Al2O3-MA-SiC-C质浇注料的抗渣性能

以电熔白刚玉、镁铝尖晶石、SiC细粉、活性α-Al2O3微粉、球状沥青、Si粉、ρ-Al2O3、氧化硅微粉和铝酸钙水泥为原料制备了Al2O3-MA-SiC-C质浇注料。振动浇注成型后采用静态坩埚法测定了浇注料抗渣侵蚀性,利用X射线衍射、电子探针仪和能谱等手段分析了1500℃埋炭处理3h后试样的物相、显微结构和微区成分,以研究结合剂种类(ρ-Al2O3 氧化硅微粉和铝酸钙水泥 氧化硅微粉)、尖晶石和SiC的加入量对浇注料抗渣性能的影响。结果表明:采用ρ-Al2O3 氧化硅微粉结合的浇注料的抗渣性能明显高于采用铝酸钙水泥 氧化硅微粉结合的,这主要与其在高温下形成的物相有关;随着镁铝尖晶石加入量的增多,浇注料的抗渣性能总体上呈升高趋势;随着SiC加入量的增多,浇注料的抗渣性能显著提高,当SiC加入量(质量分数,下同)为25%时,浇注料的抗渣性能最好;加入过多的镁铝尖晶石和SiC对浇注料的抗渣性能不利,这主要同高温下材料中MgO-Al2O3-SiO2系低熔物的形成有关。     

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。     

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.     

矾土基电熔锆刚玉对钢包用Al2O3-MgO浇注料性能的影响

以特级矾土熟料(8～5 mm)、电熔亚白刚玉(5～3和3～1 mm)、电熔白刚玉(≤1 mm)为骨料,以白刚玉细粉(<0.088和<0.044 mm)、矾土基电熔锆刚玉(<0.088 mm)、电熔铝镁尖晶石(<0.044 mm)、电熔镁砂(<0.074 mm)、α-Al2O3微粉(≤5 μm)和SiO2微粉(≤3 μm)为基质,骨料与基质质量比为65∶35,固定锆刚玉与白刚玉粉总质量分数为16%不变,以矾土基电熔锆刚玉细粉等量替代白刚玉粉,研究了矾土基电熔锆刚玉粉质量分数(分别为0、4%、8%、12%和16%)对Al2O3-MgO浇注料物理性能及抗渣性的影响,并利用SEM和EDS对渣蚀后的试样进行显微结构及微区元素分析.结果表明:(1)矾土基电熔锆刚玉可以促进Al2O3-MgO浇注料的烧结,从而改善浇注料的常温物理性能;(2)矾土基电熔锆刚玉的引入对Al2O3-MgO浇注料的抗热震性影响不大;(3)矾土基电熔锆刚玉的引入对Al2O3-MgO浇注料的高温抗折强度和抗渣侵蚀性略有负面影响,这主要和矾土基电熔锆刚玉中的杂质在高温下生成液相有关.     

β-SiAlON加入量对刚玉基超低水泥浇注料流变性的影响

以矾土基电熔刚玉为骨料,电熔白刚玉粉、αAl2O3微粉、SiO2微粉、纯铝酸钙水泥和矾土基β-SiAlON为基质,固定骨料和基质的质量比为68∶32,水泥加入量(质量分数,下同)2%,SiO2微粉和Al2O3微粉总加入量为8%,分别用0、4%、6%、8%和10%的β-SiAlON替代刚玉细粉,加水混匀后制成刚玉基超低水泥浇注料。用浇注料流变仪研究了βSiAlON加入量对此浇注料流变性(包括扭矩、流动阻力和粘度)的影响,结果表明:随βSiAlON加入量的增加,在变化的剪切速率下,刚玉基浇注料的扭矩、剪切粘度和流动阻力增加,流变性变差,自流浇注所需加水量增加,流动性降低。综合考虑,合适的β-SiAlON加入量为4%～6%。     

