以微孔刚玉-尖晶石骨料替代刚玉骨料制备刚玉-尖晶石浇注料

为提高钢包工作衬用刚玉-尖晶石浇注料的保温性能,以微孔刚玉-尖晶石骨料部分或全部替代同粒级的烧结刚玉骨料,制备了刚玉-尖晶石浇注料,对比研究了不同骨料对浇注料的体积密度、气孔率、力学强度、热导率、抗渣性等的影响。结果表明:采用微孔刚玉-尖晶石骨料部分或全部替代同粒级的烧结刚玉骨料制备的刚玉-尖晶石浇注料,其体积密度和热导率均明显降低,抗渣性能与传统烧结刚玉骨料制备的浇注料相当。将其用于钢包工作衬,有助于钢包减重,提高钢包保温性能。

氧化铝粉对微孔方镁石—镁铝尖晶石耐火骨料显微结构和性能的影响

以盐湖轻烧MgO粉和煅烧Al_(2)O_(3)粉为原料制备了4组微孔方镁石-镁铝尖晶石耐火骨料(镁铝尖晶石5 wt.%~20 wt.%),并采用XRD、SEM和压汞仪等研究了煅烧Al_(2)O_(3)粉添加量(3.7 wt.%,7.7 wt.%,12.1 wt.%和16.8 wt%)对其显微结构和性能的影响。煅烧Al_(2)O_(3)粉在骨料内部形成多孔状镁铝尖晶石颗粒,增加其添加量,可增大微孔骨料的显气孔率,降低体积密度。尽管多孔状镁铝尖晶石微颗粒与MgO微颗粒间存在微裂纹,降低了耐火骨料的抗折强度,但该多孔镁铝尖晶石微颗粒能够诱导微孔骨料中微裂纹产生偏转和裂纹分支,在经受热震冲击时,能改善微孔骨料的热震稳定性。当煅烧Al_(2)O_(3)粉的添加量为7.7wt.%时,微孔方镁石-镁铝尖晶石耐火骨料拥有最佳的综合性能,其体积密度为3.23 g/cm^(3),中位孔径为386.1 nm,抗折强度为45.2 MPa,800℃导热系数为10.5 W/(m·K),热震后抗折强度保持率最高(97.0%)。

采用微孔CA_6-MA骨料的Al_2O_3-CaO-MgO轻质浇注料的性能

以自合成的微孔CA6-MA颗粒(8～5、5～3、3～1 mm)为骨料,以速烧刚玉粉(≤0.074、≤0.043 mm)、α-Al2O3微粉、纯铝酸钙水泥为粉料,经配料、混练、振动成型、养护、烘干后,分别在1 000、1 200、1 400、1 600℃保温3 h热处理,检测热处理后试样的永久线变化、显气孔率、体积密度、常温抗折强度、常温耐压强度、热态抗折强度和热导率,并分析其显微结构。结果表明:1)试样在1 600℃热处理后的永久线变化为1.14%,1 600℃热处理后试样的显气孔率为59.84%,体积密度为1.51 g.cm-3,常温抗折强度为2.7 MPa,常温耐压强度为7.3 MPa,1 400℃的热态抗折强度为1.4 MPa,1 000℃的热导率为0.219 W.m-1.K-1;2)1 600℃热处理后试样基质中有大量片状CA6,骨料和基质之间结合很好。

