不烧滑板磨削加工用Fe-Ni-Cu-Sn金属基金刚石工具的制备与性能

Al_(2)O_(3)-C不烧滑板作为连铸功能耐火材料在炼钢领域中受到广泛应用,而金属结合剂金刚石工具在滑板磨削加工中起到关键作用。本工作通过热压烧结法制备Fe-Ni-Cu-Sn金属基胎体和Fe-Ni-Cu-Sn金属基金刚石工具,首先研究烧结温度、保温时间和烧结压力对金刚石工具胎体力学性能的影响,获得优化的胎体烧结工艺参数并为后续制备金刚石工具奠定基础;其次研究不同的金刚石磨料对金刚石工具力学性能及磨削不烧滑板性能的影响,通过研究金刚石的浓度、粒度、品级与加工工具磨削效率、寿命及锋利度的关系,从而得到磨削加工不烧滑板的金刚石工具中金刚石磨料的优化参数,通过SEM对金刚石工具表面胎体与金刚石磨料的结合状态、金刚石的磨损情况进行表征。实验结果表明:金刚石工具胎体的最佳烧结工艺参数是烧结温度、烧结压力和保温时间分别为785℃、170 MPa、240 s;金刚石工具中的金刚石磨料最优选择为金刚石浓度25%、粒度45/50、品级SMD35。

SiC聚合物前驱体和Zn粉复合对Al_(2)O_(3)-C不烧滑板材料性能的影响

为提高Al_(2)O_(3)-C不烧滑板材料的中低温强度,首先将质量比为1∶0.15∶2.7∶0.03的蔗糖、六水合硝酸镍、正硅酸乙酯、草酸水溶液依次添加至乙醇水溶液中,经110℃干燥18 h后得到SiC聚合物前驱体,然后以板状刚玉、α-Al_(2)O_(3)微粉、鳞片石墨为主要原料,复合添加SiC聚合物前驱体和Zn粉,在150 MPa下压制成150 mm×25 mm×25 mm的坯体试样,经180℃固化24 h后,在埋碳条件下经600、800、1000、1200和1400℃热处理3 h。研究了SiC聚合物前驱体和Zn粉复合添加对Al_(2)O_(3)-C材料性能的影响。结果表明:SiC聚合物前驱体和Zn粉的最佳添加量(w)分别为4.5%和1.5%,此时Al_(2)O_(3)-C材料综合性能最优。低温时Zn粉熔融,在材料体系中形成金属结合相;中温时SiC聚合物前驱体发生热解反应及Zn粉气化的催化作用,使体系形成SiC纤维结合相;二者共同作用,赋予Al_(2)O_(3)-C不烧滑板材料较高的中低温强度,克服了现有材料使用过程中因强度过低导致的失效问题。

有机硅树脂对不烧铝碳滑板中温性能的影响研究

通过在酚醛树脂中添加有机硅树脂作为复合结合剂,利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜和能谱仪对不烧铝碳滑板的物相、形貌和微区成分进行分析,研究了有机硅树脂的加入对不烧铝碳滑板中温性能的影响。研究结果表明:有机硅树脂能有效减小不烧铝碳滑板的体积密度与显气孔率波动,添加1%有机硅树脂时不烧铝碳滑板具有较好的综合性能;酚醛树脂在600℃时已基本脱氢碳化,有机硅树脂在600℃下仍具有较高的结合强度,可以有效防止不烧铝碳滑板中温强度低谷的出现;有机硅树脂可以促进不烧铝碳滑板在中温条件下晶须的生成,对不烧铝碳滑板的中温性能起积极作用。

金属Al-Si复合不烧铝碳滑板材料的热机械性能及显微结构

研究了金属Al-Si复合不烧铝碳滑板材料的热态抗折强度、弯曲应力-应变关系和抗热震性,并利用XRD、SEM和EDAX对其物相组成和显微结构进行了分析。结果表明:(1)材料的热态抗折强度很高,在1200～1400℃时达到50MPa以上;(2)材料从400℃开始到1400℃一直保持塑性状态,在1400℃仍没有进入粘滞流动阶段,只是在800℃以上变形量有所增加;(3)材料具有良好的抗热震性,在经受ΔT为1000～1200℃的一次热震后,其残余抗折强度均>30MPa,其抗折强度保持率仍为70%左右;(4)材料热机械性能优良的基本原因在于加入的金属Al和Si发生碳化和氮化等反应原位生成了非氧化物增强相,其显微结构特征从以碳结合为主转化为以非氧化物结合为主。

热处理温度对有机硅树脂结合不烧铝碳滑板性能的影响

以板状刚玉、石墨、Al粉、Si粉和B4C为主要原料,有机硅树脂作结合剂制备了不烧铝碳滑板试样.研究了在空气中先经240℃24 h预处理,然后分别于400℃、600℃、800℃、1000℃、1350℃和1450℃保温3 h处理后试样的烧结性能、物相组成和显微结构等变化规律.结果表明:热处理温度对有机硅树脂结合不烧铝碳滑板的性能、物相变化和显微结构影响显著.热处理温度为240～600℃时,有机硅树脂裂解产生质量损失,使试样内部结构松散,显气孔率显著增大,常温耐压强度较低;800～1000℃时,试样边缘部分B4C、Al、Si优先氧化,生成须状Al2O3和针状硼酸铝,有利于边缘骨料与基质结构紧密结合,同时,试样内部局部有柱状氮化物生成,相应的体积密度明显增加,显气孔率急剧下降,常温耐压强度达到最高值;温度＞1000℃,试样中石墨大量氧化而留下很多气孔,同时Al、Si等氧化反应加剧,试样质量增加和体积膨胀明显,体积密度下降,显气孔率上升,常温耐压强度有下降趋势.

