热风炉长寿与低蠕变Al2O3-SiO2系耐火材料的探究

回顾了中国热风炉用低蠕变Al2O3-SiO2系耐火材料研发的历程。通过对比矾土基低蠕变Al2O3-SiO2系耐火材料与莫来石基低蠕变Al2O3-SiO2系耐火材料的实际使用结果认为,要实现热风炉长寿命,对于热风炉用耐火材料而言,除了要求其具有优异的抗蠕变性能外,还应具有优良的抗热震性、抗CO和碱蒸气侵蚀等综合性能。针对中国资源综合利用的现状和可持续发展战略要求,建议使用红柱石或莫来石基原料制备Al2O3-SiO2系低蠕变系列耐火材料;即通过对原料进行分级,实现天然Al2O3-SiO2系原料(主要是红柱石)和人工合成Al2O3-SiO2系原料资源的综合利用,优化材料的矿物组成,制备以莫来石为主晶相结构,Al2O3质量分数低于75%的莫来石基低蠕变系列制品,并结合性价比进行优化配置,真正实现热风炉的长寿化,应该是今后长寿型热风炉用Al2O3-SiO2系耐火材料研发的重点。

TiO_2在Al_2O_3-SiO_2系耐火材料中的作用

阐述了TiO2在Al2O3-SiO2系耐火材料,特别是高铝矾土中的分布和存在方式,并通过分析Al2O3-SiO2系耐火原料的煅烧过程和Al2O3-SiO2系制品的使用过程中TiO2、Al2O3和SiO2三者之间的化学反应,介绍了TiO2对Al2O3-SiO2系耐火材料结构和性能的影响。

计算机分析Al_2O_3-SiO_2系耐火材料的抗FeO侵蚀性能

采用C + +Builder编制程序绘制了 16 0 0℃下FeO -Al2 O3-SiO2 三元系等温截面图 ,在此基础上 ,判断不同组分的Al2 O3-SiO2 系材料抗FeO侵蚀能力的优劣。该程序具有界面好、使用便捷、准确的特点。

Al_2O_3-SiO_2系低蠕变耐火材料的研究现状和进展

对典型蠕变曲线的特征 ,蠕变理论以及影响耐火材料蠕变变形的因素等作了综述。根据Al2 O3 -SiO2 系耐火材料蠕变性能研究的现状和进展 ,分析指出 ,在Al2 O3 -SiO2 系耐火材料中 ,高铝 (Al2 O3 ≥ 70 % )低蠕变制品的生产技术目前是比较成熟的 ,而对于低铝 (Al2 O3 ≤ 5 0 % )低蠕变制品的研制和生产 ,还需要采取一定的技术措施。

镁铝钛耐火材料的Al2O3含量与其性能的关系

分别以79．3％～85．3％（质量分数，下同）的电熔镁砂、10％的电熔尖晶石、电熔白刚玉（2．5％-8．5％）和钛白粉（2．2％和5．5％）为原料制备了2组镁铝钛试样，研究了镁铝钛材料中Al2O3含量（分别约为7％、10％和13％）对其烧结、抗热震性以及抗炉外精炼渣侵蚀性的影响，并借助SEM、EDS分析了侵蚀后试样的显微结构。结果表明：随着镁铝钛试样中Al2O3含量的增加，试样更易烧结，烧后显气孔率降低，体积密度升高，抗渣性能提高；Al2O3含量的增加，使试样中的尖晶石数量增多，而尖晶石和方镁石热膨胀系数的差异形成的微裂纹，使试样的耐压强度降低，抗热震性提高；显微结构分析显示，随着Al2O3含量的增加，试样中析出的晶间尖晶石增多，有助于提高试样中的固-固结合率，从而增强其抗侵蚀能力。