低导热微孔刚玉骨料的湿法制备及其抗渣机制研究

为了制备轻质高强且耐渣蚀的工作衬耐火材料,首先以α-Al_2O_3微粉为主要原料,采用铝溶胶、淀粉为结合剂,通过湿磨法经1 780℃煅烧后制备了一种微孔刚玉骨料,其体积密度为3.05 g·cm^(-3),显气孔率为9.1%,闭口气孔率达12.3%,中位孔径为0.43μm,800℃下热导率为6.5 W·m^(-1)·K^(-1),较普通刚玉降低41.6%。然后采用浸泡法研究了微孔刚玉骨料的抗渣性能,并与普通刚玉骨料进行对比研究,以揭示微孔刚玉骨料的抗渣机制。结果表明:微孔刚玉骨料的抗渣性能明显优于普通刚玉骨料的。显微结构及能谱分析显示:在微孔刚玉骨料与熔渣反应界面形成了一层连续的隔离层,隔离层中主要为大量的CA_2及CA_6柱状晶体;而普通刚玉骨料与熔渣反应界面的柱状晶体分布则不连续,熔渣大量侵蚀或渗透进入骨料内部。其抗渣机制主要是微孔更有利于CA_2及CA_6柱状晶体成核、长大,由于微孔刚玉骨料孔径更为细小,在熔渣与骨料反应过程中熔渣达到饱和时,微孔刚玉及普通刚玉的临界溶解厚度分别为0.16及0.34μm;并且第二相熟化速率增大,微孔刚玉骨料的第二相熟化速率为普通刚玉的9.7倍。

微孔刚玉的制备及其对铝镁浇注料性能的影响

在采用多孔介质模型进行微孔骨料孔径数值模拟设计的基础上，分别以α-Al2O3微粉、工业Al2O3细粉、α—Al2O3微粉＋CaCO3细粉为原料，通过湿磨工艺分别制备了三种微孔刚玉骨料A1、A2、A3，并分别以平均孔径约O．6μm的Al和A3两种微孔刚玉为骨料制成轻质铝镁浇注料，与采用板状刚玉骨料制备的普通铝镁浇注料进行了性能对比。结果表明：1）以α-Al2O3微粉、工业Al2O3细粉等为主要原料，在1800℃以上烧结可获得体积密度为3．1～3．5g·cm^-1、显气孔率约5％、闭口气孔率为8％～13％的微孔刚玉骨料，其800℃的热导率比板状刚玉的小；2）与普通铝镁浇注料相比，两种轻质铝镁浇注料的显气孔率较大，体积密度较小，1500℃处理后的强度较高，线变化率较小，在600和800℃时的热导率明显较小；3）与普通铝镁浇注料相比，含A1骨料的铝镁浇注料渗透指数偏大，含A3骨料的铝镁浇注料的侵蚀指数稍大，但渗透指数小。

微孔镁尖晶石碳耐火材料的抗渣性能研究

以方镁石-尖晶石微孔陶瓷、电熔镁砂为骨料,以电熔镁砂细粉、鳞片石墨、金属铝粉为基质材料,以酚醛树脂为结合剂制备了含微孔陶瓷骨料的镁尖晶石碳试样。采用感应炉浸渍法对试样进行了抗渣试验,并对渣蚀后的试样进行了SEM和EDAX分析。结果发现:熔渣和熔钢冲刷是损毁的主要原因,熔损并不显著。显微结构分析表明,在侵蚀层和原质层之间可以发现MgO致密层的形成,MgO致密层的形成可抑制渣对试样进一步的侵蚀和渗透。渣对MgO颗粒的侵蚀主要是FeO和MnO等在方镁石中的固溶,导致MgO颗粒出现结构剥落;方镁石-尖晶石微孔陶瓷骨料的蚀损主要是尖晶石被渣中的CaO和SiO2所侵蚀,而渣对微孔骨料渗透并不严重。

轻量化耐火材料的研制与应用

基于“骨料微孔化、基质紧密化”的研究思路,采用显气孔率低、闭口气孔率高、热导率比普通耐火材料低20%~50%、抗渣性能与普通原料相当的具有微纳米尺度晶内气孔的微孔刚玉和矾土以及镁砂为原料,根据颗粒紧密堆积理论,对Dinger-Funk方程进行修正,建立轻量耐火材料基质堆积密度预测模型,制备了轻量铝镁浇注料。结果表明:此轻量铝镁浇注料不仅抗热震性好,热导率小,而且抗渣性能与普通铝镁浇注料相当。实际应用表明,采用微孔刚玉为骨料制备的钢包工作层用Al_(2)O_(3)-MgO质预制块使用寿命在同等条件下均优于现行材料。