骨料种类对铁水包用Al_(2) O_(3)-SiC-C砖性能的影响

骨料作为耐火材料的重要组成部分,决定着材料的各项性能。分别以粒度均为5~3、3~1和≤1 mm的高铝矾土、电熔棕刚玉、板状刚玉为骨料,以电熔白刚玉(≤0.045 mm)、SiC(≤0.075 mm)、活性α-Al_(2)O_(3)微粉(≤0.045 mm)和鳞片石墨(≤0.15 mm)等为基质,以热固性酚醛树脂为结合剂制备了Al_(2)O_(3)-SiC-C砖,研究了骨料种类(高铝矾土、电熔棕刚玉、板状刚玉)对Al_(2)O_(3)-SiC-C砖常温力学性能、高温力学性能和抗渣性能的影响。结果表明:以板状刚玉为骨料时,由于其较高的致密度和较低的杂质含量,使得Al_(2)O_(3)-SiC-C砖具有最优的高温力学性能和抗渣性能;以高铝矾土为骨料时,由于其较高的气孔率和杂质含量,导致试样高温力学性能和抗渣性最差。

烧成温度对菱镁矿尾矿合成镁橄榄石性能的影响

以菱镁矿尾矿和硅石为原料,采用固相烧结法合成陶粒支撑剂用镁橄榄石原料,不仅有利于菱镁矿尾矿的二次资源化利用,还可代替天然镁橄榄石作为陶粒支撑剂原料,为其制备原料提供新的方向。本文通过对物相组成、显微结构、常温物理性能等表征,探究了不同烧成温度对合成镁橄榄石性能的影响,同时横向对比了不同烧成温度下试样的酸溶解度。结果表明,当烧成温度为1 400~1 550℃、恒温时间为3 h时,试样中的主物相均为镁橄榄石;随着烧成温度的提高,镁橄榄石晶粒不断增大,提高了试样的常温物理性能与耐酸性能,但过高的烧成温度会导致试样中玻璃相含量的增加,影响其性能。当烧成温度为1 500℃时,试样常温力学性能达到最大值,酸溶解度最低。

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。

高铝质钒铁渣的性能研究及其在浇注料中的应用

为了合理利用钒铁渣,研究了高铝质钒铁渣的基本性能并以钒铁渣为骨料应用于高炉出铁沟Al_2O_3-SiC-C浇注料中,探讨了钒铁渣对该浇注料常温性能和抗渣侵蚀性的影响。结果表明:1)钒铁渣的主要物相为富铝尖晶石、铝酸钙和钙镁铝石,与高铝矾土GL-80原料相比,除MgO和CaO的含量不符之外,其他指标都满足且优于高铝矾土GL-80的,其价格低廉,热膨胀系数较小,可持续开发利用。2)将钒铁渣用于制备高炉出铁沟用Al_2O_3-SiC-C浇注料,对浇注料的体积密度、常温强度影响不大,抗渣侵蚀性有所改善,能满足生产和使用要求。因此,钒铁渣作为矾土的替代物具有一定的可行性。

不同防爆剂对刚玉-尖晶石浇注料性能的影响

为了改善刚玉-尖晶石浇注料的抗爆裂性,分别将金属铝粉、有机纤维、偶氮二甲酰胺和乳酸铝以及其复合后的防爆剂添加到刚玉-尖晶石浇注料中,探讨了其对浇注料物理性能和防爆裂性的影响。实验结果表明:在添加量适中的情况下,四种防爆剂均能改善刚玉-尖晶石浇注料的防爆裂性;相较而言,金属铝粉对改善浇注料防爆裂性的效果最好,偶氮二甲酰胺和有机纤维次之,乳酸铝较差;浇注料中复合加入复合防爆剂(0.06wt.%金属铝粉、0.03wt.%有机纤维和0.05wt.%乳酸铝)时,抗爆裂温度最高,约900℃,并且浇注料的物理性能有所改善。

二氧化硅源对氮化反应合成氧氮化硅的影响

以单质Si和不同的二氧化硅(Si O_2含量分别为99.999%的高纯石英玻璃、99.70%的分析纯二氧化硅、99.14%的工业石英、97.67%的微硅粉)为原料,于1460℃下高纯氮气中反应合成Si_2N_2O,用XRD、SEM和TEM等方法研究了合成产物的相组成和形貌特征。结果表明:不同的二氧化硅源高温氮化合成的试样中Si_2N_2O的含量均达到91%以上;合成的试样中Si_2N_2O的形貌均为柱状或片层状,合成试样中Si_2N_2O的各元素的原子比也接近Si_2N_2O的理论原子比。

尖晶石微粉对铝镁质干式捣打料性能的影响

为获得力学性能优良且膨胀适宜的铝镁质干式捣打料,以电熔白刚玉(5~3、3~1、≤1和≤0.074 mm)和电熔镁砂(≤1和≤0.074 mm)为主要原料制备铝镁质干式捣打料试样,研究了不同尖晶石微粉(MA90、MA70、MA66和MA60)对试样性能和显微结构的影响。结果表明:1)加入尖晶石微粉能够有效减少原位尖晶石生成过程中的膨胀,提高试样的力学性能;且加入MA90的效果优于其他种类的尖晶石。2)经1 600℃保温3 h热处理后,加入MA90的铝镁质干式捣打料试样的膨胀程度显著降低,结构更为致密,常温耐压强度大幅提升。

