铝酸钙水泥结合莫来石-碳化硅浇注料的组成及性能

采用烧结莫来石、Secar71水泥及SiC为原料,制备了不同水泥和SiC含量的莫来石质浇注料,研究了浇注料的常温物理性能、热导率及热震稳定性,并借助XRD和EDS研究了材料的物相组成和显微结构。结果表明:随着水泥的加入,浇注料110℃24h显气孔率降低、抗折强度逐渐提高;1100℃3h和1400℃3h抗折强度呈现出先增大后逐渐减小的趋势,当水泥量为25%(质量分数,下同)时,浇注料的显气孔率最高,同时抗折强度达到最大值。随着水泥加入量的增多,浇注料的热震稳定性稍有降低,当水泥量超过25%后,浇注料的热震稳定性逐渐恢复;通过加入5%～10%的SiC,浇注料的热震稳定性明显改善。浇注料的性能同其物相组成及显微结构相关。

钢纤维对干熄焦炉牛腿用莫来石-碳化硅浇注料性能的影响

为延长干熄焦炉牛腿部位耐火材料的使用寿命,以莫来石、碳化硅为骨料,碳化硅粉、熔融石英粉、α-Al2O3粉和硅微粉为基质,铝酸钙水泥为结合系统,外加钢纤维制备了干熄焦炉牛腿用莫来石-碳化硅浇注料。研究了钢纤维种类(熔抽弯月型、剪切平直型、压痕波浪型、冷拔端勾型)和添加量(外加体积分数分别为0、1%、2%和3%)对该浇注料性能的影响,同时结合试样的载荷-位移曲线分析了浇注料中钢纤维的增韧机制。结果表明:1)表面粗糙的熔抽弯月型和与基体材料锚固作用强的冷拔端勾型钢纤维增强效果优于剪切平直型和压痕波浪型钢纤维;2)适量的钢纤维不仅对浇注料的力学性能,抗热震性和耐磨性能具有显著的提高,还能减缓裂纹的扩展,使其断裂能提高了49.0%,钢纤维合适的外加体积分数在2%以内;3)钢纤维与浇注料的界面粘结力和机械锚固力是钢纤维增强浇注料的关键因素。

锆英石加入量对莫来石-碳化硅浇注料性能的影响

采用烧结莫来石(5～3、3～1、≤0.088 mm)、碳化硅(3～1、1～0.5、≤0.5 mm)、锆英石细粉、SiO2微粉、Secar 71水泥和ρ-Al2O3细粉为主要原料,分别研究了锆英石加入量(w)为3%、6%、9%和12%时,对莫来石-碳化硅浇注料性能的影响。结果表明:1)随着锆英石加入量的增加,试样的线收缩率减小,体积密度变大,1 200℃热处理后强度稍有降低,1 500℃埋炭热处理后强度先增大后减小;2)加入锆英石并不能改善莫来石-碳化硅浇注料的抗热震性能;3)加入锆英石可以改善试样的耐磨性能,以质量分数6%为最好。

莫来石结合刚玉-碳化硅质浇注料的组成与性能

研究了莫来石结合刚玉 -碳化硅质浇注料的组成和性能的关系。借助SEM分析了浇注料的显微结构。掺入适当比例的氧化铝微粉和氧化硅微粉 ,有利于系统中二次莫来石的反应生成 ,可以改善浇注料的性能。

ρ-Al_(2)O_(3)复合铝酸钙水泥烧结助剂对多孔碳化硅陶瓷性能的影响

为了提高多孔碳化硅陶瓷的性能,以绿碳化硅为主原料,石墨为造孔剂,用铝酸钙水泥(CAC)和水合氧化铝(ρ-Al_(2)O_(3))配制成复合烧结助剂(ρ-Al_(2)O_(3)-CAC),经1450℃保温3 h,制备多孔碳化硅陶瓷。研究了ρ-Al_(2)O_(3)-CAC加入量(加入质量分数为2.5%~20%)对多孔碳化硅陶瓷物相组成、显微结构和性能的影响。结果表明:1)ρ-Al_(2)O_(3)-CAC能促进碳化硅的氧化,并与碳化硅氧化生成的SiO_(2)发生原位反应,形成玻璃-莫来石复相结合,同时还在结合相中引入气泡,气泡会随ρ-Al_(2)O_(3)-CAC加入量的增加而长大;2)当ρ-Al_(2)O_(3)-CAC的加入量为12.5%(w)时,制得的多孔碳化硅陶瓷综合性能最佳,其显气孔率为39.1%,室温弯曲强度为39.3 MPa,透气度为26.74 m^(3)·h^(-1)·kPa^(-1)·m^(-2),抗热震性最优。