刚玉质自流浇注料流变性和流动性的关系

以电熔白刚玉、SiO2微粉、α-Al2O3微粉、纯铝酸钙水泥和Alphabond为原料配制刚玉质自流浇注料,用全组分浇注料流变仪和L型流动性测试装置,研究了不同种类和加入量的微粉(加入SiO2微粉质量分数6%～8%或α-Al2O3微粉质量分数1%～4%)、1%～4%的结合剂(纯铝酸钙水泥或Alphabond)对自流浇注料流变性和流动性的影响。结果表明:(1)随着SiO2微粉和α-Al2O3微粉加入量的增加,刚玉质自流浇注料的剪切扭矩和相对塑性黏度下降;自流值随SiO2微粉加入量的增多而增大。(2)水泥加入量的变化对刚玉质自流浇注料流变性和流动性的影响很小;随Alphabond加入量的增加,剪切扭矩和相对塑性黏度显著增大,而自流值呈增大的趋势。(3)刚玉质自流浇注料的流变性与流动性之间存在一定的关系:相对塑性黏度与自流时间T30有较好的线性相关性,而与自流值无明显关联。     

α-Al2O3及亚白刚玉粉对镁质浇注料物理性能的影响

以高纯镁砂(8～5mm,5～3mm,3～1mm)和电熔镁砂(≤1 mm)为骨料,电熔镁砂细粉、α-Al2O3微粉、亚白刚玉粉、镁铝尖晶石细粉及uf-SiO2微粉为基质,按骨料:细粉=70:30进行配制镁质浇注料.实验中用5%、10%、15%、20%的α-Al2O3与亚白刚玉粉组成的混合物取代等量的镁砂细粉,研究了添加物对镁质浇注料物理性能的影响.     

SiO2微粉和Al2O3微粉加入量对莫来石-刚玉浇注料性能的影响

以莫来石M45(10～5mm,5～3mm)、电熔莫来石(3～1mm,≤1mm)作骨料,刚玉粉(≤0.074mm)、电熔莫来石粉(≤0.074mm)、纯铝酸钙水泥、Al2O3微粉(d50=2.11μm)和SiO2微粉(d50=1.07μm)作基质,制备了脱硫枪用莫来石-刚玉浇注料,并分别研究了SiO2微粉加入量(分别为2%、3%、4%、5%)和Al2O3微粉加入量(分别为2%、4%、6%)对浇注料体积密度、显气孔率、强度、烧后永久线变化率、抗热震性和抗渣性的影响。结果表明:仅加入SiO2微粉时,随着其加入量在2%～5%范围内增加,莫来石-刚玉浇注料的体积密度提高,显气孔率降低,强度增加,抗渣性变好,但抗热震性变差;在加入3%SiO2微粉的基础上再加入2%～6%的Al2O3微粉时,浇注料的各项性能随Al2O3微粉增加没有明显改善,但均比仅加入3%SiO2微粉时有明显改善。     

冲击板用镁质浇注料的组成对其性能的影响

以高纯镁砂、电熔镁砂、α-Al2O3微粉、亚白刚玉粉、镁铝尖晶石粉及SiO2微粉为原料,制备了冲击板用镁质浇注料。研究了添加MA尖晶石(质量分数分别为0、5%、8%、12%)及α-Al2O3微粉与亚白刚玉粉混合物(质量分数分别为5%、10%、15%、20%)对浇注料性能的影响。结果表明:(1)MA尖晶石添加量为8%时,经1550℃3h和1100℃3h烧后试样的抗折强度都比较高,两者强度比接近1,可判断材料的抗剥落性和抗热震性较好;固定MA尖晶石添加量为6%,α-Al2O3微粉与亚白刚玉粉混合物加入量在5%～10%范围内,试样高、中温烧后强度比更趋近1,具有更好的抗剥落性和抗热震性。(2)SEM分析显示了方镁石与MA尖晶石颗粒多呈直接结合,这有利于提高材料的高温强度。(3)添加的MA尖晶石作为晶核,能促进α-Al2O3微粉和亚白刚玉粉与MgO反应形成原位尖晶石,同时促进烧结和部分抑制MA尖晶石生成时过度的体积膨胀。     

