添加电熔MgO-ZrO_2共晶砂对低碳MgO-C砖性能的影响

在以电熔镁砂、鳞片石墨为原料、酚醛树脂为结合剂的低碳MgO-C砖中,分别添加10%,15%,20%的电熔MgO-ZrO2共晶砂替代镁砂,经200,1000,1500℃处理后,对材料的体积密度、显气孔率、耐压强度、线变化率、热膨胀率和抗氧化性进行了检测,并借助XRD研究了试样的物相组成和显微结构。结果表明,随着电熔MgO-ZrO2共晶砂加入量的增加,试样的体积密度逐渐增大,线变化率逐渐减小,耐压强度和抗氧化性均为先增大后减小,试样的热膨胀率逐渐减小,抗热震性得到提高。材料性能的变化主要与电熔MgO-ZrO2共晶砂的体积密度大、热膨胀系数小、氧化锆的相变、镁铝尖晶石和镁橄榄石等物相的生成相关。

电熔MgO-ZrO_2原料显微结构的研究

以轻烧氧化镁和锆英石为原料,采用电熔法制备了MgO-ZrO2合成料,利用扫描电子显微镜和能谱仪对材料的显微结构进行了分析,计算了材料中各物相的化学组成,探讨了其显微结构的形成过程.研究结果表明,在电熔过程中锆英石分解产生的S iO2在晶界的低钙区域中以2MgO.S iO2的形式存在,而在高钙区域将生成MgO.S iO2.CaO玻璃相.基体中的MgO和杂质中的CaO将进入ZrO2晶格中形成(MgO+CaO)ZrO2固溶体,该固溶体在降温过程中会析出MgO,并在其晶粒周围形成富镁的2MgO.S iO2相.

骨料种类对铁水包用Al_(2) O_(3)-SiC-C砖性能的影响

骨料作为耐火材料的重要组成部分,决定着材料的各项性能。分别以粒度均为5~3、3~1和≤1 mm的高铝矾土、电熔棕刚玉、板状刚玉为骨料,以电熔白刚玉(≤0.045 mm)、SiC(≤0.075 mm)、活性α-Al_(2)O_(3)微粉(≤0.045 mm)和鳞片石墨(≤0.15 mm)等为基质,以热固性酚醛树脂为结合剂制备了Al_(2)O_(3)-SiC-C砖,研究了骨料种类(高铝矾土、电熔棕刚玉、板状刚玉)对Al_(2)O_(3)-SiC-C砖常温力学性能、高温力学性能和抗渣性能的影响。结果表明:以板状刚玉为骨料时,由于其较高的致密度和较低的杂质含量,使得Al_(2)O_(3)-SiC-C砖具有最优的高温力学性能和抗渣性能;以高铝矾土为骨料时,由于其较高的气孔率和杂质含量,导致试样高温力学性能和抗渣性最差。

高稳定性介孔MgO-ZrO2纳米复合物对CO2吸附性能研究

用溶胶-凝胶法制备了介孔MgO-ZrO2纳米复合物,并通过XRD、氮吸附和CO2-TPD等手段表征了材料的结构特征和表面性质。XRD、氮吸附结果表明此纳米复合物具有典型的介孔结构,比表面积达183-212 m^2/g,并且有较好的热稳定性,在700℃以下介孔孔道不会坍塌。另一方面,这种纳米复合物表面具有适中的碱性,其碱性位与基体结合牢固,稳定性好。由于其具有发达的孔隙和适中的碱性,二氧化碳在其表面的吸附量达1.6 mmol/g,且经数次循环后材料的吸附性能无明显下降。

MgO-ZrO_2材料的抗侵蚀性能研究

研究了氧化锆和锆英石对镁质耐火材料抗渣性的影响。结果表明 :在氧化锆的加入量未达到某一临界值以前 ,镁质耐火材料的抗侵蚀性没有明显提高 ,因为加入的氧化锆量不足以形成阻挡渣渗透和侵蚀的二氧化锆富集层或锆酸钙富集层 ;当氧化锆的加入量超过一定量以后 ,镁质耐火材料的抗侵蚀性显著提高。锆英石的加入对提高镁质耐火材料抗侵蚀性的作用不明显 :加入量少时 ,渣渗透较严重 ;加入量多时 ,渣的渗透虽有所抑制 。

