βSi_3N_4在含碳材料中转化为SiC的研究

以β-Si3N4及活性炭黑为原料,按照两者质量比为3: 1制成试样。在埋炭条件下,将试样分别在1480℃、1500℃、1550℃和1600℃保温3h热处理。利用SEM、EDS及XRD等检测方法,结合热力学分析,研究了高温状态下β- Si3N4在含碳耐火材料中的稳定性以及作为过渡相向碳化硅的转化。结果表明:在该试验条件下,β- Si3N4在含碳材料中将作为过渡相向SiC转化,明显的转化温度>1500℃, 1600℃仍存在较多未转化的氮化硅;氮化硅颗粒与炭黑的反应主要从接触面开始,然后向内逐步推进;β-Si3N4的粒度对其转化率影响较大。

日本开发以废塑料作含碳材料的技术

日本国内每年废塑料的废弃量在1000万t左右，其中约300万t被填埋处理，因此最终会找不到填埋场所。基于此因，日本最近加快开发以废塑料中所含的碳元素作为电炉用的含碳材料的技术。采用该技术后，每年能对约200万t被填埋处理的废塑料进行有效的循环再利用。这一技术已引起人们的关注。

日本开发以废塑料作含碳材料的技术

13本国内每年废塑料的废弃量在1000万t左右，其中约300万t被填埋处理，因此最终会找不到填埋场所。基于此因，13本最近加快开发利用废塑料中所含的碳元素作为电炉用的含碳材料的技术。采用该技术后，每年能对大约口200万t废塑料进行有效地循环再利用。这一技术已引起人们的关注。

德科学家发现一种硬度接近金钢石的不含碳材料

据有关媒体报道,德国科学家近日发现了一种硬度接近金刚石的不含碳材料。这一成果对于依赖于金刚石进行切割及钻孔的技术和工业有着重要影响。

含碳耐火材料用硼基抗氧化剂研究进展

含碳耐火材料具有优异的抗热震性及抗渣侵蚀性等性能,被广泛应用于炼钢系统的关键部位。但这些耐火材料中过高的碳含量会产生钢液增碳、能耗增大等问题。为了满足含碳耐火材料低碳化发展的要求,高效抗氧化剂的研发至关重要。因此,综述了含碳耐火材料抗氧化剂的作用机制及硼基抗氧化剂的研究进展,重点阐述了单相硼基抗氧化剂、复合硼基抗氧化剂的研发状况以及对含碳耐火材料性能的影响,并对其发展前景进行了展望。

钢液对连铸用含碳耐火材料的侵蚀作用研究

采用中频炉的实验室模拟试验(试验条件:钢液温度1600℃,浸入时间30min,气氛分别为空气和真空)和通过对用后耐火材料的显微结构分析,研究了钢液对3种连铸用含碳耐火材料(Al2O3-C、MgO-C和ZrO2-C)的侵蚀作用。结果表明,脱碳层的形成及钢液中夹杂物与脱碳层中耐火氧化物的反应是材料蚀损的主要原因。因此,在含碳耐火材料接触钢液的表面形成致密耐火层,能有效抑制钢液对连铸用含碳耐火材料的侵蚀。

半钢炼钢加块状含碳材料补充供热试验

本文介绍马钢二炼钢厂20t转炉添加块状含碳材料补充供热的试验情况,解决了半钢炼钢热源不足问题,从而使钢质量提高,废钢比增加及显著的经济效益。

BN对镁基含碳耐火材料性能的影响

以电熔镁砂细粉、用后镁碳砖细粉、α-Al2O3微粉和石墨为主要原料,以酚醛树脂为结合剂,以BN微粉为添加剂,经混炼、成型、热处理后制成镁基含碳耐火材料,重点研究了添加剂BN加入量(质量分数分别为0、0.5%、1.0%、1.5%、2.0%和2.5%)及煅烧温度(分别为1250℃、1375℃和1500℃)对烧后试样体积密度、显气孔率、常温耐压强度、烧后线变化率、抗氧化性、显微结构和矿物相组成的影响。结果表明:加入BN以及提高煅烧温度有利于提高烧后镁基含碳耐火材料的烧结性能。BN在高温条件下优先与环境中氧发生反应生成三氧化二硼,并与基质中电熔镁砂及用后镁碳砖中的氧化镁反应生成低熔点相硼酸镁,硼酸镁液相的生成是镁基含碳材料烧结性以及抗氧化性增强的主要原因。烧后试样主晶相为方镁石,次晶相为镁铝尖晶石。