Al_2O_3-SiO_2溶胶对莫来石耐火材料性能的影响

采用溶胶-凝胶法制备Al2O3-SiO2溶胶粉末,用制备好的Al2O3-SiO2溶胶粉末作为结合剂合成莫来石耐火材料。研究Al2O3,SiO2和Al2O3-SiO2溶胶的不同配比对莫来石耐火材料性能的影响。结果表明:在不加入Al2O3情况下,SiO2微粉的加入量在77%～87%范围内逐渐增加时,耐火材料的体积密度增大,显气孔率降低,吸水率变化不明显;当加入30%的SiO2微粉时,随着Al2O3微粉加入量在52%～62%范围内逐渐增加,试样的体积密度先增后减,在加入量为57%时达到最高;当Al2O3-SiO2粉末加入量2%～4%时,显气孔率逐渐上升,体积密度也增加,当加入量超过5%时,耐火材料的体积密度下降,显气孔率逐渐上升。

Al_2O_3-SiC-C耐火材料抗CaO-SiO_2-K_2O渣侵蚀性能研究

研究了Al2O3-SiC-C耐火材料的抗CaO-SiO2-K2O渣侵蚀性能,以及添加Cr2O3对Al2O3-SiC-C材料抗渣侵蚀性能的影响。研究结果表明:CaO-SiO2-K2O熔渣对Al2O3-SiC-C材料具有明显的侵蚀作用;在Al2O3-SiC-C材料中添加适量的Cr2O3可以有效地抑制CaO-SiO2-K2O熔渣向耐火材料内部的渗透,降低耐火材料的侵蚀速度。

耐火材料侵蚀对CaO-Al_2O_3-SiO_2系统微晶玻璃结构及性能影响

通过耐火材料静态侵蚀实验,采用X射线衍射、扫描电镜等手段研究了侵蚀后CaO-Al2O3-SiO2系统微晶玻璃的结构及性能。

Al2O3亚微米粉外加量对分层挤出打印Al2O3-SiO2质耐火材料性能的影响

为了获得性能更优的分层挤出打印Al2O3-SiO2质耐火材料,以α-Al2O3超细粉、硅灰、磷酸二氢铝、六偏磷酸钠为主要原料制备的固相体积分数为57%的水基浆料中外加不同量(外加质量分数分别为0、2%、4%、6%、8%和10%)的Al2O3亚微米粉,研究了Al2O3微粉外加量对浆料流变特性以及烧后试样致密度、烧后线变化、常温强度、荷重软化温度和抗渣性能的影响。结果表明:1)随着Al2O3亚微米粉外加量的增加,浆料的黏度和切应力增大;浆料均表现出有利于分层挤出成型的假塑性行为,剪切屈服应力在打印机的允许范围内。浆料的流动指数小于1,添加6%(w)的Al2O3亚微米粉时流动指数最大,打印试样的表面质量最好。2)随着Al2O3亚微米粉外加量的增加,试样的线收缩率和显气孔率呈先减小后增大的变化趋势,体积密度、常温耐压强度、常温抗折强度、荷重软化温度和抗渣性则呈先增大后减小的变化趋势;除常温耐压强度的拐点在Al2O3亚微米粉外加量为4%(w)处外,其他的拐点均在Al2O3亚微米粉外加量为6%(w)处。3)添加6%(w)的Al2O3亚微米粉的打印试样在1600℃烧成后,长度方向的线收缩率为3.8%,显气孔率为15.4%,体积密度为3.08 g·cm^-3,常温耐压强度为195 MPa,常温抗折强度为52.0 MPa,荷重软化温度为1612.7℃,抗渣性最好。

Al_2O_3-C耐火材料对超低碳钢的增碳作用

在空气中利用中频感应炉加热,研究了以Si 为抗氧化剂的Al2O3-C耐火材料对超低碳钢的增碳 作用。利用高频燃烧红外吸收法测定钢样中的碳含 量,并对用后耐火材料进行了SEM和EDS分析。研 究结果表明:钢熔化后,炭的直接溶解机制造成钢水 中碳含量迅速增加;随着保温时间的增加,“渗透- 溶解”机制对钢水增碳占主导作用;同时,耐火材料 与钢水接触部位生成反应脱炭层,反应脱炭层隔离了 钢水与耐火材料的直接接触,进而减缓并停止耐火材 料对钢水的增碳作用;空气中的氧通过渣向钢水中传 递,氧和钢水中的碳发生反应对钢水产生脱炭作用, 同时,碳氧平衡决定了在钢水的碳含量很低时,脱炭 反应接近于平衡状态,钢水中的碳含量趋于平衡。