不同种类莫来石对碳化硅质浇注料性能的影响

采用不同种类烧结莫来石、碳化硅、SiO2微粉、Secar71水泥和ρ-Al2O3为主要原料,制备了不同种类莫来石-碳化硅浇注料,研究了浇注料的常温物理性能、高温抗折强度、抗热震性能、耐磨性能和抗碱性能,并借助SEM和EDS进行了显微结构和微区能谱分析。结果表明:富SiO2玻璃相促进试样的烧结,使得加入M45试样的显气孔率最小,强度最大,加入M60试样的显气孔率最大,强度较小;加入M45试样的高温抗折强度、抗热震性能最差,加入M60试样的高温抗折强度、抗热震性能最好;随着莫来石中Al2O3含量的增加,试样的常温耐磨性能逐渐变好,抗碱性能逐渐变差。

添加微量碳化硅粉对刚玉-莫来石浇注料性能的影响

在铝酸钙水泥结合的普通刚玉-莫来石浇注料中添加质量分数分别为0、1%、3%和5%的Si C粉,研究了SiC粉加入量对刚玉-莫来石浇注料的需水量、显气孔率、烧后线变化率、常温抗折强度、常温耐压强度和高温抗折强度的影响。结果表明:随着Si C粉加入量的增加,刚玉-莫来石浇注料的需水量略有增大,烧后线收缩率减小,烧后试样的显气孔率减小,烧后试样的常温抗折强度、常温耐压强度和高温抗折强度提高。

碳化硅对莫来石-铝矾土浇注料力学性能的影响

以莫来石、铝矾土为主要原料,铝酸钙水泥为结合系统,分别研究了不同碳化硅含量经过不同热处理温度后对莫来石-铝矾土浇注料性能的影响。试样自然干燥24 h脱模后,再经110℃烘干24 h,在空气中分别于1000℃、1300℃和1500℃热处理3 h。检测各种温度热处理后试样的线变化率、抗折强度、耐压强度和耐磨性能。结果表明,当ω(碳化硅)=10%时,莫来石-铝矾土浇注料经过1000℃和1300℃热处理后的线收缩率出现最小值。由于热处理过程中形成的适量SiO2液相有助于浇注料表面防氧化薄膜的形成,提高了材料的抗氧化性能,防止碳化硅的进一步氧化,保护了碳化硅材料,增大了材料的强度。在本实验条件下,SiC加入量为ω(碳化硅)=10%时,浇注料的力学性能最好。

结合剂对氧化铝-碳化硅-碳质铁沟浇注料力学性能和显微结构的影响

分别以水泥、氧化镁-硅灰和硅溶胶三种结合剂制备了氧化铝-碳化硅-碳铁沟浇注料,借助相关测试标准和SEM、EDS、XRD等测试手段对比研究了三种浇注料的力学性能、显微结构和物相组成。研究结果表明:以水泥和硅溶胶结合的浇注料常温强度较大,以氧化镁-硅灰为结合剂的浇注料常温强度最小;硅溶胶为结合剂浇注料高温抗折强度最大,氧化镁-硅灰为结合剂最小。原因在于:尽管以水泥和硅溶胶为结合剂的浇注料在高温烧成时都生成莫来石,但以水泥结合试样中只是在基质中部分生成莫来石晶体,而以硅溶胶为结合剂试样由于硅溶胶分散性好,脱水后微粒活性更高,在试样中均匀生成了大量交错分布的莫来石晶体,且长径比更大,因此显著提高了高温抗折强度;以氧化镁-硅灰为结合剂的浇注料高温生成镁铝尖晶石、镁橄榄石和堇青石,由于镁铝尖晶石促进了碳化硅的氧化,使得结构疏松,强度降低。

硅溶胶结合刚玉-碳化硅质浇注料的特性分析及应用

以致密刚玉（粒径为5～8mm、3～5mm、1～3mm、及0．088—1mm）和碳化硅（粒径为3～5mm、1～3mm、及0．088～1mm）为骨料，以白刚玉粉（≤0．043mm，w（Al2O3）≥99．40％），活性α-Al2O3微粉（≤0．043mm，w（Al2O3）≥99．40％）及碳化硅粉（≤0．074mm，w（SiC）≥97．0％）为细粉；以硅溶胶为结合剂制备了刚玉-碳化硅质浇注料。该浇注料具有：（1）较高的中温和高温强度（经实验测试810℃×3h和1400℃×3h处理后该浇注料的抗折强度在10．0MPa、耐压强度在80．0MPa以上）；（2）良好的抗渣侵蚀性、抗热震稳定性（1100℃←→水冷抗热震循环测试〉100次）；（3）较适中的导热系数；（4）较好的高温施工性和可快速烘烤性，简化了干燥和烘烤工艺，缩短高炉的休风时间，提高高炉设备利用率。

