抗折强度及热震后弹性模量的影响,并观察了试样的显微结构。结果表明:1)试样的加热永久线变化率随锆刚玉粒度的增大而增大,随锆刚玉加入量的增多而增大,引入锆刚玉Z40的试样的加热永久线变化率基本上比引入锆刚玉Z25的大;2)烧后试样的常温抗折强度、高温抗折强度和弹性模量均以空白试样的为最大,均随锆刚玉粒度的减小而增大,随锆刚玉加入量的增多而减小;3)在刚玉尖晶石浇注料中适当加入锆刚玉而产生微裂纹,尽管降低了材料的强度和弹性模量,但对提高抗热震性有一定的积极作用。     

TiO2加入量对刚玉-尖晶石浇注料性能的影响

以板状刚玉为骨料,电熔白刚玉粉、电熔尖晶石粉、α-Al2O3微粉、纯铝酸钙水泥、金红石型TiO2为基质,按骨料、基质质量比为70:30配料,用金红石型TiO2替代≤0.044 mm电熔白刚玉细粉,其加入量(w)分别为0、2%、4%和6%,加水混匀后振动浇注成25 mm×25 mm×125 mm的试样,于室温下养护24 h后脱模,经110℃24 h烘干后,分别经1 100、1 300、1 500℃热处理3 h后,进行常温物理性能、热态抗折强度、抗热震性的研究,并利用SEM对部分试样在1 400℃下高温抗折强度试验后的断口形貌进行分析。结果表明:(1)1 300和1 500℃烧后试样基质中主要物相为刚玉、尖晶石、钛酸铝和六铝酸钙;随TiO2加入量的增加,TiO2与Al2O3反应生成的钛酸铝衍射峰强度逐渐增加。(2)加入TiO2对1 100和1 300℃烧后刚玉-尖晶石浇注料的显气孔率、体积密度和线变化率影响较小;但使1 500℃烧后浇注料的显气孔率降低,体积密度增加,体积变化从微膨胀到收缩。(3)加入2%TiO2可明显提高浇注料的常温强度,但加入量>4%时明显降低了浇注料的常温强度。(4)加入TiO2对浇注料的高...     

钢包底吹用刚玉-尖晶石透气砖

对钢包底吹用经振动成型并烧成后的刚玉-尖晶石透气砖的组成改变的研究结果进行了研究,引入富铝尖晶石[m（Al2O3）：m（MgO）=85：15]的刚玉-尖晶石透气砖的抗渣性比引入接近化学计量比的镁铝尖晶石的透气砖的抗渣性提高了2．5倍。该高级刚玉-尖晶石透气砖在乌克兰4家冶金公司使用,使用结果表明,透气砖的使用寿命显著提高。     

ZrO_2加入量对刚玉-尖晶石浇注料性能的影响

以板状刚玉颗粒(6～3、3～1和≤1 mm)为骨料,电熔白刚玉粉(≤0.088和≤0.044 mm)、电熔尖晶石细粉(≤0.044mm)、α-Al2O3微粉(≤5μm,d50=1.2μm)、纯铝酸钙水泥、单斜氧化锆(≤15μm,d50=6.2 μm)为基质,按骨料与基质质量比为70:30配料,基质中纯铝酸钙水泥的加入量(质量分数,下同)为3%、α-Al2O3微粉为6%、电熔尖晶石细粉为10%,用单斜氧化锆等量替代电熔白刚玉细粉,其加入量分别为0、2%、4%、6%和8%,加水混匀后振动浇注成25 mm×25 mm×125 mm的试样,于室温下养护24 h后脱模,经110℃24 h烘干后,分别经1 100、1 500、1 600℃热处理3 h.对各温度热处理后试样进行了常温物理性能、热态抗折强度、抗热震性能检测,并利用SEM对部分试样于1 400℃高温抗折强度试验后的断口形貌进行了分析.结果表明:(1)随ZrO2加入量的增加.刚玉-尖晶石浇注料于1 500和1 600℃处理后的常温抗折强度降低,显气孔率升高,故ZrO2的加入对材料的烧结性略有负面影响.(2)随zrO2加入量的增加,1 600℃处理后试样的热态抗折强度下降,但热态抗折强度在1 000℃以前变化较小,1 000℃以后明显降低.(3)ZrO2的加入改善了试样的抗热震性能,其质量分数为2%时,1 100℃水冷1次和3次后的强度保持率和残余强度最大.(4)本试验范围内ZrO2的最佳加入量为2%.     