高稳定性介孔MgO-ZrO_2固体碱的制备及其高温CO_2吸附性能

以无机盐Zr(NO3)4与Mg(NO3)2为原料,聚氧乙烯-聚氧丙烯-聚氧乙烯嵌段型聚醚(P123)作模板剂,合成了纳米介孔MgO-ZrO2复合材料,并通过XRD、N2吸附-脱附、CO2-TPD、TG等方法对材料进行了表征。结果表明,合成的MgO-ZrO2具有介孔结构,比表面积较大;且材料在反复CO2吸附-脱附应用过程中,能够完全再生。此外,材料具有典型的固溶体结构,Mg2+进入四方相ZrO2晶格中并取代Zr4+,形成了一种特殊碱性位。这种碱性位与基体结合牢固,不易流失。考察了MgO-ZrO2材料在150℃高温下的CO2吸附性能,发现材料具有较高的吸附速率(0.084 mmol/(g.min))和吸附量(1.01 mmol/g),是一种可循环利用的吸附材料。

添加剂CaO和Y_2O_3对MgO-ZrO_2材料性能的影响

镁锆砖具有优异的高温性能和抗渣性能,但生产中会出现表面龟裂等外观缺陷,为解决MgO-ZrO2耐火材料在烧结时相变导致的龟裂,研究了CaO添加剂和烧结助剂Y2O3对MgO-ZrO2材料性能的影响。结果表明,在镁锆砖中添加的CaO首先和ZrO2发生反应,而不和MgO发生反应或固溶,添加的CaO没有起到强化镁锆砖的作用,反而由于存在高温时的扩散过程和化学反应之间的定态耦合,致使CaO和Y2O3会发生逆向扩散,在晶界处富集偏析,出现非化学热力学平衡态的稳定结构,使得镁锆砖的高温韧性变差,耐热震性能变差。

再结合MgO-ZrO_2复相材料的试验研究

以3～2mm、2～1mm、1～0.5mm、<0.5mm四个粒级的电熔镁砂颗粒,<0.074mm的电熔镁砂粉和<0.043mm的电熔共晶镁锆粉为原料,采用不同的电熔镁砂颗粒级配进行配料,以聚乙烯醇-木质素磺酸钙混合溶液为结合剂,以100MPa的压力成型为53mm×10mm×10mm的试样,分别在1550℃、1600℃、1650℃、1700℃、1750℃和1800℃保温2h煅烧。检测了烧成后试样的显气孔率、体积密度和常温抗折强度,并对烧后试样进行了抗水泥熟料侵蚀试验,同时对烧后试样和抗水泥熟料侵蚀后试样进行了SEM分析。结果表明:试样在1700℃保温2h煅烧后的烧结程度最高;粒度组成对试样的烧结程度影响较小;由于形成CaZrO3的体积膨胀效应以及冷却过程中C2S多晶转变的体积膨胀效应,抗水泥熟料侵蚀试验后试样的显气孔率增加,强度降低。

电熔镁砂加入量对Al_2O_3-SiC-C浇注料性能的影响

以电熔棕刚玉颗粒（粒度为5～3mm、3～1mm，≤1mm）、电熔白刚玉细粉（≤0．088mm）、SiC颗粒（≤1mm）和细粉（≤O．088mm）、电熔镁砂细粉（≤0．088mm）、活性α-Al2O3微粉、SiO2微粉、Si粉和球状沥青为主要原料，以纯铝酸钙水泥为结合剂，配制成电熔镁砂细粉加入量（质量分数）分别为0、3％、6％、9％、12％的出铁沟用Al2O3-SiC-C浇注料，经振动成型、养护、脱模、100℃24h烘干后，分别于1100℃3h、1450℃3h热处理，测定处理后试样的体积密度、显气孔率、烧后线变化率、抗折强度、抗高炉渣侵蚀性和抗氧化性，并分析其物相组成和显微结构。结果表明：随着电熔镁砂加入量的增加，试样的显气孔率提高，体积密度、抗折强度和抗氧化性降低，抗渣性变化不大；1450℃3h处理后试样物相主要由3C—SiC、6H—SiC、刚玉、方镁石以及反应生成的尖晶石和莫来石组成，且随着电熔镁砂加入量的增加，尖晶石和莫来石的生成量也增加；在侵蚀面附近，刚玉颗粒边缘生成了厚度约80μm的尖晶石层。

