HIsmelt工艺熔融还原炉用耐火材料的抗侵蚀性研究

为促进HIsmelt工艺的进一步发展和应用,根据HIsmelt工艺熔融还原炉(SRV)的特点,利用静态坩埚法对比研究了SRV渣在1 500℃下对铬刚玉砖、微孔刚玉-莫来石砖、刚玉-莫来石砖、刚玉-尖晶石砖的侵蚀。结果表明:1)铬刚玉砖抗SRV渣渗透侵蚀能力最强,因为FeO与铬刚玉砖中的Al_(2)O_(3)和Cr_(2)O_(3)反应生成高熔点物,抑制炉渣的渗透和侵蚀。2)微孔刚玉-莫来石砖中镁铝尖晶石与钙铝黄长石的生成在侵蚀层形成保护层,阻止SRV渣的渗透侵蚀,在3种无铬材料中,表现出最优的抗侵蚀性。3)刚玉-莫来石砖中由于大量钙长石的形成产生的缝隙造成渣的不断渗入,使得熔渣对砖的侵蚀较严重。4)刚玉-尖晶石砖中原位生成粒径小、活性高的尖晶石晶粒,能有效吸收熔渣中的铁离子形成镁铝铁复合尖晶石,阻挡SRV渣的侵蚀。

铬刚玉砖的性能与应用

以氧化铝 -氧化铬为主要原料生产的高性能铬刚玉砖 ,具有耐火度高、强度大、热震稳定性好、抗侵蚀能力强的特点 ,使用中耐冲刷 ,耐磨损 ,抗侵蚀 ,抗结构剥落 ,已在冶金、玻璃、炭黑。

狭缝式透气砖的研制与应用

采用高性能铬刚玉质浇注料 ,通过合理的狭缝设计 ,研制了狭缝式透气砖。该砖具有吹成率高、寿命长、安全可靠等优点 。

五种耐火材料的抗飞灰侵蚀对比试验

为探寻适合在飞灰熔融炉中使用的耐火材料,以提高飞灰熔融炉的使用寿命,采用静态坩埚法,对国内某公司飞灰熔融炉用熔铸锆刚玉砖AZS-41以及有望适用于飞灰熔融炉的高铬砖CRB-86、铬刚玉砖CRCB-30、刚玉砖CB-99和锆英石砖DZB-69进行了抗飞灰侵蚀对比试验,并对侵蚀后试样进行了SEM和EDS分析。结果表明:1)熔铸锆刚玉砖AZS-41因结构致密而具有优异的抗飞灰渗透性,但抗飞灰侵蚀性能差。2)高铬砖CRB-86抗飞灰渗透性较好,因其高含量Cr2O3的存在而具有优异的抗飞灰侵蚀性。3)铬刚玉砖CRCB-30抗飞灰渗透性较差,因高含量且易被飞灰侵蚀的Al2O3的存在而表现出很差的抗飞灰侵蚀性。4)刚玉砖CB-99因显气孔率高,且Al2O3易被飞灰侵蚀,其抗飞灰渗透性和抗飞灰侵蚀性均最差。5)致密锆英石砖DZB-69因结构致密而具有优异的抗飞灰渗透性;但因锆英石相被飞灰中的碱性成分分解以致产生剥落,因此具有较差的抗飞灰侵蚀性。

钢包用刚玉-尖晶石透气砖的研制与应用

研究了基质中MgO含量对以电熔刚玉、尖晶石为主要原料制成的刚玉 -尖晶石透气砖 (砖芯 )性能的影响 ,并比较了刚玉 -尖晶石砖与传统铬刚玉砖的性能。结果表明 :刚玉 -尖晶石砖热震稳定性优于铬刚玉砖 ,但其体积稳定性不如铬刚玉砖 ,生产中不易控制 ;工业试验表明 ,刚玉 -尖晶石透气砖 (砖芯和座砖 )优于传统铬刚玉透气砖。

三种渣对危废焚烧回转窑用镁尖晶石砖和铬刚玉砖的侵蚀试验

对镁尖晶石砖和铬刚玉砖两种回转窑常用耐火材料与3种不同碱度(分别为0.2、0.5、1.2)的渣在1500℃进行了抗渣试验,并采用SEM和EDS分析了抗渣前后试样的显微结构变化。结果表明:1)镁尖晶石砖的抗熔渣渗透性优于铬刚玉砖的,但抗熔渣侵蚀性不如铬刚玉砖的。2)镁尖晶石砖对高碱度渣表现出良好的抗渣性;铬刚玉砖的抗渣性具有普适性,渣的碱度对其抗渣性影响不大。