硅溶胶结合刚玉-碳化硅质浇注料的性能及其热修补应用

为了提高出铁口耐火材料的应用性能,以致密刚玉和碳化硅为骨料,白刚玉粉、活性α-Al2O3微粉及碳化硅粉为细粉,硅溶胶为结合剂,研制了硅溶胶结合刚玉-碳化硅质浇注料。通过性能检测表明:该浇注料经中高温处理后具有较高的强度(经810℃3 h和1 400℃3 h处理后的抗折强度和耐压强度分别达到10.0和80.0MPa以上),良好的抗渣侵蚀性和抗热震性(烘干后70 mm×70 mm×70 mm样块经1 100℃水冷热震>100次);通过在高炉出铁口泥套处的成功热修补应用表明:该浇注料具有较好的高温施工性能和可快速烘烤性,有效地简化了干燥和烘烤工艺,缩短了高炉休风时间,从而提高高炉生产效率。

硼酸对焦宝石-碳化硅浇注料性能的影响

为了解决焦宝石-碳化硅浇注料在较高温度下工作时间的问题,将硼酸加入到浇注料中。通过分别对比浇注料在25℃、35℃时加入不同含量硼酸后浇注料的工作时间、硬化时间及耐压强度,从而确定不同温度下焦宝石-碳化硅浇注料中所添加硼酸的含量。结果表明,焦宝石-碳化硅浇注料在25℃工作时,不必添加硼酸;在35℃工作时,添加硼酸0.01%,可以延长浇注料的工作时间。

硅溶胶结合刚玉和刚玉-莫来石浇注料的性能研究

以电熔白刚玉、电熔莫来石、氧化铝微粉、二氧化硅微粉和硅溶胶为主要原料,制备了硅溶胶、二氧化硅微粉结合刚玉浇注料以及硅溶胶结合刚玉-莫来石浇注料,研究了不同温度处理后浇注料的常温性能、冷态和热态抗折强度以及弹性模量等性能,并进行了差热、X射线衍射和显微结构分析。研究结果表明:1)与二氧化硅微粉相比,硅溶胶能够显著提高浇注料800℃以下的抗折强度;硅溶胶结合和二氧化硅微粉结合的机制以及随温度变化的规律基本一致。2)高温下刚玉骨料中β-Al2O3分解产生的Na2O大部分进入液相,使液相中Na2O含量增加,不利于浇注料中原位生成莫来石,并降低材料的高温强度。3)莫来石加入到硅溶胶结合刚玉浇注料中,能显著降低浇注料的弹性模量,借助于高温下液相的传质作用,莫来石彼此连接形成网络,从而增加了浇注料的强度。

硅溶胶结合刚玉-莫来石浇注料的研制及应用

以电熔板状刚玉及莫来石为骨料,以白刚玉粉、-αA l2O3微粉及莫来石粉为细粉,研制了以硅溶胶为结合剂的刚玉-莫来石浇注料。该浇注料已成功应用于武钢铁厂风口处和烧结厂点火炉的炉顶及侧墙,有效地简化了干燥和烘烤工艺,缩短了炉衬的烘烤时间。

莫来石结合碳化硅浇注料的研制

对碳化硅含量在 70 %以上的莫来石结合碳化硅质浇注料进行了试验研究。结果表明 :该浇注料从常温到 150 0℃均有较高的强度 ,并且 150 0℃烧后表面不氧化 ,可在 150 0℃及 150

蓝晶石含量对轻质莫来石-刚玉浇注料显微结构与性能的影响

为了改善含球形莫来石轻骨料的轻质莫来石-刚玉浇注料的体积稳定性及抗热震性,以球形莫来石轻骨料(≤1、1~2和3~4 mm)、板状刚玉细粉(≤0.074 mm)、广西白泥(≤0.045 mm)、Secar 71水泥(≤0.088mm)和蓝晶石(≤0.5 mm)为主要原料,研究了蓝晶石含量(加入质量分数分别为0、4%、6%、8%、10%和12%)对轻质莫来石-刚玉浇注料显微结构与性能的影响。结果表明:经1 500℃热处理后,随着蓝晶石含量增加,试样由显著收缩变为显著膨胀,体积密度减小,显气孔率增大,常温强度降低;基质中小气孔含量(≤10μm)逐渐减小,大气孔孔径及含量逐渐增大;抗热震性先变好后变差。综合考虑各项性能,蓝晶石含量为6%(w)试样的综合性能最佳:体积密度为1.96 g·cm^(-3),显气孔率为37.1%,常温抗折强度为10.8 MPa,常温耐压强度为43.8 MPa,加热永久线变化率为0.07%,弹性模量保持率为42.9%,800℃热导率为0.60 W·(m·K)^(-1)。