Cr_2O_3-Al_2O_3砖中不同组成Cr_2O_3-Al_2O_3电熔颗粒料的抗侵蚀研究

首先以不同比例的铬绿和氧化铝粉电熔制得Cr2O3质量分数分别为15%、40%、50%、60%、85%、99%的6种Cr2O3-Al2O3电熔颗粒料（其编号依次为CR15、CR40、CR50、CR60、CR85和CR99）,然后采用回转渣蚀法研究了此电熔颗粒料（4~1 mm）的抗侵蚀性。结果显示：电熔颗粒料的抗侵蚀性随Cr2O3含量的增加及颗粒尺寸的增大而增强;高Cr2O3含量的CR99、CR85颗粒料在渣面层被侵蚀,主要是渣中的FeO和Al2O3对颗粒料的侵蚀,FeO与骨料中的Cr2O3反应,首先形成（Fe,Cr）3O4尖晶石,再与其他物相反应形成了复合尖晶石,当FeO耗尽后,渗入到颗粒内的Al2O3开始和Cr2O3反应,在颗粒表面形成铝铬固溶体;CR60颗粒料在渣面层和渗透层都存在侵蚀,渗透层的侵蚀主要是CaO、SiO2对颗粒料中铝铬固溶体中Al2O3的熔蚀,形成钙长石、钙黄长石以及玻璃相;Cr2O3含量较低的CR50、CR40、CR15颗粒料在渗透层内的侵蚀机制和CR60颗粒料的相同。

电熔锆莫来石对Al_2O_3-Cr_2O_3耐火材料抗热震性能的影响

为研究添加电熔锆莫来石颗粒对Al_2O_3-Cr_2O_3耐火材料抗热震性能的影响,以电熔刚玉、电熔氧化铬、氧化铬绿和煅烧α-Al_2O_3粉等为主要原料,分别添加10%(w)的电熔锆莫来石颗粒和3%(w)的m-ZrO_2微粉,对试样进行水冷法抗热震试验、模拟开停车热震试验(2001 600℃)和常温物理性能检测,并重点研究了电熔锆莫来石颗粒对试样抗热震性能的影响机制。结果表明:添加电熔锆莫来石颗粒和m-ZrO_2微粉没有对烧后试样的常温物理性能和显微结构造成较大影响;添加电熔锆莫来石颗粒可以显著提高Al_2O_3-Cr_2O_3试样抗热震性能,效果与添加m-ZrO_2微粉试样的相同;电熔锆莫来石颗粒在烧成过程中析出的SiO_2相,增强了电熔锆莫来石颗粒与基质的结合程度,引导裂纹向电熔锆莫来石颗粒内部扩展,且电熔锆莫来石的共晶及多裂纹结构对裂纹的扩展起"分裂"和"吸收"等作用,从而使得添加电熔锆莫来石的试样获得优异的抗热震性能。

MgO-ZrO_2-CaO合成料抗水化性的研究

研究了MgO -ZrO2 -CaO合成料中ZrO2 含量、m(CaO) /m(ZrO2 )比、杂质等对合成料抗水化性的影响 ,并从不同方面对合成料的抗水化性进行了评价。试验表明 ,当合成料中存在游离CaO时 ,合成料会发生水化 ,且抗水化性随 m(CaO) /m(ZrO2 ) 比的增大而降低 ;当合成料中 m(CaO) /m(ZrO2 ) 比一定时 ,合成料抗水化性随ZrO2 含量的增加而降低 ;杂质的存在有利于合成料抗水化性的提高 ;当m(CaO) /m(ZrO2 )比≤1 .3时 ,合成料可用于浇注料 ,不易发生水化。

矾土基电熔锆刚玉对钢包用Al_2O_3-MgO浇注料性能的影响

以特级矾土熟料(8～5 mm)、电熔亚白刚玉(5～3和3～1 mm)、电熔白刚玉(≤1 mm)为骨料,以白刚玉细粉(<0.088和<0.044 mm)、矾土基电熔锆刚玉(<0.088 mm)、电熔铝镁尖晶石(<0.044 mm)、电熔镁砂(<0.074 mm)、α-Al2O3微粉(≤5μm)和SiO2微粉(≤3μm)为基质,骨料与基质质量比为65∶35,固定锆刚玉与白刚玉粉总质量分数为16%不变,以矾土基电熔锆刚玉细粉等量替代白刚玉粉,研究了矾土基电熔锆刚玉粉质量分数(分别为0、4%、8%、12%和16%)对Al2O3-MgO浇注料物理性能及抗渣性的影响,并利用SEM和EDS对渣蚀后的试样进行显微结构及微区元素分析。结果表明:(1)矾土基电熔锆刚玉可以促进Al2O3-MgO浇注料的烧结,从而改善浇注料的常温物理性能;(2)矾土基电熔锆刚玉的引入对Al2O3-MgO浇注料的抗热震性影响不大;(3)矾土基电熔锆刚玉的引入对Al2O3-MgO浇注料的高温抗折强度和抗渣侵蚀性略有负面影响,这主要和矾土基电熔锆刚玉中的杂质在高温下生成液相有关。