刚玉砖和铬刚玉砖的应用

刚玉砖及铬刚玉砖是石化行业造气炉和反应炉的关键耐火衬里材料。本文介绍了国产刚玉砖及铬刚玉砖的力学性能及其在石化行业气化炉和反应炉上的应用情况。结果表明 ,刚玉砖及铬刚玉砖主要理化性能和使用效果达到或超过同类引进产品 ,完全可以替代进口材料 。

供气元件在炼钢工艺中的应用

对炼钢生产的整个过程中使用的供气元件进行了全面介绍。由于使用条件不同 ,各工艺使用的供气元件的种类、结构、材质等也呈现不同的特点 :目前转炉底吹用透气砖多为镁炭质高压成型分段组合式透气砖 ,以满足高寿命要求 ;电炉底吹系统存在直接搅拌与间接搅拌两种形式 ;供气元件在钢包中的应用最广泛 ,为铬刚玉质和刚玉 -尖晶石质及非氧化物结合刚玉质狭缝型或芯板组装式透气砖。此外 ,供气元件在中间包、鱼雷罐车及连铸水口上的应用也日趋广泛 。

型砂的高温变形及破坏方式

采用控制应变速率的方法测试了不同型砂高温下的破坏方式,从而获得了型砂全程应力-应变曲线;根据其应力-应变曲线,分析归纳了塑性及脆性材料高温下的蠕变模型及在生产中的应用。

铝渣的烧结性能研究

以铬盐厂废弃的铝渣为原料,将其破碎,湿法球磨,烘干后以150 MPa压力压制成20 mm×10 mm的试样,然后经1 700℃煅烧3 h。按标准测定各试样的体积密度、显气孔率和吸水率。采用XRD检测煅烧前后铝渣中的物相组成;采用SEM观察试样的显微结构并结合能谱仪对微区成分进行分析。结果表明:经湿法球磨6 h后,铝渣的平均粒径由6.779μm降低到1.728μm,在1 700℃煅烧3 h可获得良好的烧结。烧结体主要物相为铬刚玉,其晶粒呈板片状结构,且晶粒间结合致密,部分晶粒已融合在一起,结合处的晶界已经消失,铬刚玉晶粒尺寸最大的可达15μm。

煤灰渣在Cr_2O_3-Al_2O_3-ZrO_2砖表面润湿与渗入行为的研究

将灰分(w)为6.81%,挥发分(w)为32.68%的煤制成煤灰后,压成圆柱形的煤灰柱放在Cr2O3(w)含量约为90%的Cr2O3-Al2O3-ZrO2砖上,再推入管式加热炉中,在Ar气氛下,通过升温试验(升温至1200℃)和保温试验(升温至1165℃保温20min),考察了煤灰渣在Cr2O3-Al2O3-ZrO2砖表面的润湿与渗入行为。结果表明无论是升温试验还是保温试验,煤灰柱的变化过程完全一致,都经历了变形、熔融和润湿等一系列的变化。对升温试验过程中煤灰柱变化的观察和照片的处理结果均表明煤灰柱在1100℃时局部凹进去形成不规则形状;在1165℃时煤灰完全熔化,煤灰柱变成半球形;在1180℃时接触角<90°,煤灰渣开始在Cr2O3-Al2O3-ZrO2砖表面发生润湿。对升温试验后的Cr2O3-Al2O3-ZrO2砖表面和渣表面的化学组成分析表明有大量Fe堆积在煤灰渣与Cr2O3-Al2O3-ZrO2砖表面接触处,而邻近处几乎没有发现Fe,可能是由于Fe与Cr2O3-Al2O3-ZrO2砖中的一些组分形成了某种晶相,使得Fe很难进入Cr2O3-Al2O3-ZrO2砖;接近煤灰渣的Cr2O3-Al2O3-ZrO2砖表面组成中出现了Ca,说明熔融灰渣中的Ca渗入Cr2O3-Al2O3-ZrO2砖;同时,煤灰渣中出现了Cr,表明在熔融灰渣渗入Cr2O3-Al2O3-ZrO2砖的同时,砖中的Cr也熔入了熔渣中。

