稀土氧化物对铝镁质浇注料中原位反应和性能的影响

为了保证铝镁质浇注料在高温烧结后的体积稳定性,探究稀土氧化物对铝镁质浇注料原位反应和性能的影响,分别将氧化钇和氧化铈加入浇注料和基质中进行对比。分析其物相组成、显气孔率、抗折强度等性能。结果表明,氧化钇和氧化铈的添加均会对铝镁质浇注料的体积稳定性产生不同程度的影响,同时会加速其原位反应,对铝镁质基质浇注料的影响更为突出。

基质组成对铝镁质浇注料性能的影响

研究了电熔刚玉、电熔镁砂、镁铝尖晶石等细粉的配比变化对铝镁质浇注料性能的影响。结果表明 ,基质中同时引入一定量的刚玉、镁砂及合成镁铝尖晶石 ,有利于提高浇注料的综合性能 ;当基质中MgO与Al2 O3之比处于尖晶石理论组成附近时 ,材料的综合性能表现较好 ;由镁砂和刚玉粉反应生成的原位尖晶石 ,比加入的预合成尖晶石对提高浇注料性能更能产生积极的影响 ,但原位尖晶石的生成量过大时会导致材料的综合性能下降。

MgO含量对铝镁质浇注料性能的影响

借助ＳＥＭ和ＥＤＡＸ分析等手段研究了ＭｇＯ含量对铝镁质脱硅出铁沟浇注料性能的影响。结果表明：ＭｇＯ含量（质量分数，下同）提高至３％，能显著地提高浇注料对脱硅剂的抗渗透性能，这主要是由于浇注料中反应生成的 ＭｇＡｌ２Ｏ３能大量吸收脱硅剂中的ＦｅＯ（Ｆｅ２Ｏ３），形成尖晶石固溶体，引起熔渣粘度增大；但生成的ＭｇＡｌ２Ｏ３量过多时，会引起浇注料的组织结构疏松，降低浇注料的抗渣性能。浇注料中适宜的ＭｇＯ含量为３％－６％。

改善铝镁质浇注料性能的一种尝试

以特级铝矾土熟料为骨料,研究了电熔刚玉、电熔镁砂、镁铝尖晶石等细粉的配比变化对铝镁质浇注料性能的影响。

铝镁质浇注料抗高锰高铝钢液侵蚀研究

Fe-Mn-Al-C系低密度高强钢是前景广阔的先进钢材之一,其中添加有高含量Mn、Al等合金元素,在熔炼过程中与耐火材料反应,会造成材料蚀损及影响钢液洁净度。因此,针对钢包用铝镁质浇注料,采用坩埚法开展其抗高锰高铝钢侵蚀实验,探讨不同反应条件下钢液对浇注料的侵蚀行为和钢中夹杂的变化规律。结果表明:主要是钢中Mn对耐火材料扩散渗入较严重,与材料反应变质破坏结构,而随Al添加量增加会呈现对侵蚀的先抑制再逐步促进作用;随着反应时间延长,钢液对耐火材料侵蚀逐渐加剧,冶炼90 min后的钢中总O含量及非金属夹杂物略有增加。但总体上,钢液对铝镁质浇注料的最大侵蚀率仅7.07%,且对钢液质量的预期影响也相对有限,能适应高锰高铝钢的冶炼。

低硅CaO-Al_(2)O_(3)渣对铝镁质浇注料的侵蚀

低密度高强化是钢铁材料的重要发展方向。由于低密度高强钢冶炼用低硅CaO-Al_(2)O_(3)系炉渣会不可避免地与现行铝镁质耐火材料发生反应,严重影响钢的安全高效熔炼及其品质提升。针对这一问题,采用静态坩埚法开展铝镁质浇注料的抗低硅CaO-Al_(2)O_(3)渣蚀实验,探究Al_(2)O_(3)含量变化对耐火材料渣蚀的影响规律,得到以下结论:低硅CaO-Al_(2)O_(3)渣中Al_(2)O_(3)含量较高时,会加剧熔渣对铝镁质浇注料的侵蚀和渗透,其中熔渣对铝镁质浇注料的渗透是重要渣蚀因素;尤其当熔渣中Al_(2)O_(3)质量分数不小于30%时,铝镁质浇注料与熔渣反应界面连续隔离层的形成受到限制,导致侵蚀渗透严重。