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     

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。     

天然气反吹条件下刚玉-尖晶石质钢包透气砖损毁分析

为了探讨天然气反吹条件下刚玉-尖晶石质钢包透气砖不能正常吹通的原因,采用XRD、SEM及EDAX对用后透气砖的物相组成和显微结构进行分析,并结合热力学计算分析天然气的碳化反应以及天然气和透气砖组分之间的反应。结果表明:采用天然气反吹时CH4分解反应造成的碳沉积和扩散,CH4和尖晶石反应引起尖晶石中MgO还原-氧化循环造成的强度降低,以及由此引起的透气砖不同部位膨胀系数的不匹配导致透气砖在精炼时头部断裂,而头部断裂导致的狭缝错位是刚玉-尖晶石质透气砖不能正常吹通的直接原因。     

尖晶石对刚玉尖晶石质浇注料性能的影响

以烧结刚玉、活性氧化铝微粉、铝镁尖晶石、纯铝酸钙水泥为主要原料制备了刚玉尖晶石质浇注料,研究了添加不同粒度的尖晶石对刚玉尖晶石质浇注料流变性能、烧后永久线变化率、抗折强度、抗热震和抗渣侵蚀性等性能的影响.结果 表明,加入的尖晶石粒度越小,越有利于改善浇注料流变性,越有利于提高材料的烧结性能,降低材料的膨胀幅度,提高材料的强度.加入细小的甚至是微米级的尖晶石颗粒分散在基质中,隔离了材料中低融物相,提高了材料的抗渣侵蚀性能和抗热震性能.浇注料在钢包上的使用结果也表明,加入超细颗粒尖晶石有利于提高其使用寿命.     

大型精炼钢包用刚玉-尖晶石质透气砖的研制与使用

为满足大型精炼钢包对透气砖的要求,通过配方优化、高温烧成等技术手段,成功开发了性能和使用效果优于传统铬刚玉质透气砖的刚玉-尖晶石质透气砖。该透气砖以板状刚玉为颗粒料,以电熔白刚玉为细粉,并加入6%纯铝酸钙水泥、5%活性α-Al_2O_3微粉和8%尖晶石,另外加入适量氧化铬和减水剂,经振动成型、干燥后于1500℃保温3h以上烧成。该透气砖在大型精炼钢包上使用,取得了满意的使用效果。     

氧化铝细粉加入量对尖晶石低碳耐火材料性能的影响

为了改善整体塞棒棒头用尖晶石低碳耐火材料的高温使用性能,以粒度为1～0. 2、≤0. 074、≤0. 044mm的电熔尖晶石和粒度为0. 15 mm的鳞片石墨为主要原料,酚醛树脂为结合剂,经950和1 550℃保温3 h(埋碳)热处理制备了尖晶石低碳耐火材料。研究了氧化铝细粉加入质量分数分别为4%、8%、12%、16%对尖晶石低碳材料显气孔率、体积密度、常温抗折强度、高温抗折强度、线变化率和抗热震性的影响。结果表明:尖晶石低碳耐火材料中引入氧化铝细粉,经过1 550℃热处理后,氧化铝细粉和尖晶石能够充分固溶,形成第二结合相并产生一定的体积效应,对尖晶石低碳耐火材料性能产生影响。     

ZrO_2微粉加入量对刚玉-尖晶石浇注料性能的影响

为了进一步提高刚玉-尖晶石浇注料的高温使用性能,以粒度为6~3、3~1和≤1 mm的板状刚玉颗粒为骨料,d_(50)=10μm的尖晶石微粉、d_(50)=2.56μm的氧化铝微粉、≤0.044 mm的板状刚玉粉、d50=42.00μm的ZrO_2微粉为细粉,铝酸盐水泥为结合剂,按骨料与粉料质量比为68∶32进行配料,研究了ZrO_2微粉加入量(w)分别为0、3%、6%和9%时对刚玉-尖晶石浇注料常温物理性能、高温抗折强度和抗渣性能的影响,并结合XRD、SEM等对其物相和显微结构进行分析。结果表明:1)试样经1 600℃高温处理后,随着ZrO_2微粉加入量的增大,由于ZrO_2发生相变和生成CaZrO_3,使得线变化率和显气孔率增大,结构变得疏松,常温强度降低;2)ZrO_2的加入提高了试样的高温抗折强度,部分缘于生成Ca Zr O3使结构变得致密,部分缘于相变增韧;但随着ZrO_2微粉加入量增大,抗折强度又略有降低;3)ZrO_2的加入,提高了试样的抗渣性能,主要原因在于ZrO_2与钢渣中的CaO反应生成CaZrO_3,阻止了钢渣的进一步侵蚀与渗透。在本试验条件下,ZrO_2最佳引入量为3%(w)。     

电熔镁砂加入量对刚玉-尖晶石轻质隔热材料性能的影响

以α-Al2O3细粉(≤74μm)、α-Al2O3微粉(d50=2μm)为主要原料,加入5%(w)的ρ-Al2O3微粉(d50=5μm)为结合剂,外加0.3%(w)的发泡剂和2%(w)的六偏磷酸钠减水剂,在1 550℃3 h煅烧后原位制备了刚玉-尖晶石轻质隔热材料,研究了电熔镁砂加入质量分数(0、5%、10%和15%)对刚玉-尖晶石轻质隔热材料物理性能、热导率及显微结构的影响。结果表明:随着电熔镁砂加入量的增加,试样的体积密度逐渐减小,强度先减小后增大,烧后线变化和重烧线变化(1 550℃3 h)由收缩逐渐表现为膨胀,试样在300～900℃下的热导率均降低;通过发泡法制得的刚玉-尖晶石轻质隔热材料气孔分布均匀,呈球形,且随着电熔镁砂加入量的增加,试样的结构疏松,微孔数量增加,但其对大孔的影响较小。综合考虑试样的各项性能,认为电熔镁砂适合的加入质量分数为15%。