耐火材料的抗碱侵蚀性研究进展

碱侵蚀是高炉、回转窑、匣钵等高温装置重要部位损毁的主要原因,不同于熔渣导致的溶解侵蚀和物理冲刷导致的蚀损,碱侵蚀有着其特殊的作用机制。本文首先介绍了碱的物理性质并计算了其与耐火氧化物反应的吉布斯自由能和体积效应,以此为出发点综述了碱对典型高温装置关键部位的侵蚀过程及机制,并概述了碱性耐火材料、铝硅系耐火材料、非氧化物耐火材料、新型合成材料抗碱侵蚀的研究与应用新进展,同时对比了几种国内外抗碱侵蚀标准或方法,最后对耐火材料抗碱侵蚀性研究提出了几点建议。

烧结助剂对锆酸钙材料性能的影响

锆酸钙材料是一种具有潜在应用前景的高温合金熔炼用坩埚材料,以电熔锆酸钙(CaZrO_(3))为主原料,添加少量(加入质量分数为0.5%~2.0%)的TiO_(2)、Al_(2)O_(3)、La_(2)O_(3)、CeO_(2)、Y_(2)O_(3)粉体作为烧结助剂,在150 MPa下压制成?30 mm×7 mm的坯体,经1650℃保温3 h烧成。研究了烧结助剂种类及其加入量对锆酸钙材料烧结程度、物相组成及显微结构的影响。结果表明:1)添加2%(w)TiO_(2)时试样烧结性能最优,这是由于发生固溶反应促进了材料的烧结;2)Al_(2)O_(3)的加入量为1%(w)较适宜,由于产生液相促进了材料的烧结,烧后试样中平均晶粒尺寸为10~30μm;3)Y_(2)O_(3)的加入量为0.5%(w)较适宜,由于发生固溶反应促进了材料的烧结,烧后试样中平均晶粒尺寸为10~50μm。

南钢鱼雷罐炉衬保温优化及应用

为提高鱼雷罐保温效果,降低铁水温降,通过有限元软件ANSYS分析了鱼雷罐炉衬添加蛭石板作为保温层后的效果,并进行现场应用。结果表明:鱼雷罐增加一层蛭石板后,铁水温降可减少5.6℃;现场应用表明,炉衬结构优化后,锥段最高温度由307.1℃降低到242.9℃,节能效果明显。

添加 Al-TiO2复合粉对Al2O3-C 材料的影响

首先,以Al粉和钛白粉(Ti O2)为原料,分别采用凝胶注模法、普通混合法和振动球磨法制备成m(Al粉)∶m(Ti O2粉)=1∶3.5的Al-Ti O2复合粉,然后分别将这三种Al-Ti O2复合粉按5%(w)的比例引入Al2O3-C材料中,以120 MPa压力等静压成型为25 mm×25 mm×170 mm的试样,然后在埋炭(焦炭)条件下于1 300℃保温3 h热处理,研究了Al-Ti O2复合粉对Al2O3-C材料物理性能、抗热震性能和显微结构的影响。结果表明:在Al2O3-C材料中添加Al-Ti O2复合粉体能降低其显气孔率,提高其常温抗折强度和抗热震性,并以凝胶注模法制备的复合粉体的改善效果最明显;Al-Ti O2复合粉体在Al2O3-C材料中反应后生成内壁为致密陶瓷相的封闭孔洞;凝胶注模法制备的Al-Ti O2复合粉体中,Ti O2粉能更充分地包裹金属Al粉,防止Al粉与Al2O3-C材料中的C反应,减少Al4C3的生成。

连铸用浸入式水口防结瘤研究进展

介绍了水口结瘤产生的原因、结瘤物的形成过程、防止水口结瘤的方法,重点综述了电场对浸入式水口结瘤的影响,包括浸入式水口荷电的基础理论和测量、浸入式水口荷电初步研究、电场条件下钢液对耐火材料润湿行为的影响、电场对熔融金属中的氧化物夹杂的影响。基于流体力学、化学等因素对耐火材料材质、结构及夹杂物颗粒传递、黏附的影响规律,通过优化工艺条件、内壁复合防堵塞材料、创新浸入式水口结构、施加物理场等开展了较多的研究,使水口结瘤问题得到了一定程度的解决,但适用性不强、结瘤机制研究不深入等问题仍然很突出;利用电场调控防止浸入式水口结瘤堵塞作为一种新兴的防堵技术,虽然已在连铸现场试验中取得了一定的效果,但施加电场方式、电场参数及设备等工艺问题还需逐步完善,对夹杂物、浸入式水口材料在高温下的表面特性还需进一步深入研究。最后指出材料与外加电场结合将成为浸入式水口防堵塞技术的重要方向。

窑具应用现状及发展前景

窑具在高温窑炉中循环使用,用于支撑其运行或保护承烧制品的一类耐火材料,窑具的性能关系着窑炉的运行效率以及承烧制品的质量,其在卫生建材、功能陶瓷,粉体合成等领域应用广泛。传统铝硅质/碳化硅质窑具应用最为普遍,并面临居多问题:在循环服役过程中,反复的急热急冷导致其力学性能下降并最终损毁;窑具重量普遍高于甚至是数倍于承烧制品,在烧成过程中吸热造成能源浪费;随着5G通讯、锂离子电池等新兴产业的发展,传统的酸性材质窑具易与承烧的碱性制品发生反应,导致窑具损毁并污染承烧制品,同时用后窑具工作面含有Co2+(正极材料)等重金属离子,存在危害环境的风险。总结当前国内窑具的开发与应用现状,并得出今后窑具在以下几个方面需要持续开展的工作:(1)利用数值模拟计算服役时的热应力与机械应力分布,改善窑具抗热震性能。(2)开发低蓄热、高导热窑具,以适应高效,节能的窑炉工业发展趋势。(3)采用复合技术制备多层结构窑具,提高窑具表层材料反应惰性,实现抗热震性与抗侵蚀性的协同提升。