碳源对不烧Al2O3-Al-C质滑板强度的影响

研究土状石墨、鳞片石墨、炭黑和高温沥青4种炭素材料对不烧Al2O3-Al-C质滑板热处理后强度的影响,借助X射线衍射仪、扫描电镜和能谱仪等分析了试样的物相变化和微观结构。结果表明,碳源的引入可以大幅提高不烧Al2O3-Al-C质滑板材料在1100℃下热处理后的常温抗折强度,但降低了其在1600℃下热处理后的抗折强度;不同种类碳源将对试样的抗折强度产生不同程度的影响,这主要与试样内部生成的物相种类、含量和形貌有关。

不烧粉煤灰微珠隔热砖的研究

利用自粉煤灰中分离提取的粒径>44μm、表观密度>1.0g·cm-3的厚壁空心微珠为主要原料,加入适量的高铝水泥和聚合铝为粘结剂生产的不烧粉煤灰微珠隔热砖,具有热导率低,加热永久线变化率低,抗热震性好等特点,完全可用作热工窑炉的隔热材料,降低了隔热制品的成本,进一步扩大了粉煤灰的应用领域。

不烧Al_2O_3-C质耐火材料在水蒸气中的抗氧化性能

对高炉炉身下部用不烧Ａｌ２Ｏ３－－质耐火材料在水蒸气环境下的抗氧化性能进行了详细的热力学分析和全面的氧化性能实验．根据实验结果，总结出其氧化规律，建立了不烧Ａｌ２Ｏ３－Ｃ质耐火材料的氧化动力学模型．此外，还对氧化前后试样的抗折强度进行了测定和比较．

石墨加入量对Al_2O_3-SiC-C不烧制品性能的影响

为了研究石墨加入量对Al_2O_3-SiC-C不烧制品性能的影响,以w(Al_2O_3)>95%、粒度3~1和≤1 mm的电熔棕刚玉,w(SiC)≥98.5%、粒度≤1和≤0.088 mm的碳化硅,w(C)≥95%、粒度为0.15 mm的石墨,以及Al粉、Si粉为主要原料,采用热固性酚醛树脂为结合剂,经高速混练15 min后,以150 MPa压力压制成坯体试样。将各坯体试样在60℃干燥6 h,然后在120℃干燥6 h,最后于180℃干燥12 h制备了Al_2O_3-SiC-C不烧制品。采用国家标准检测材料常温物理性能和高温力学性能,采用对比方法检测了材料的抗氧化性和抗侵蚀性。结果表明:1)当石墨加入量(w)由6%增加至18%时,试样的显气孔率、体积密度和常温力学性能均呈下降趋势;高温抗折强度先上升后下降,在石墨加入量(w)为9%时达最大值;2)随石墨加入量增加,抗热震性略有增加;3)石墨加入量为9%(w)时抗侵蚀性最佳,继续增加石墨加入量,抗侵蚀性下降;4)随着石墨加入量的增加,试样的抗氧化性能明显下降。

LF精炼炉用不烧镁钙砖的研制与使用

以合成镁钙砂、电熔镁砂为原料,以无水树脂做结合剂,添加适量的添加剂,研制出了LF精炼炉用不烧镁钙砖。在某钢厂90t LF精炼炉上使用,取得了较长的使用寿命和良好的冶金效果,满足了该钢厂精炼多种特殊钢的需要。

不烧铝炭砖在安钢2号高炉上的应用

长期以来,安钢高炉炉身砖衬一直采用粘土砖砌筑,其使用寿命一般不超过3年,成为影响高炉生产的一个限制环节,为扭转这种被动局面,决定于1991年11月利用2号高炉中修的机会,在其炉身中部最易遭受侵蚀的部位采用不烧铝炭砖砌筑。

不烧镁钙砖的抗精炼炉渣侵蚀性能

为了适应精炼钢包对镁钙材料日益增长的需求,通过感应炉抗渣实验研究了不同精炼渣系(CaO SiO2和CaO Al2O3)对不同组成的树脂结合不烧镁钙(MgO CaO)砖侵蚀的影响,并借助显微镜和电子探针对熔渣熔蚀、渗透进行了研究。结果表明:对于CaO SiO2渣,随着砖中CaO含量的增加,砖的抗渣蚀能力增强,而CaO Al2O3渣却恰好相反;无论对哪一种渣,熔渣的渗透深度都随着砖中CaO含量的增加而减小。