CaO-Al_(2)O_(3)-SiO_(2)系渣中Al_(2)O_(3)含量对铝镁质浇注料侵蚀的影响

钢中添加适量铝元素可以提高其韧性与耐腐蚀性,但在冶炼过程中会影响炉渣中Al_(2)O_(3)含量而改变其与现行铝镁质浇注料的界面反应,制约钢种冶炼及品质提升。因此,采用静态坩埚法开展铝镁质浇注料的抗CaO-Al_(2)O_(3)-SiO_(2)渣蚀实验,并结合热力学模拟计算探究Al_(2)O_(3)含量(w(CaO)∶w(Al_(2)O_(3)),C/A)变化对耐火材料渣蚀的影响规律,得到以下结论:随着熔渣中Al_(2)O_(3)含量的增加,铝镁质浇注料与熔渣反应界面越易形成更厚的高熔点隔离层,将耐火材料组分向熔渣中的直接溶解转变为间接溶解,有利于提升铝镁质浇注料的抗侵蚀性;当渣中的Al_(2)O_(3)质量分数在32%左右时,熔渣的侵蚀性总体较弱,但当渣中的Al_(2)O_(3)质量分数不小于36%时,熔渣对铝镁质浇注料产生了严重的渗透性,也易造成材料变质剥落。这为面向含铝钢冶炼用耐火材料的优化设计提供参考。

水泥和水合氧化铝对铝镁浇注料性能的影响

固定电熔白刚玉、电熔镁砂粉、αAl2O3微粉、SiO2微粉等原料的含量不变,分别加入不同量的水合氧化铝和纯铝酸钙水泥作结合剂(ρAl2O3加入量为2%、3%和4%,水泥加入量为3%、5%和7%),对比研究了水泥结合和水合氧化铝结合铝镁浇注料的显气孔率、体积密度、耐压强度、抗折强度、抗热震性和抗渣性能。结果表明:与水泥结合铝镁浇注料相比较,水合氧化铝结合浇注料具有更好的抗热震性、抗渣侵蚀和渗透性能;水合氧化铝在浇注料中的合适加入量为3%;水泥结合铝镁浇注料具有较高的常温强度,但其抗渣侵蚀和渗透性能随着水泥含量的增加而逐渐降低。

铝镁质浇注料在转炉钢包上的成型与应用

叙述铝镁质浇注料在转炉钢包上的成型技术及应用,提出钢包浇注今后发展的方向。

硅溶胶和磷酸盐类添加剂在无水泥铝镁质耐火浇注料中的应用

由于施工方便和快速干燥的特性,无水泥浇注料在工程应用中得到越来越多的重视。硅溶胶作为一种非水泥结合剂广泛应用于铝质和铝硅质浇注料中。然而,由于镁砂的存在造成硅溶胶胶凝,限制了硅溶胶结合剂在含有镁砂原料的浇注料中的应用。镁砂一般作为硅溶胶结合浇注料的促凝剂加入,加入量为0. 05%～0. 3%。本文通过引入Z&S公司的添加剂,可以使浇注料中镁砂含量提高到1%、5%甚至更高,并不会造成硅溶胶的快速胶凝。本文还提出了一种干粉状磷酸盐添加剂作为无水泥尖晶石质浇注料的结合剂。重点研究了无水泥浇注料的力学性能和快速干燥能力。

结合剂对高纯铝镁浇注料性能的影响

以致密电熔刚玉、电熔镁砂为主要原料,分别选用铝酸钙水泥、硅微粉、微粉A为结合剂,研究了三种结合系统对高纯铝镁浇注料物理性能的影响,同时进行了静态抗渣实验,研究了不同结合剂及加入量对高纯铝镁浇注料抗渣性能的影响规律。实验结果表明:⑴合理控制基质中结合剂的加入量可以获得综合物理性能优良的高纯铝镁质浇注料;⑵硅微粉和微粉A结合铝镁质浇注料的抗渣性能优于铝酸钙水泥结合铝镁质浇注料。

添加微粉与否对氧化铝质浇注料中CaO·6Al2O3生成性状的影响

通过对耐火材料中微粉对CA_6生成性状的研究,弄清了CA_6的生成量受添加煅烧氧化铝、二氧化硅超微粉的影响。明确了若添加二氧化硅,由于火山灰反应,从1 000℃开始生成钙铝黄长石。由于钙铝黄长石而生成的液相影响CA_6的生成形态。氧化铝质浇注料的永久膨胀性影响CA_6颗粒的大小和有无液相。