ρ-Al2O3加入量对莫来石-刚玉浇注料性能的影响

以烧结莫来石(w(Al2O3)>45%)、电熔莫来石(w(Al2O3)>70%)、刚玉(w(Al2O3)>99%)、α-Al2O3微粉(w(Al2O3)>99.5%)、SiO2微粉(w(SiO2)>92%)、ρ-Al2O3微粉(w(Al2O3)>83.0%)等为主要原料,制备了莫来石-刚玉浇注料试样,经110℃24 h、1 000℃3 h和1 400℃3 h处理,研究了ρ-Al2O3加入量(w)分别为1%、2%、3%、4%和5%对莫来石-刚玉浇注料性能的影响。结果表明:随着ρ-Al2O3加入量的增加,莫来石-刚玉浇注料的体积密度下降,显气孔率增大,抗热震性和抗渣性逐渐变好。110℃24 h处理后强度逐渐增大;1 000℃和1 400℃处理后强度和永久线变化率则是先增加后减小,当ρ-Al2O3加入量为2%时达最大;试样的高温抗折强度先增加后减小,以ρ-Al2O3加入量为3%时最大。

SiO_2微粉和Al_2O_3微粉加入量对莫来石-刚玉浇注料性能的影响

以莫来石M45(10～5mm,5～3mm)、电熔莫来石(3～1mm,≤1mm)作骨料,刚玉粉(≤0.074mm)、电熔莫来石粉(≤0.074mm)、纯铝酸钙水泥、Al2O3微粉(d50=2.11μm)和SiO2微粉(d50=1.07μm)作基质,制备了脱硫枪用莫来石-刚玉浇注料,并分别研究了SiO2微粉加入量(分别为2%、3%、4%、5%)和Al2O3微粉加入量(分别为2%、4%、6%)对浇注料体积密度、显气孔率、强度、烧后永久线变化率、抗热震性和抗渣性的影响。结果表明:仅加入SiO2微粉时,随着其加入量在2%～5%范围内增加,莫来石-刚玉浇注料的体积密度提高,显气孔率降低,强度增加,抗渣性变好,但抗热震性变差;在加入3%SiO2微粉的基础上再加入2%～6%的Al2O3微粉时,浇注料的各项性能随Al2O3微粉增加没有明显改善,但均比仅加入3%SiO2微粉时有明显改善。

点火炉用硅溶胶结合刚玉-莫来石浇注料的性能及应用

以致密刚玉、莫来石为骨料,以白刚玉粉、α-Al2O3微粉及莫来石粉为细粉,研制了点火炉用硅溶胶结合刚玉-莫来石浇注料,并在武汉钢铁集团烧结厂点火炉改造中与水泥结合刚玉-莫来石浇注料进行了实际应用对比。结果表明:1)硅溶胶结合刚玉-莫来石浇注料中温处理后的强度、体积稳定性、抗热震性、抗CO侵蚀均优于水泥结合浇注料的。2)硅溶胶结合刚玉-莫来石浇注料的一次性施工厚度大,可快速烘烤,能有效缩短点火炉改造时间;而且能有效降低因衬体开裂,使煤气、热风窜漏而导致的炉顶温度升高,同时使炉衬挂渣、剥落的现象减轻,从而有望提高炉衬的使用寿命。

干熄焦炉用原位生成AlN晶须增强莫来石-碳化硅质耐火材料

为了提高干熄焦炉斜道支柱用耐火材料的强度与韧性,在莫来石-碳化硅耐火砖中引入不同量的Al粉(其质量分数分别为2%、4%、6%和8%),并研究了Al粉粒径(中位粒径分别为74、38和13 μm)、氮化温度(600、850、1 000和1 200 ℃)及催化剂(分别为纳米Fe粉与氮化硅铁,外加质量分数均为0.5%)对其在氮气气氛下烧成后结构与性能的影响。结果表明:随着Al粉加入量的增加,试样的高温抗折强度逐步提高,Al粉的加入量( w )为6%时,其高温抗折强度可达41.3 MPa,是普通莫来石-碳化硅耐火砖的3倍以上;在5 MPa载荷作用下,经7次循环后,1 400 ℃时普通莫来石-碳化硅耐火砖试样发生断裂,而添加Al粉的试样在18 MPa载荷作用下还可继续承受载荷循环作用;升温至800 ℃左右,材料中的Al与N 2反应生成AlN,继续升高温度或延长保温时间,生成了AlN晶须;添加微量的纳米Fe粉催化剂,600 ℃氮化气氛处理后即生成了AlN,850 ℃形成了AlN晶须,从而使试样的强度和韧性显著提高。综合考虑各项性能,Al粉的适合加入量为6%( w ),最佳Al粉的中位粒径为38 μm,最佳催化剂为纳米Fe,其对应的最佳氮化温度为850 ℃。