再生铬刚玉骨料对刚玉-尖晶石浇注料性能及显微结构的影响

为研究再生铬刚玉在刚玉-尖晶石浇注料中应用的可能性,采用粒度为8~5、5~3、3~1和≤1 mm的电熔白刚玉,≤0. 074 mm的板状刚玉,≤1、≤0. 044 mm的电熔尖晶石等为主要原料,纯铝酸钙水泥为结合剂,同时添加适量的复合减水剂,按骨料与细粉质量比60∶40配料。研究了以多粒级再生电熔铬刚玉骨料逐步替代等粒级白刚玉骨料,其加入量(w)依次为15%、30%、45%和60%时,对刚玉-尖晶石浇注料110℃烘干和1 550℃处理后的抗折强度、耐压强度、加热永久线变化率,以及1 550℃处理后的高温抗折强度、抗热震性等的影响,并对部分试样进行显微结构分析。结果表明:1)与白刚玉骨料相比,再生铬刚玉骨料具有更低的显气孔率和更高的致密度,对浇注料的流动性有利; 2)再生铬刚玉骨料和白刚玉骨料在物相组成、分布以及热膨胀行为上的差异为通过骨料复配来优化浇注料的性能提供了依据,其中,再生铬刚玉和白刚玉加入量均为30%(w)时的等量复配模式有利于提高浇注料的高温强度,而再生铬刚玉加入量(w)为15%或45%的主副搭配型复配模式对改善浇注料抗热震性更为有益; 3)在加水量相同条件下,以再生铬刚玉骨料为主的浇注料经高温处理后生成的CA6的结晶形态更好。

铝铬渣对用后镁铬砖制备镁铬浇注料性能的影响

为实现用后镁铬砖的综合利用,本文以用后镁铬砖回收料为主要原料制备镁铬质耐火浇注料,研究了铁合金厂铝铬渣对用后镁铬砖制备镁铬质耐火浇注料体积密度、显气孔率、常温耐压强度、热震稳定性及抗渣性的影响。结果表明:铝铬渣对用后镁铬砖制备镁铬浇注料具有一定的促烧结作用,随着铝铬渣加入量增加,烧后试样常温耐压强度增大。随着浇注料结构中原位尖晶石量增加,试样显气孔率增大,体积密度减小。当铝铬渣加入量为10%时,试样的热震稳定性最好,热震前后试样的常温耐压强度保持率为93.8%,试样具有较好抗渣侵蚀性能,侵蚀层结构稳定均匀。

还原铝铬渣作为耐火原料取代白刚玉的可行性研究

为开发性能相当、成本低廉的白刚玉替代品,测试了还原铝铬渣的各项基本性能,并与电熔白刚玉的各项性能进行对比,同时还对比了还原铝铬渣和电熔白刚玉在Al_2O_3-SiC-C浇注料中的使用情况。结果表明:1)还原铝铬渣主成分为Al_2O_3,其含量达98%(w)以上,热导率为28.7 W·m^(-1)·K^(-1)(1 400℃),热膨胀系数为8.3×10^(-6)℃^(-1)(1 400℃),耐火度高,抗渣侵蚀性优异。2)还原铝铬渣除显气孔率略高外,其他各项性能均与电熔白刚玉的相当,基本确定其可作为耐火原料使用。3)将还原铝铬渣作为耐火原料替代电熔白刚玉应用于Al_2O_3-SiC-C浇注料后,试样常温、高温各项性能变化不大,对试样的物相无明显影响,满足作为耐火原料的使用要求。