低Cr_2O_3含量Al_2O_3-MgO浇注料物理性能及物相变化研究

本文研究了低Cr2O3含量Al2O3-MgO浇注料的物理性能,采用X射线衍射仪和扫描电子显微镜对浇注料的物相变化和显微结构进行了分析。结果发现:镁铝尖晶石含量可控制浇注料的显气孔率、体积密度、线变化率及强度。高温下Cr2O3消失是因为其固溶于新生成的MgAl2O4相中,固溶的存在提高了浇注料的物理性能。采用硅微粉结合时,高温下会产生一定的镁橄榄石相。

基质组成对Al_2O_3-MgO质钢包浇注料物理性能的影响

在Al_2O_3-MgO质钢包浇注料基质内引入不同配比的镁砂细粉、SiO_2微粉及预合成尖晶石细粉,固定MgO的总量约为5%(质量分数,下同),制成不同试样;研究各试样分别在400℃、800℃、1100℃、1400℃及1600℃处理3h后的物理性能以及随着温度升高而发生的物相变化。结果表明加入预合成尖晶石细粉的试样由于没有太多的膨胀反应及液相,其显气孔率、线变化率及热态抗折强度等物理性能相对较好;基质中反应生成的尖晶石、CA6以及CA6晶粒的长大会对浇注料的显气孔率及线变化率起到不利影响;基质中加入0.5%SiO_2微粉的试样,由于在高温下产生较多液相,使其在1400℃时的高温抗折强度发生明显下降,但对控制浇注料的高温膨胀还是有贡献的。

镁质-铝镁质复合型挡渣墙的研制

为了提高镁质挡渣墙使用寿命,设计在其渣线和钢水区分别采用铝镁质和镁质浇注料制成复合型挡渣墙,因此对原挡渣墙用镁质浇注料的施工性能进行了改善,并选择合适的振动成型工艺将其与铝镁质浇注料复合在一起制作了复合型挡渣墙试样。结果表明:(1)通过调整缓凝剂和减水剂以及选用适当的SiO2微粉,可以改进镁质浇注料的施工性能和硬化性能,使其与铝镁质浇注料相匹配;(2)铝镁浇注料与改进后的镁质浇注料,无论采用上下复合(立振)还是水平复合(平振),都可以制作复合型挡渣墙,为了达到振动充分和两材质的界面波动幅度适当,平振时以振动2.5min为宜,立振时以两材质浇注料接触后再振动3min为宜;(3)现场使用试验表明,研制的复合型挡渣墙达到了既减少对钢水的污染又大幅度提高抗侵蚀性能的设计目标。

水硬性氧化铝应用性能研究

本文介绍了水硬性氧化铝的水化过程,重点研究了缓凝剂对水化反应速度、水化产物的影响,对比分析了水硬性氧化铝和水泥结合铝镁浇注料的显气孔率、耐压强度、抗折强度和抗渣性等指标。结果表明:添加适当比例的缓凝剂能够改善水硬性氧化铝浆料的流动性,减低水化反应速率,降低水化产物中结晶水含量。同时,采用水硬性氧化铝结合铝镁质浇注料具有更优良的高温性能、抗渣侵蚀和渗透性能。

B_2O_3含量对镁砂抗水化性能的影响

研究了镁砂细粉中氧化硼含量对其抗水化性的影响,指出氧化硼含量高的镁砂细粉抗水化性好,而由其制得的镁质砖的高温抗折强度低。

顶吹起泡氧枪用耐火材料的开发

本文叙述了顶吹起泡氧枪用耐火材料的开发过程。通过试验确认铝镁质浇注料耐用性有了大幅度提高。

VOD/VAD钢包内衬耐火材料耐用性的改进

日本钢管公司京浜钢铁厂通过对VOD/VAD钢包内衬耐火材料耐用性的改进,由使用镁白云石砖改为使用高铝砖,抑制了热剥落和结构剥落,提高了钢包的使用寿命。进而通过使用镁铝质浇注料,大幅度提高了钢包的使用寿命,降低了耐火材料费用。