电熔镁锆砂加入量对RH精炼炉用刚玉-尖晶石浇注料性能的影响

采用粒度为5～3 mm的电熔致密刚玉,3～1、≤1、≤0.074 mm的电熔白刚玉,1～0.044 mm的电熔富铝尖晶石等为主要原料,纯铝酸钙水泥、活性α-Al2O3微粉为结合剂,同时添加适量的微粉和高效复合减水剂,研究了电熔镁锆砂加入量(w)分别为0、2%、4%、6%、8%时对RH精炼炉用刚玉-尖晶石浇注料110、1 100和1 500℃处理后的抗折强度、耐压强度、线变化率,以及1 500℃处理后的耐磨性和1 600℃处理后的抗渣性能的影响。结果表明:1)加入2%(w)的电熔镁锆砂能明显提高浇注料的强度和耐磨性;2)随着镁锆砂含量的增加,线膨胀率明显增大,但电熔镁锆砂加入量为2%～4%(w)的浇注料体积稳定较好;3)加入电熔镁锆砂可以明显提高浇注料的抗渣渗透性,电熔镁锆砂加入量为2%(w)时,试样的抗渣渗透性最好。     

粒度组成对铝镁浇注料基质性能的影响

以电熔白刚玉细粉(≤0.088mm和≤0.047mm)、活性α-Al2O3微粉(d50=2.4μm)、电熔镁砂细粉(≤0.088mm)、CA-80水泥和SiO2微粉作为铝镁浇注料的基质部分,三聚磷酸钠为外加剂,加水共混后,振动成型为25mm×25mm×125mm的试样。自然养护24h后脱模,分别经110℃24h、1400℃3h和1600℃3h热处理。采用跳桌法研究粒度组成对基质浆体流动性的影响,按国标测量烧后试样的线变化率、显气孔率、体积密度和常温强度,并借助XRD、SEM和压汞仪研究粒度组成对基质常温物理性能和处理温度对基质中微孔孔径的影响。结果表明:(1)粒度组成对基质浆体流动性有较大影响,适当降低≤0.088mm白刚玉细粉含量能提高浆体流动性;α-Al2O3微粉的加入量为7.8%时浆体流动性最好。(2)随较细白刚玉细粉(≤0.047mm)含量的增加,1600℃处理后试样的线收缩增大;随α-Al2O3微粉加入量的增加,试样线收缩增大,试样的强度先增大后减小。(3)处理温度从1400℃升至1600℃时,试样内微孔孔径由2μm增大至3.5μm左右。     

铝酸钙水泥对刚玉基浇注料性能的影响

以电熔白刚玉颗粒及细粉为主要原料,α-Al2O3微粉、铝酸钙水泥以及Alphabond300为结合系统,研究了铝酸钙水泥加入量(质量分数分别为0、0.75%、2.25%和3.75%)对刚玉基浇注料性能的影响。结果表明:1)水泥的加入使浇注料基质的粘度增大,浇注料的流动性降低。2)随着水泥加入量的增加,110℃以及800℃处理后的冷、热态抗折强度均逐渐提高;1 100℃、1 400℃和1 600℃烧后的冷、热态强度均先降低后升高,其中水泥加入量(质量分数,下同)为0.75%时值最小。3)随着水泥含量的增加,浇注料抗热震性提高。4)少量水泥的加入使浇注料的抗渣性能降低,进一步增加水泥加入量,浇注料的抗渣性能逐步改善;在本试验范围内,水泥加入量为3.75%的浇注料和不含水泥的浇注料抗渣性能基本相当。     

矾土基电熔尖晶石对矾土基浇注料性能的影响

为了开发矾土基电熔尖晶石的应用,在矾土骨料、纯铝酸钙水泥、Al2O3微粉、SiO2微粉等原料加入量不变(分别为65%、4%、4%和1%)的条件下,变化矾土基电熔尖晶石的加入量(分别为0、6%、8%、10%和12%)和电熔白刚玉细粉的加入量,研究了矾土基电熔尖晶石对矾土基浇注料常温物理性能、热态抗折强度、抗热震性以及抗渣性的影响。结果表明,与不加矾土基电熔尖晶石的浇注料相比,尖晶石加入量为6%~12%时,浇注料的常温性能相差不大,但热态抗折强度及抗热震性均有所提高,抗渣性有很大改善。     

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%。     

低水泥刚玉浇注料的高温抗折强度研究

采用板状刚玉、电熔白刚玉、工业氧化铬微粉、α-Al2O3微粉、Secar71水泥、烧结尖晶石粉为原料,研究了水泥、α-Al2O3微粉、氧化铬微粉、尖晶石粉以及烧成温度对低水泥刚玉基浇注料高温抗折强度的影响。研究结果表明:烧成温度、水泥、尖晶石和α-Al2O3微粉对低水泥刚玉基浇注料的高温抗折强度影响较大。烧后膨胀越大,高温抗折强度越低;1700℃烧后试样的高温抗折强度高于1600℃烧后试样的高温抗折强度;控制加热永久线变化率,添加合适的水泥、α-Al2O3微粉和粒度细的尖晶石粉可以得到高温抗折强度高的试样。     