Mn对Al_2O_3-ZrO_2-C耐火材料抗氧化性的影响

固定主要原料烧结板状刚玉、锆莫来石、石墨 ,添加剂Al粉、Si粉以及结合剂热固性酚醛树脂等的加入量 ,加入不同量的Mn配制成Mn、C质量比不同的Al2 O3-ZrO2 -C试样 ,埋炭烧成后检测各试样的抗氧化性。结果表明 :试样的氧化层厚度先随Mn加入量的增加 (即Mn与C质量比的增大 )而减小 ,即抗氧化性提高 ;至Mn与C质量比为 1 4时 ,氧化层厚度最小 ,即抗氧化性最佳 ;当Mn含量继续增加时 ,氧化层厚度又开始增加 。

ZrO_2-SiC复合材料的合成及其添加对Al_2O_3-C质耐火材料抗氧化性能的影响

以锆英石和碳黑为原料,利用碳热还原反应在氩气气氛下合成了ZrO_2-SiC复合材料,并将其添加到Al_2O_3-C质耐火材料中.研究了加热温度对ZrO_2-SiC复合材料合成的影响以及添加ZrO_2-SiC对耐火材料抗氧化性能的影响.采用XRD分析合成材料的相组成,利用SEM观察材料的显微结构.研究表明,提高加热温度有利于ZrO_2-SiC复合材料的合成,在本实验条件下合成该材料的适宜温度为1873K.通过添加合成的复合材料,明显改善了Al_2O_3-C质耐火材料的抗氧化性能,且当添加6%(ZrO_2-SiC)复合材料时,耐火材料的抗氧化性能最佳.

含Al_2O_3和CaF_2炉外精炼渣在镁白云石耐火材料中的渗透

用旋转圆柱体法研究了含Al_2O_3和CaF_2炉外精炼渣在镁白云石耐火材料中的等温渗透。炉渣渗入量随渣中Al_2O_3含量增加而增加;随渣中CaF_2含量增加而降低,随砖中MgO含量增加而增加;镁白云石耐火材料中,炉外精炼渣渗透可用L=F/η^(1/2)·[CaO]^(-3)来预测其规律。

Al_2O_3-C耐火材料抗氧化性研究进展

综述了目前改善Al2O3-C耐火材料抗氧化性的三种方法:添加抗氧化剂法、浸渍氧化抑制剂法和表面涂层法;分析了常用抗氧化添加剂在Al2O3-C耐火材料中作用机理,展望了提高Al2O3-C耐火材料抗氧化性的研究方向.

尖晶石对不烧MgO-MA-C及Al_2O_3-MA-C质耐火材料抗氧化性的影响

以电熔镁砂、电熔白刚玉和烧结尖晶石等为 原料,研究了尖晶石的加入量(0,5%,10%,15%, 20%,30%)和加入形式(≤0.044mm的细粉或<2 mm的颗粒)对不烧MgO-MA-C及Al2O3-MA-C 质耐火材料抗氧化性的影响。结果表明:MgO (Al2O3)-MA-C质耐火材料的抗氧化性开始随着 尖晶石细粉的加入逐渐变强,尖晶石细粉的加入量为 5%～10%时抗氧化性最好,当尖晶石细粉的加入量 再继续增加时,抗氧化性变差;固定尖晶石加入量为 10%,尖晶石以细粉形式加入时,试样的抗氧化性最 好,逐渐加大尖晶石的粒度,试样的抗氧化性变差; MgO-MA-C质耐火材料的抗氧化性比Al2O3-MA -C质耐火材料的抗氧化性好。