添加ZrO_2对镁钙砂抗水化性能的影响

以w(CaO)为55%的镁钙砂细粉为原料、ZrO_2为添加剂,在1550℃温度下烧结5h制备镁钙试样,研究了添加ZrO_2对镁钙试样物相组成、显微结构、烧结性能和抗水化性能的影响。结果表明,添加ZrO_2能促进镁钙材料的烧结,且随着ZrO_2加入量的增加,试样的体积密度逐渐增大,显气孔率减小,抗水化性能逐渐增强,这是由于ZrO_2的加入增大了Ca^(2+)的空位浓度,有利于Ca^(2+)的扩散,促进了镁钙试样的烧结致密化和试样中CaO晶粒的长大。此外,ZrO_2还可与游离态CaO反应生成不易水化的CaZrO_3,该反应发生在晶界等容易水化的部位,改变了镁钙试样的显微结构,又进一步提高了材料抗水化性能;当ZrO_2添加量超过5%后,试样的各项性能变化趋于平缓。综合考虑,该镁钙试样中ZrO_2的适宜添加量为5%。

钛铁渣制备含TiCN复合材料及其反应动力学

为了实现钛铁渣的有效利用,以钛铁渣、焦炭和SiO_(2)为原料通过碳热还原氮化法制备了含TiCN的复合材料,研究了工艺条件对反应产物的影响。TiCN的最佳合成条件为在流动氮气下经1400℃保温4 h,且焦炭加入量的增加可促进TiCN的生成。采用Kissinger法、Ozawa法和Coats-Redfern法研究了以钛铁渣为原料制备TiCN的反应非等温动力学。反应的最概然机制函数为G(α)=[-ln(1-α)]^(3),反应机制为随机成核和随后生长,反应级数n=3。反应的活化能E=115.34 kJ·moL^(-1),指前因子A=6.76×10^(47) min^(-1)。

结合剂的加入量对环保炮泥性能的影响

采用一种几乎不含有苯并[a]芘(Ba P)的环保型树脂作为炮泥的结合剂,通过物理和化学性能检测并结合X射线衍射和扫描电镜探究了结合剂加入量对炮泥各种性能的影响。随着结合剂加入量的增加,马夏值、体积密度(BD)、耐压强度(CCS)、高温抗折强度(HMOR)和抗渣侵蚀性能降低,而显气孔率(AP)却逐渐增加,这与结合剂中的成分随着温度的升高碳化挥发有密切关系,这也是炮泥试样线变化(LC)产生收缩的主要原因;但是,由于蓝晶石的分解及Al_2O_3和Si O_2原位莫来石的生成,弥补了碳化产生的收缩,对线变化率、显气孔率、体积密度和耐压强度有很大的影响。实验表明,结合剂加入量为17wt.%时对炮泥的各种性能有利。

TiO_(2)添加量对Al_(2)O_(3)-SiC-C质炮泥性能的影响

为了提高Al_(2)O_(3)-SiC-C质炮泥的性能,研究了TiO_(2)添加量(质量分数分别为0、1%、2%、3%、4%)对Al_(2)O_(3)-SiC-C质炮泥热处理后烧后线变化、致密度、常温强度、抗氧化性和抗渣性等性能的影响。结果表明:1)在1 100℃保温3 h热处理后,试样均发生收缩,其线收缩率随TiO_(2)的增多而增大;试样的致密度和常温强度也均随TiO_(2)的增多而增大。2)在1 450℃保温3 h热处理后,由于试样中莫来石的生成伴随体积膨胀,试样均发生膨胀,其线膨胀率随TiO_(2)的增多而增大;试样的致密度随TiO_(2)的增多而减小;试样的常温强度随TiO_(2)的增多呈先增大后减小的变化趋势,在TiO_(2)添加量为3%(w)时达到最大。3)添加TiO_(2)后,炮泥的抗氧化性和抗渣侵蚀性均略有改善。

SiO2微粉对水泥结合铝镁质喷补料性能的影响

为改善铝镁质喷补料的抗渣性能和抗热震性能,以板状刚玉、烧结镁砂、α-Al2O3微粉为主要原料,以铝酸钙水泥为结合剂,制备了铝镁质喷补料,研究了SiO2微粉添加量(质量分数分别为0、0.5%、1.0%、1.5%、2.0%)对其性能的影响。结果表明:1)SiO2微粉的加入可以减缓水泥和镁砂的水化速率。2)随SiO2微粉加入量的增加,喷补料的致密度、常温强度和抗渣性提高,但抗热震性能降低。3)综合考虑,SiO2微粉的合适加入量为1.5%~2%(w)。

SiO_(2)微粉对铝镁质喷补料基质流变行为的影响

以烧结板状刚玉、α-Al_(2)O_(3)微粉、水泥、电熔镁砂为原料制备铝镁质喷补料,加入质量分数分别为0、0.5%、1%、1.5%和2%的SiO_(2)微粉,探究其加入量对铝镁质喷补料常温性能及喷补料浆料(基质)的流变行为的影响。结果表明:1)铝镁质喷补料浆料的流变行为符合De-Kee流体方程,SiO_(2)微粉的加入降低了浆料的线性黏弹区范围;当SiO_(2)加入量为0.5%(w)时,流动状态下的浆料具有最低的屈服应力与黏度值,此时浆料具有最佳的泵送性能;在凝胶状态下,随着SiO_(2)微粉加入量增加,凝胶体储能模量G′增大,浆料弹性增大;2)在铝镁质喷补料中引入适量的SiO_(2)微粉可以改善浆料的流变行为,提高其流动性能及施工后致密化程度。

高炉用炮泥研究进展

鉴于高炉大型化的趋势,出铁口作为高炉工作环境最为恶劣的区域,服役于此的出铁口用耐火材料——炮泥受到了广泛的关注。本文对高炉出铁口用炮泥主要性能,包括其可塑性、抗侵蚀性以及烧结性能进行了介绍,并对近些年来炮泥研究的相关文献进行了总结,介绍了炮泥骨料、基质以及结合剂各部分的最新研究进展,在此基础上对炮泥未来的发展方向进行了展望。