大型合成氨装置及炉衬用耐火材料

介绍了引进的以天然气、渣油和煤为原料的大型合成氨装置的工艺原理、炉型选择和炉衬耐火材料。同时介绍了气化炉用各种耐火材料国产化的进展情况，以及耐火材料的损毁机理。

铬刚玉透气砖的研制

以烧结板状刚玉为主要原料,加入微粉和添加剂,制成狭缝式铬刚玉透气砖,结果表明,该砖理化指标和使用效果都较好,完全可以满足钢厂炼钢吹氩工艺要求。

危废焚烧炉渣对耐火材料侵蚀的试验研究

本研究选取铬刚玉、镁铬刚玉和烧结锆刚玉3种不同材质的耐火砖,在不同酸碱熔渣环境下进行侵蚀试验并探索侵蚀成因。结果表明,酸性熔渣环境下,铬刚玉砖抗侵蚀性能较好,镁铬刚玉砖侵蚀较为严重,烧结锆刚玉砖侵蚀明显;随温度升高、时间延长,铬刚玉砖的抗侵蚀性能最优,镁铬刚玉砖抗侵蚀性能、抗热膨胀性能均较差,烧结锆刚玉砖侵蚀最严重;中性熔渣环境下,铬刚玉砖抗侵蚀性能降低,侵蚀状况略微明显,镁铬刚玉砖侵蚀状况相对较好,液面线上方出现了一定程度的裂缝,烧结锆刚玉砖侵蚀速度较快,液面线处出现明显“凹槽”;碱性熔渣环境下,铬刚玉砖表面被侵蚀恶化明显,镁铬刚玉砖侵蚀状况不明显,烧结锆刚玉砖被侵蚀明显。对侵蚀成因进行分析发现,侵蚀是由焚烧炉渣原渣中含有的NaO非晶态矿物、结晶态石英和外加钙质氧化物与耐火材料中化学成分发生反应导致的,侵蚀速度与耐火材料化学成分有关。

大尺寸铬刚玉砖烧结中温度场和应力场的分析

为解决大尺寸铬刚玉砖在烧成过程中出现的黑芯和裂纹现象,测试了等静压成型的大尺寸铬刚玉砖坯高温状态下的性能指标,利用ANSYS软件对(300～500) mm×(150～600) mm×(75～400) mm的五种尺寸铬刚玉砖坯进行建模,计算了500、1 000、1 500℃三个温度点下坯体内部的温度场和应力场分布情况,以分析导致坯体烧成过程中开裂和黑芯的原因:坯体内外部温差过大,中心区烧成时间不足,导致大尺寸砖坯烧成过程中的黑芯现象;大尺寸坯体内应力较高,引起烧成内裂。根据建模结果及实际生产情况认为:在砖坯烧成过程中,砖坯内部温差控制在20℃以下,砖坯内外可到达相同的烧结状态;砖坯应力差应控制在4 MPa以下,可减少砖坯的开裂。

Al粉和Si粉对铬刚玉质材料显微结构的影响

以w(Al2O3)=99.48%的板状刚玉细粉和颗粒料(粒度为5～3、3～1和≤1 mm)、w(Al2O3)=99.15%的α-Al2O3微粉、w(Cr2O3)=99.62%的Cr2O3微粉为主要原料,研究了在氧化气氛下1 500℃保温3 h处理后Al粉(加入量(w)分别为3%、6%、9%、12%、15%)和Si粉(加入量(w)为3%)复合加入时对铬刚玉质材料显微结构的影响。结果表明:经过1 500℃保温3 h处理后,Al粉和Si粉的引入改变了材料的结构,使材料的边缘部位结构致密,中心部位结构疏松。在试样表层,Si氧化生成SiO2,SiO2与Al2O3反应生成莫来石,产生体积膨胀,封闭了材料表面的气孔;同时,Al粉原位反应生成了活性较大的Al2O3,并与Cr2O3反应生成铝铬固溶体,使材料烧结更致密,阻止了O2的进入,使材料内部缺氧,于是材料中心部位的Al、Si不能被氧化,Al把Cr2O3中的Cr置换出来,一部分Cr与Si生成金属间化合物Cr5Si3,另一部分则以单质Cr的形态存在于材料中。

铬精矿细粉添加量对铜冶炼炉用铝铬材料性能的影响

为了充分利用铝铬渣资源,并提高铜冶炼炉用铝铬材料的性能,以铝铬渣制备的铬刚玉、铬精矿细粉、部分稳定氧化锆微粉、Cr_2O_3粉和α-Al_2O_3微粉为主要原料,以磷酸二氢铝为结合剂,研究了铬精矿细粉添加量(加入质量分数分别为10%、15%、20%、25%和29%)对试样经1 600℃保温3 h烧后的显微结构、物相组成、常温性能及抗渣性能的影响。结果表明:随着铬精矿细粉加入量的增加,试样的致密度增大,常温力学性能呈现先增加后降低的趋势;铬精矿的加入增加了试样中的铬含量,从而提高了铝铬固溶体的含量,在炉衬和熔渣接触面上生成的高熔点铁铬尖晶石或铁铝尖晶石,黏附在炉衬上形成保护层,提高铬刚玉砖的抗渣性能。加入25%(w)铬精矿时,试样的综合性能最佳。