合成ZrO_2-SiC和工业SiC对Al_2O_3-C质耐火材料性能影响的对比

为了改善Al2O3-C质耐火材料的抗氧化性和抗热震性,向浇注料中分别添加0、2%、4%、6%的SiC或ZrO2-SiC复合粉,以酚醛树脂为结合剂,在200MPa下制备了2组试样,经250℃充分干燥后,于1400℃下埋炭处理2h,分别检测2组试样的抗氧化性和抗热震性,并采用XRD分析氧化后试样的相组成。结果发现,添加剂中SiC的氧化能有效保护试样中的碳,从而能减少试样的质量损失率和氧化面积,提高其抗氧化性能。由于ZrO2的微裂纹增韧及SiC的颗粒增韧作用,使试样的抗热震性能提高。在试验条件下,添加6%ZrO2-SiC复合粉或工业SiC粉时,试样的抗氧化性和抗热震性最佳。

Si_3N_4-Al_2O_3-SiO_2系材料烧结性能及反应过程研究

以氮化硅、活性氧化铝微粉和氧化硅微粉为原料,研究了在焦炭保护条件下,Si_3N_4-Al_2O_3-SiO_2系材料经1500℃、1600℃和1650℃烧成时的烧结性能和物相变化,同时借助SEM、EDX和XRD等手段对其显微结构和反应过程进行了观察和分析。结果表明,随着烧成温度的升高,Si_3N_4-Al_2O_3-SiO_2系材料的体积密度下降,显气孔率增加,同时烧成后试样的质量损失大大增加,尤其是经1650℃烧成的试样,显气孔率在40％以上,质量损失大于20％。XRD物相分析显示,1500℃时,产物中生成Si_2N_2O,高于1650℃时,生成SiC相,与热力学计算结果一致。同时,高温下大量的N_2(g)及SiO(g)逸出试样表面,可能是导致试样质量损失、结构松散、显气孔率增加的主要原因。切开经高温烧成的试样发现,其截面由中心致密区、过渡区和边缘的松散区3部分组成,含氮物相的形状由中心部位发育良好的柱状,演变成过渡区的针状或须状,直至松散区时消失。这种松散区所占面积和松散程度取决于试样的组成和烧成温度。

Na_2O-CaO-Al_2O_3-SiO_2-H_2O系胶凝材料水化物对锶离子的吸附性研究

在35℃恒温水化反应90天条件下,制备了Na2O-CaO-Al2O3-SiO2-H2O系胶凝材料体系水化物,用X射线衍射法(XRD)对水化物进行了表征;用静态吸附法研究了该胶凝材料的化学组成,即(Ca+Na)-(Si+Al)摩尔比C(Ca+Na)/(Si+Al)、Al-Si摩尔比CAl/Si对Sr吸附性能的影响。结果表明,在实验条件下,制备的水化物主要是结晶程度差的C-S-H凝胶;当有Al存在时,生成少量的水化钙铝黄长石。当水化物中C(Ca+Na)/(Si+Al)=0.8时,吸附性能最佳;CAl/Si增大,吸附量增加。当C(Ca+Na)/(Si+Al)=0.8,CAl/Si=0.6时,水化物对Sr2+72h的吸附量可达0.0922mmol.g-1。

不烧Al_2O_3-C质耐火材料在水蒸气中的抗氧化性能

对高炉炉身下部用不烧Ａｌ２Ｏ３－－质耐火材料在水蒸气环境下的抗氧化性能进行了详细的热力学分析和全面的氧化性能实验．根据实验结果，总结出其氧化规律，建立了不烧Ａｌ２Ｏ３－Ｃ质耐火材料的氧化动力学模型．此外，还对氧化前后试样的抗折强度进行了测定和比较．

Al_2O_3-C耐火材料的性能研究

为提高Al2 O3 C耐火材料的性能 ,研究了烧成温度和石墨含量对Al2 O3 C耐火材料气孔率、体积密度、常温耐压强度的影响 ,得出了适宜的烧成温度范围和最佳的石墨加入量 ,并对此进行了理论分析 同时 。