几种钢包用含碳耐火材料对IF钢增碳的比较

通过感应炉试验分析了钢包渣线用3种碳含量不同的镁碳砖(C的质量分数分别为8.3%、15.5%和17.9%),钢包底用蜡石-碳化硅砖(C的质量分数为3.71%)以及实验室开发的MgO-Al2O3-SiC质钢包渣线浇注料(C的质量分数为4.07%)对IF钢增碳的影响,并对其增碳的机理进行了初步分析讨论。试验结果表明:渣线镁碳砖的碳含量越高,对IF钢造成的增碳量越大;包底蜡石-碳化硅砖对IF钢水的增碳量达到渣线镁碳砖的7.73倍;MgO-Al2O3-SiC质浇注料也对IF钢产生明显的增碳效果,不宜用作冶炼超低碳钢的钢包渣线材料。

含碳耐火材料的防氧化方法

结合含碳耐火材料的抗氧化要求,对添加抗氧化剂技术、表面浸渍抑制氧化法与抗氧化涂层技术及其作用机理进行了综合介绍,并在此基础上对含碳耐火材料防氧化技术的研究方向提出了一些见解。

含碳耐火材料的电化学侵蚀

为了说明碳或含碳耐火材料在熔渣-金属熔体交界处局部侵蚀的原因,测定了不同熔渣与碳及纯铁构成的高温电池:C|熔渣|Fe的电动势,其值在250至450mV。在这些高温电池中,碳电极皆为阳极(负极),Fe电极皆为阴极(正极)。发现当对此高温原电池外加一反电动势时,碳电极的侵蚀即被抑制。根据这些实验结果,认为含碳耐火材料在熔渣-金属交界处局部侵蚀的主要原因是由于电化学侵蚀机理造成的。文中还拟出了可能发生的电化学反应,并提出了抑制和减轻含碳耐火材料局部侵蚀的措施。

碳化硅添加剂对含碳钙锆复合耐火材料性能的影响

研究了碳化硅添加剂对含碳钙锆复合耐火材料抗氧化性能的影响·结果表明碳化硅添加剂通过如下两方面改善了耐火材料的抗氧化性:一方面碳化硅将气氛中的一氧化碳还原为碳,部分地补偿耐火材料中碳的氧化而提高了耐火材料的抗氧化性;另一方面,碳化硅添加剂通过改善耐火材料的显微结构而提高了耐火材料的抗氧化性·添加碳化硅能够明显地减少耐火材料中的大尺寸气孔,从而抑制环境中的氧气向耐火材料内部扩散·特别是在耐火材料表面形成致密的硅酸二钙(Ca2SiO4)保护层,能够显著地提高含碳钙锆复合耐火材料的抗氧化性·

含碳耐火材料的热扩散系数

为获得含碳耐火材料的基础热数据,利用激光脉冲法测试了7种连铸用含碳耐火材料的热扩散系数。结果表明:连铸用含碳耐火材料的热扩散系数随温度的变化呈指数降低,并满足关系式α=B+Aexp(-T/D)。含碳耐火材料热扩散系数与材料的组成和结构有关,石墨含量对热扩散系数影响最为显著,材料的热扩散系数随石墨含量的增加而增大;另外含碳耐火材料中氧化物的组成也会影响材料的热扩散系数。