组成对MgO-ZrO_2-CaO系合成料结构与性能的影响

以脱硅锆、轻烧氧化镁、消石灰为原料 ,进行了MgO -ZrO2 -CaO系原料的合成 ,研究了化学组成 (包括ZrO2 含量、CaO ZrO2 比 ) ,烧成温度 ,杂质等对合成料性能和组织结构的影响。

矾土基电熔锆刚玉粒度对Al_2O_3-MgO浇注料性能的影响

研究了不同粒度的矾土基电熔锆刚玉对Al2O3-MgO浇注料常规物理性能、高温机械性能及抗渣性的影响。结果表明:矾土基电熔锆刚玉细粉(<0.074mm)或1～0mm颗粒的加入对Al2O3-MgO浇注料的常温性能和热震稳定性影响不大;而3～1mm锆刚玉颗粒的加入对浇注料的常温强度有负面影响,但明显提高了浇注料的抗热震性,浇注料的残余强度保持率显著提高。不同粒度矾土基锆刚玉的加入对浇注料的高温抗折强度和抗渣性能影响不大。

MgO-ZrO_2复合材料的烧结和热震稳定性

以烧结镁砂和单斜氧化锆粉为原料，进行了MgO-ZrO2复合材料的制备。通过XRD和SEM-EDS分析及显气孔率、体积密度、常温抗折强度、线膨胀系数和1100℃~室温水冷热震稳定性的测试，探讨了ZrO2的用量对MgO-ZrO2复合材料的烧结和热震稳定性的影响。结果表明：随着ZrO2用量的增加，复合材料试样的致密度和常温抗折强度呈现出先增大后减小的趋势，复合材料试样的热膨胀系数逐步减小，复合材料试样的热震稳定性呈现出先变好后变差的趋势；当ZrO2用量为30%时，MgO-ZrO2复合材料试样的烧结性能和热震稳定性最好。

Mg2SiO4前驱体对电熔MgO质耐火材料烧结性能及热震稳定性的影响

采用共沉淀法得到的Mg2SiO4前驱体作为结合剂,制备综合性能良好的电熔MgO质耐火材料。首先通过DSC-TG,XRD和SEM测试手段分别对Mg2SiO4前驱体的热分析、物相组成和微观结构进行表征,而后着重探究Mg2SiO4前驱体对电熔MgO质耐火材料烧结性能和热震稳定性的影响。结果表明:前驱体经1000℃煅烧后完全转化成晶粒发育完整的镁橄榄石;随着Mg2SiO4前驱体引入量的增加,试样经1550℃烧结后的体积密度、线收缩率、常温耐压强度均呈先增大后减小趋势;引入2wt.%Mg2SiO4前驱体的试样烧结后,其体积密度和耐压强度最大,分别为3.18g·cm^-3和243MPa,而且其水冷循环次数高达15次;镁橄榄石与方镁石颗粒间的协同作用有利于提高电熔MgO质耐火材料的热震稳定性。

MgO-ZrO_2-Al_2O_3耐火材料组分的研制

把烧结镁砂、细磨埃及锆英石砂和煅烧氧化铝材料的混合物在1550℃下烧成4h后,制备了硬质、致密和体积稳定的优质MgO-ZrO2-Al2O3耐火材料。烧成体的MgO量应该多一些,并要超过与全部来自脱锆的SiO2结合所需的量,从而形成镁橄榄石。所有氧化铝作为铝酸镁尖晶石,达到稳定的立方ZrO2形式。剩余的MgO以方镁石矿物形式存在。X-射线检测示出烧成体主要由不同比例的高耐火度和抗腐蚀晶相(镁橄榄石、立方氧化锆、方镁石和氧化铝尖晶石)组成。扫描电子显微镜研究结果示出构成晶相的其中一部分形成砖的全部基质,同时其它部分包围在方镁石的粗颗粒周围,保护它们从而抵抗腐蚀。这些工艺性能标示着这些耐火材料具有较强的抗渣和抗剥落性,良好的热负荷强度。发现这些性能不仅仅与晶相成分有关,而且与烧成体的微观结构有关。

共沉淀MgO(10.4mol%)-ZrO_2粉体中MgO的固溶度

研究了等温热处理的共沉淀MgO(10.4mol％)-ZrO2粉体的酸浸滤,并利用XRD和TEM表征了粉体的物相和晶粒尺寸.结果表明:在1450℃,MgO全部溶入ZrO2晶格,相应的相是四方和立方相;在1350-750℃,只有约2.2mol％MgO溶入ZrO2晶格,相应的相为四方相;750℃以下,溶入ZrO2晶格的MgO反而增加,在500℃时,固溶度为7.7mol％MgO,相应的相是立方相.其余的MgO分布在ZrO2晶粒的表面.