粉煤灰漂珠连铸水口保温层试验研究

以粉煤灰漂珠为主要组成材料,磷酸二氢铝作为结合剂,无机膨润土来提高材料的可塑性、悬浮性、附着性,并利用叶腊石高温膨胀效应以及高耐火性,制备出低固含量的高温耐火泥浆作为连铸水口保温层材料。通过检测不同叶蜡石含量保温材料的显气孔率、体积密度、耐压强度、线变化率、热导率等性能指标,以及对喷涂施工后的水口进行高温烘烤试验。结果表明,该保温层材料具有轻质环保的特点,具有在高于1000℃以上优于陶瓷纤维的热导性,强度高,与水口表面防氧化涂料结合性好,引入适量的叶腊石后保温层材料经1200℃高温烘烤后不开裂,可采用喷涂施工,养护方便,并且喷涂料不易变质,具有保质期长,环保等特点,因此是一种理想的水口纤维保温层的替代材料。

溶剂和催化剂对低碳Al2O3-C材料性能的影响

研究了不同溶剂(乙醇EA、乙二醇EG、糠醇FA和糠醛FF)对酚醛树脂(PF)炭化残炭率的影响,以及不同溶剂(EA、FA、FF)和催化剂硝酸镍对埋碳热处理后低碳Al2O3-C材料试样致密度、常温强度、高温强度、抗热震性的影响。结果表明:1)酚醛树脂在800和1200℃的炭化残炭率均按所用溶剂EA、EG、FA、FF的顺序增大。2)溶剂种类和是否添加硝酸镍,对800和1200℃埋碳热处理后低碳Al2O3-C试样的致密度均没有影响。3)硝酸镍添加情况相同时,使用EA的低碳Al2O3-C试样的常温抗折强度和高温抗折强度与使用FA的差别很小,使用FF的低碳Al2O3-C试样的常温抗折强度和高温抗折强度均显著大于使用EA和FA的;溶剂相同时,添加硝酸镍的低碳Al2O3-C试样的常温抗折强度和高温抗折强度均比未添加硝酸镍试样的大。4)硝酸镍添加情况相同时,低碳Al2O3-C试样的抗热震性按所用溶剂EA、FA、FF的顺序增大;溶剂相同时,添加硝酸镍试样的抗热震性比未添加硝酸镍试样的高。

南钢电弧炉炼钢烟尘沉降室用耐火材料抗侵蚀性研究

为了提高电弧炉炼钢沉降室耐火材料选材的科学性,使用南钢电弧炉炼钢沉降室烟尘,对南钢电弧炉炼钢烟尘沉降室在用的黏土砖以及拟用的氮化硅结合碳化硅砖和镁铬砖进行了静态坩埚法抗渣试验,结果表明:1)镁铬砖抗渣性能最好,氮化硅结合碳化硅砖次之,黏土砖最差。2)高温下,黏土砖中重要成分SiO2、Al2O3易与液态烟尘渣反应而溶解到渣中。液态烟尘渣对氮化硅结合碳化硅砖的润湿性较差,熔渣很难渗透到砖中;但氮化硅结合碳化硅砖在高温下容易发生氧化,氧化产物Si O2很容易与烟尘渣反应而溶解。液态烟尘渣虽然能渗透到镁铬砖中,但镁铬砖中主要成分方镁石和镁铬尖晶石不容易与烟尘渣发生反应。

气雾化制粉用小尺寸氧化锆质喷嘴的制备和性能研究

以电熔氧化钇稳定氧化锆和单斜氧化锆为主要原料,氧化钇为稳定剂,加入量分别为2%、4%和6%,采用热压铸工艺制备了小尺寸氧化锆喷嘴坯体,经脱脂后分别在1 650、1 700和1 750℃下保温5 h烧成,研究了烧成温度和氧化钇加入量对氧化锆小尺寸喷嘴性能的影响,并对比了所研制氧化锆质小尺寸喷嘴上线服役性能。结果表明,随着烧成温度和氧化钇含量的提高,试样的致密度和常温扛折强度也逐渐提高,结构更为致密,c-ZrO_(2)相含量增加,线膨胀率增大且氧化钇为6%的试样线膨胀率明显高于加入量为2%和4%的试样;稳定化利率过高和结构过于致密不利于氧化锆喷嘴的抗热震性能,氧化钇添加量为4%和1 700℃保温5h制备的氧化锆小尺寸喷嘴的综合性能最佳,上线服役性能最优。

高硅含量Si/SiC材料显微特征与力学性能研究

以α-SiC粉、炭黑、鳞片石墨和酚醛树脂为主要原料,采用等静压成型方式结合反应烧结工艺制备得到高硅含量的Si/SiC材料。基于颗粒级配原料,研究了不同碳源引入方式对Si/SiC材料的物相组成、微观形貌、主要物理性能的影响规律及调控机制。研究表明,经1700℃反应烧结后,高硅含量(不低于25%)的Si/SiC材料的物相主要为α-SiC、β-SiC和Si。在制备碳/碳化硅坯体时,石墨与酚醛树脂复合能使碳源更均匀地分散在坯体中,增加坯体的致密度;在反应烧结时,石墨和树脂残碳与硅反应产生的膨胀效应使多孔坯体孔径尺寸降低,优化游离Si的分布。含8%树脂和1%石墨的反应烧结得到的高硅含量Si/SiC材料的体积密度为2.97 g/cm^(3),常温摩擦系数为0.335,抗弯强度为206 MPa。