含碳耐火材料酚醛树脂结合剂的研究现状与展望

含碳耐火材料不仅热导率较高,具有较好的抗热冲击性能,而且与熔渣不润湿,具有良好的抗侵蚀性能,因此大量生产并在冶金工业中广泛应用。酚醛树脂因具有与石墨润湿、残碳率高、环境友好、结合强度较高的特点而广泛用作含碳耐火材料结合剂。然而,酚醛树脂热解碳为脆性的非晶结构,不仅在应力作用下易脆性断裂,而且在高温下容易氧化。很多研究致力于酚醛树脂的化学改性。为提高酚醛热解碳的抗氧化性能或力学性能,提高酚醛树脂残碳率,通常添加过渡金属化合物、纳米碳、半导体陶瓷作为催化剂以提高热解碳的有序度,或者在其酚醛树脂热解碳基体中生成具有较高石墨化度的碳纳米管、碳纳米纤维以及Si C纳米线。

一维或二维结合相对含碳耐火材料强度和韧性的影响

含碳耐火材料在高温下会发生酚醛树脂结合剂炭化和氧化物的还原反应,从而生成含碳气相或亚稳态氧化物气相,通过高温原位催化技术,可有效实现这些气相成分沉积生长,促进一维或二维结合相的原位生成,从而显著改善含碳耐火材料特别是低碳材料的强度和韧性。研究发现:1)酚醛树脂在高温下可形成碳纳米管结构,其氧化峰值温度可从506℃提高到664.6℃;2)MgO-C耐火材料中可原位形成一维MgO晶须或MgAl_2O_4晶须,其常温抗折强度、常温耐压强度、断裂位移量和经1100℃■水冷热震循环2次后残余耐压强度分别提高66%、47%、13%和26%;3)Al_2O_3-C耐火材料中可原位形成二维片状β-SiAlON阵列结构,而二维阵列结合相的生成,可将材料强度提高60%以上,1100℃■水冷热震循环2次后残余耐压强度仅降低4.5MPa。可见,含碳耐火材料中一维或二维结合相的高温原位生成,可显著改善含碳耐火材料的综合物理性能,是耐火材料低碳化增强和增韧的发展方向。

用废弃含碳耐火材料合成方镁石-镁铝尖晶石复相材料

以废弃镁碳砖与废弃滑板为原料,分别按照n(MgO)/n(Al2O3)=1,2,3,4比例进行制样,通过1300℃、1400℃、1500℃保温2 h对试样进行煅烧。用X射线衍射仪、扫描电镜及X'Pert plus软件对热处理后试样的组成和结构进行表征。结果发现:以废弃镁碳砖与废弃滑板可以合成出方镁石-尖晶石复相材料,随着废弃镁碳砖引入量增加;试样体积密度降低,显气孔率增加,结构组成中方镁石逐渐增加。煅烧温度的增加促进方镁石与刚玉相形成镁铝尖晶石相。当n(MgO)/n(Al2O3)=3,煅烧温度1500℃时,经煅烧后形成方镁石-尖晶石复相结构中结晶相方镁石含量达到33%,镁铝尖晶石59%,方镁石-尖晶石相间由结晶度较差的玻璃相粘结。

含碳(或碳化硅)耐火材料热导率的测试

为了解决导电、高导热、易氧化的含碳(或碳化硅)耐火材料热导率难以测定的问题,在平行热线法的基础上通过对试样埋炭保护,在热线与试样之间作化学隔离和电绝缘处理,对仪器设备进行相应的改进等措施,建立了含碳(或碳化硅)耐火材料热导率测定方法,并对部分典型含碳耐火材料和含碳化硅耐火材料的热导率进行了实测。

含碳耐火材料防氧化涂料的实验研究

根据武钢钢包渣线含碳耐火材料实际烘烤条件下的氧化状况,结合国内外有关防氧化涂料的研究结果,分析了钢包渣线含碳耐火材料防氧化涂料的性能要求和防氧化机理。结合国内原材料供应状况,进行了防氧化涂料的配方设计和实验研究,在实验室实验条件下取得了防氧化效率72.56%的优良效果。

含碳耐火材料抗氧化涂料的现状与发展趋势

介绍了含碳耐火材料实际应用中氧化造成的危害,根据国内外对防止氧化表面涂层技术的研究状况,对涂料的防止氧化作用机理、性能要求与组成成分进行了分析。目前开发的抗氧化涂料品种较少,有必要在涂料品种与涂层的综合性能提高方面进一步开展工作。