Ti(C,N)在炭砖中的原位形成及其对炭砖性能的影响

为了提升高导热炭砖的抗侵蚀性,以人造石墨(≤0.075、≤1 mm)、Si粉(≤0.045 mm)、Al粉(≤0.075mm)、活性Al2O3(2μm)为原料,酚醛树脂为结合剂,分别外加质量分数6%的TiO2、TiC微粉,经混料、成型,于1 200和1 400℃埋炭热处理后制备了高炉用炭砖试样,研究了TiO2、TiC微粉对试样的物相变化、微孔结构、热导率及抗铁水侵蚀等性能的影响。结果表明:经1 400℃埋炭热处理后,外加6%(w)TiO2试样原位生成了Ti(C,N)和TiN,而引入的TiC较为稳定,在热处理过程中未与其他组分发生反应,且外加6%(w)TiO2试样在SiC晶须的密集区生成了Ti(C,N),与其他试样相比,SiC晶须的量较多,长径比较大;外加6%(w)TiO2试样的平均孔径低于100 nm,小于1μm孔的孔容积率达90%,室温热导率达53.43 W·m-1·K-1;抗铁水侵蚀性试验显示,通过引入TiO2原位形成Ti(C,N)的炭砖试样,其抗铁水熔损性优于直接引入TiC的试样。

支持向量机算法对电锻煤基炭砖导热性能的优化及预报

导热系数是评价高炉炭砖性能的重要指标之一。本工作在传统电煅煤基炭砖的基础上,使用人造石墨逐步替换电锻煤细粉与骨料,系统研究了人造石墨引入量、焙烧温度等因素对炭砖导热性能的影响,并使用支持向量机回归建模分析算法建立了炭砖导热系数的数学模型。结果表明,人造石墨的加入有助于提升炭砖的导热系数,并降低导热性能的各向异性,但会影响炭砖的抗铁水溶蚀性能;由支持向量机建模分析得知,石墨含量与气孔直径对导热系数提高的影响较为明显;借助该建模方法获得了炭砖导热系数的预报拟合公式,该公式具有较高精度,可用于炭砖导热系数的优化与预报。

蓝晶石在炭砖中的原位分解及其对性能的影响

本文在炭砖中添加蓝晶石细粉,讨论了蓝晶石在炭砖中的反应过程及其对炭砖物相变化、显微结构与宏观性能的影响。结果表明,在高导热炭砖试样中添加蓝晶石,焙烧温度达到1300℃以上时发生莫来石化反应,其反应产物二氧化硅可与含碳组分发生碳化反应,有利于增加碳化硅晶须的生成量,改善试样微孔性能。

改进型炉缸炉底结构及炭砖的配置

采用有限元模拟方法,计算了不同耐火材料配置条件下炉缸炉底的温度场分布,提出了一种有别于散热型和隔热型的炉缸炉底结构——改进型炉缸炉底结构。在改进型炉缸炉底结构中,将炉底耐火材料导热系数由内至外从10 W/(m·K)逐步提升至40 W/(m·K),可在炉底工作面形成凝结层,保护炉底,从而延长炉底部位耐火材料的使用寿命。

耐火材料高温力学性能综合测定仪的研制及实验教学应用

为了开展耐火材料高温力学性能的综合性实验教学,提升耐火材料高温力学性能实验教学效果,通过集成不同加载和加热技术、设计开放炉体结构、开发友好测控系统,研制了耐火材料高温力学性能综合测定仪。该仪器加热速率高达200℃·min^(-1),最高试验温度达1800℃,可实现高温耐压强度、高温抗拉强度和高温抗扭强度等高温力学参数的一站式测定。实验教学应用表明:该设备以其教学过程可视化、结果展示形象化和功能集成化等特点,显著调动了学生动手实践和思考问题的积极性,强化了学生理论知识的理解与掌握,实验教学效果提升明显。

耐火材料温度-应力-应变关系测试装置

为了表征耐火材料的温度、应力、应变三者之间的关系,自制了一种能够在载荷高达20 MPa、温度高达1600℃、保温时间长达300 h条件下测试其温度、应力、应变三者之间关系的装置。介绍了该装置的结构、工作原理、能够实现的6种典型试验模式,并采用本装置对刚玉-莫来石砖、镁铁尖晶石砖和高铝砖进行了不同模式的试验测试。结果表明:与常规试验相比,可以测得耐火材料在高应力水平、循环加载、超长时间内的变形量,或受约束条件下的热应力等参数,为耐火材料的研究、质量控制和应用提供了有益的数据。

淬冷法研究PbO-SiO2二元系统相平衡实验设计

相图在冶金、化工等工业生产领域及矿物、化学与材料科学研究领域具有重要的指导意义,是解决一些实际问题不可或缺的工具。相平衡及相图是材料类专业的核心专业课程内容之一。在开展课堂理论教学过程中,同步开展相关的实验教学是加深学生对理论知识理解与掌握的重要途径之一,同时也有利于培养学生的工程实践能力。针对当前静态法研究相平衡实验教学存在的组成点单一所致的代表性差、样品量少引起的观察结果与相图时有不符及学生无动手操作机会等问题,本文尝试将传统相平衡实验教学项目设计成为从组成设计、样品制备到显微分析与物相鉴定的全流程设计性实验,为学生创造了多环节动手操作机会,激发了学生积极性,实验教学效果显著提升。

高炉炭砖孔结构与导热系数相关因素研究

针对目前我国炭砖在微孔化率和导热系数等指标与国外产品存在的差距,探讨了影响炭砖孔结构和热导性能的相关因素,提出了相应的改进措施,并将相关因素优化后应用到炭砖工业试验中,生产出了超微孔高热导炭砖,其性能指标与日本BC-8SR接近。