多次使用不烧铝碳水口的研制与应用

为提高钢包的周转速度与使用寿命,国内耐火材料生产企业研制生产了烧成A l2O3-ZrO2-C滑板,满足了炼钢企业多次使用滑板的要求。但因水口烧成成本太高,我们以铝钒土、白刚玉、莫来石、石墨等为主要原料,引入增强剂、复合防氧化剂后生产热震稳定性、耐侵蚀性、热态强度等高温性能优良的不烧铝碳水口,满足了50~200 t钢包多次使用的要求。

不烧低碳滑板中温性能研究

通过分析不烧低碳滑板中温性能较低产生的原因,在其他学者工作的基础上,尝试通过引入白炭黑、含碳树脂粉、聚甲基硅树脂等结合剂或添加剂,开展实验室工作,以改善不烧低碳滑板的中温强度较低导致使用风险增加的问题。通过试验和数据分析,采用复合树脂为结合剂,可使试样中温强度达到常温耐压强度水平,同时提高了试样的抗氧化性,较为明显地改善了不烧低碳滑板中温强度较低的状况。

二茂铁含量对不烧镁钙系耐火材料性能的影响

以人工合成镁钙砂、电熔镁砂为主原料,无水酚醛树脂作为结合剂,制备了不烧镁钙系试样。研究了二茂铁外加量(质量分数分别为0、0.5%、1%、1.5%)对试样性能的影响,并通过SEM和XRD分析了试样的显微结构和相组成。结果表明:1)经过200、1 650℃热处理后,试样的体积密度、常温耐压强度和抗水化时长随着二茂铁含量的增加呈先上升后下降的趋势,当二茂铁含量为1%(w)时,性能最佳;2) 1 650℃热处理后,二茂铁的引入可以在试样中形成铁酸钙,且有部分碳残留。

浸渍沥青对不烧铝碳质滑板性能的影响

以板状刚玉(3～1,≤1和≤0.044 mm)、活性α-Al2O3微粉(≤5μm)、鳞片石墨(≤0.154 mm)、铝粉(≤0.074 mm)和硅粉(≤0.044 mm)等为原料制成不烧铝碳滑板,并将部分滑板在温度240℃、真空度40 Pa、压力1.4 MPa条件下分别保压1、1.5、2和2.5 h进行浸渍中温沥青的处理,探讨了不烧滑板浸渍前后的性能变化。试验证明,浸渍沥青可以显著改善不烧铝碳质滑板的各种性能。浸渍后,不烧滑板的显气孔率可降至1%以下,体积密度和耐压强度增大;浸渍滑板的抗热震性明显优于未浸渍滑板;浸渍滑板的中低温强度和高温强度均高于未浸渍滑板。实际使用结果也说明浸渍滑板使用性能好于未浸渍滑板。不烧铝碳质滑板浸渍前后的性能改变主要是由于沥青通过浸渍进入滑板,改善了滑板内部结构,增强了碳结合。

高炉用不烧Al_2O_3-C质耐火材料在不同比例的CO-CO_2混合气氛中的抗氧化性能

研究分析了高炉炉身下部用不烧 Al2 O3- C质耐火材料在不同体积比的 CO- CO2 混合气氛中的抗氧化热力学性能。在热力学分析和大量实验的基础上 ,说明了其氧化机制、建立了不烧Al2 O3-

改性树脂对金属复合不烧Al_2O_3-C滑板性能的影响

以板状刚玉、α-Al2O3微粉、鳞片石墨、金属铝粉和硅粉为主要原料,外加质量分数4%的热固性酚醛树脂和改性树脂为结合剂,制备了金属复合不烧Al2O3-C滑板试样,并研究了改性树脂加入量(质量分数分别为0、1%、2%、3%)对试样于400～1 000℃埋炭(石墨)和空气条件下烧后性能的影响。结果表明:加入改性树脂可明显提高两种气氛烧后试样的中低温强度,但改性树脂对试样的抗氧化性略有负面影响。选取改性树脂加入质量分数为2%的配方所制备的不烧滑板在120 t钢包试用,取得了良好效果,与不加改性树脂的普通不烧滑板相比,平均连滑率从1.3次提高至2.2次。

Al-Mg合金加入量对低碳Al_2O_3-Al-C不烧滑板材料低温性能的影响

以板状刚玉、α-Al2O3微粉、石墨、Al粉、Al-Mg合金粉为原料,以酚醛树脂为结合剂,研究了铝镁合金的加入量对Al2O3-Al-C不烧滑板材料500-700℃埋碳和氧化气氛烧后抗折强度和抗氧化性能的影响。结果表明:Al-Mg合金加入量不宜超过6%;引入适量Al-Mg合金,500℃埋碳条件和氧化气氛烧后试样的常温抗折强度和抗氧化性均未改善,但600℃和700℃埋碳条件和氧化气氛烧后的常温抗折强度均提高;随温度升高,试样的常温抗折强度和抗氧化性均提高;试样常温强度和抗氧化性提高的原因在于:Al-Mg合金活性高,可保护树脂碳不被氧化,且Al-Mg合金有部分与CO反应生成MgO和Al2O3陶瓷相对材料起增强作用。