电熔锆刚玉对Al_2O_3-SiO_2系浇注料抗铅渣侵蚀性的影响

以特级高铝矾土(粒度为8～5、5～3、3～1和≤1 mm)为骨料,电熔棕刚玉粉(≤0.044 mm)、α-Al2O3微粉(≤5 μm)和SiO2微粉(≤1μm)为细粉,铝酸钙水泥(Secar 71)为结合剂制备了卡尔多炉直升烟道用Al2O3-SiO2系浇注料.用电熔锆刚玉粉(≤0.044 mm)部分替代棕刚玉粉,采用静态坩埚法(1 300℃5 h,空气气氛)研究了添加物电熔锆刚玉的加入量(质量分数分别为4%、8%、12%、16%)对Al2O3-SiO2系浇注料抗铅渣性的影响,对抗渣前后试样的显微结构进行了分析.结果表明:加入锆刚玉后,浇注料的抗铅渣性能得到明显改善,其适宜加入量为8%;显微结构分析表明,铅渣对Al2O3-SiO2系浇注料的侵蚀主要表现为铅渣中的PbO与Al2O3-SiO2系浇注料中的SiO2、CaO反应,生成硅酸铅或铅酸钙等低熔物而导致浇注料的损毁;而浇注料的添加物锆刚玉中的ZrO2未与PbO反应,从而使浇注料表现出良好的抗铅渣侵蚀性.     

Ti(C,N)对刚玉质浇注料性能的影响

骨料采用电熔白刚玉,基质采用白刚玉细粉、活性α-Al2O3微粉、SiO2微粉及Ti(C,N)微粉,按骨料与基质质量比为70:30,α-Al2O3微粉和Ti(C,N)微粉总质量分数固定为10%,制备了Ti(C,N)含量(质量分数)分别为0、5%和10%的三种刚玉质浇注料,对比了三种材料的常温物理性能、抗碱(K2O)性能及抗渣性能,并借助XRD和光学显微镜研究了材料的物相组成和显微结构。结果表明:加入Ti(C,N)后,刚玉质浇注料经1500℃3h热处理后强度显著增大,抗碱(K2O)性能及抗渣性能随Ti(C,N)加入量的增加而逐渐提高。其主要机理为:Ti(C,N)促进了材料的高温烧结,改善了材料的显微结构;同时Ti(C,N)化学稳定性优良,难于被熔渣润湿,材料基质中均匀分散的Ti(C,N)减弱了碱(K2O)及熔渣对刚玉质浇注料的渗透和侵蚀。     

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。     

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...     

电熔镁砂加入量对Al2O3-SiC-C浇注料性能的影响

以电熔棕刚玉颗粒(粒度为5~3 mm、3~1 mm,≤1 mm)、电熔白刚玉细粉(≤0.088 mm)、SiC颗粒(≤1 mm)和细粉(≤0.088 mm)、电熔镁砂细粉(≤0.088 mm)、活性α-Al2O3微粉、SiO2微粉、Si粉和球状沥青为主要原料,以纯铝酸钙水泥为结合剂,配制成电熔镁砂细粉加入量(质量分数)分别为0、3%、6%、9%、12%的出铁沟用Al2O3-SiC-C浇注料,经振动成型、养护、脱模、110℃24 h烘干后,分别于1 100℃3 h、1 450℃3 h热处理,测定处理后试样的体积密度、显气孔率、烧后线变化率、抗折强度、抗高炉渣侵蚀性和抗氧化性,并分析其物相组成和显微结构。结果表明:随着电熔镁砂加入量的增加,试样的显气孔率提高,体积密度、抗折强度和抗氧化性降低,抗渣性变化不大;1 450℃3 h处理后试样物相主要由3C-SiC、6H-SiC、刚玉、方镁石以及反应生成的尖晶石和莫来石组成,且随着电熔镁砂加入量的增加,尖晶石和莫来石的生成量也增加;在侵蚀面附近,刚玉颗粒边缘生成了厚度约80μm的尖晶石层。