抗氧化剂对Al_(2)O_(3)-SiC-C铁沟浇注料性能的影响

在Al_(2)O_(3)-SiC-C铁沟浇注料抗氧化行为研究的基础上,对比研究了碳化硼、单质硅的添加及其二者复合对浇注料显微结构与性能的影响。研究结果表明:随着碳化硼加入量的增加,浇注料的抗氧化性和致密性得到改善,常温和高温力学性能、抗熔渣侵蚀和渗透能力显著提高;但是,碳化硼加入量过高可导致含硼低黏度液相的生成量增加,并降低浇注料的抗熔渣侵蚀性能。单质硅的添加及不同粒径硅粉的复合,有利于浇注料致密性和抗氧化能力的提高;控制小粒径单质硅的加入量,同时降低低熔点复合硅酸盐液相的生成量,有利于保持浇注料优良的抗氧化性、力学性能和抗熔渣侵蚀性能。

氮化硅铁在Al_2O_3-SiC-C质铁沟浇注料中的防氧化行为

将Al_2O_3-SiC-C系铁沟浇注料及分别添加 8% (质量分数)氮化硅、氮化硅铁的浇注料试样在空气中进行 1500℃ 3h热处理后,分别对氧化层进行形貌(SEM)及能谱分析(EDS),并结合热力学分析了氮化硅铁的防氧化行为:高温氧化气氛下,表面氮化硅铁中的Si3N4首先氧化生成SiO2,构成氧化层的主体;随着铁相材料的氧化,形成的氧化铁不但降低了氧化层的熔点,而且降低了熔体的粘度,增进熔体在材料表面上的润湿性及流动性,形成覆盖于材料表面的氧化层而阻止碳素氧化,使其具有比纯氮化硅更好的防氧化性能;另外,由于氮化硅铁在Al2O3 -SiC-C系材料中加入量少,而且试样内部的铁不是以氧化铁形式存在的,故对材料高温使用性能的影响不大。

碳源对Al_(2)O_(3)-SiC-C质铁沟浇注料性能影响的研究进展

本文综述了沥青、炭黑、焦炭和石墨等常规碳源,表面改性碳以及新型碳源对Al_(2)O_(3)-SiC-C质铁沟浇注料性能影响的研究概况。沥青在Al_(2)O_(3)-SiC-C质浇注料中发挥着重要作用,其加热软化后渗透或挥发、凝结到浇注料的缝隙或气孔中,可以增强颗粒之间的结合,改善高温下液相分布,避免过烧结,显著提高浇注料的抗渣性能。炭黑粒度细小,可充分填充空隙,降低烧后试样的气孔平均孔径,改善高温下抗侵蚀性。炭黑、焦炭和石墨等常规碳源适合作为附加碳源和沥青配合使用,达到互补的效果。表面改性碳中造粒石墨具有较好的应用效果,可大幅提高Al_(2)O_(3)-SiC-C质铁沟浇注料中鳞片石墨的引入量,显著提高抗渣性能。新型碳源中含碳树脂粉Carbores P配合沥青添加到Al_(2)O_(3)-SiC-C质铁沟浇注料中可有效提高铁沟服役寿命。

晶体硅切割废料对Al_(2)O_(3)-SiC-C铁沟浇注料性能的影响

为实现晶体硅切割废料的综合回收利用和提高铁沟浇注料的性能,以刚玉、碳化硅、球型沥青、氧化硅微粉、铝酸钙水泥、商用硅粉、晶体硅切割废料等为原料制备了Al_(2)O_(3)-SiC-C铁沟浇注料。用晶体硅切割废料替换原料中的商用硅粉,研究了不同硅废料加入量(0%、0.5%、1%和1.5%,质量分数,下同)对浇注料性能的影响。结果表明:晶体硅切割废料的引入能显著提升浇注料的抗氧化性,明显地改善浇注料的常温力学性能,在加入量为1%时达到最佳,经1450℃热处理后,添加晶体硅切割废料的试样中出现了更多的SiC纤维;晶体硅切割废料的加入使浇注料的初始流动性、体积密度及显气孔率有所降低。该研究为晶体硅切割废料的回收利用及降低铁沟浇注料成本提供了一种可行的方案。

Al_(2)O_(3)-SiC-C质铁沟浇注料的研究进展

目前我国高炉出铁沟用耐火材料以Al_(2)O_(3)-SiC-C质浇注料为主。本文综述了改变Al_(2)O_(3)来源、替换碳源、硅溶胶结合剂替换铝酸盐水泥和添加不同添加剂制备新型Al_(2)O_(3)-SiC-C质浇注料的研究进展,针对目前Al_(2)O_(3)-SiC-C质浇注料发展提出了几点建议。

Al_(2)O_(3)含量与晶型对赛隆结合SiC基浇注料性能的影响

在超低水泥结合碳化硅基浇注料中加入不同含量和晶型的Al_(2)O_(3),经振动浇注成型,在高纯流动氮气中经1420℃氮化得到赛隆结合SiC耐火材料,检测了氮化后试样的常规物理性能,重点研究了Al_(2)O_(3)含量与晶型对试样高温抗折强度(1200℃、1400℃)、抗热震性的影响,并利用XRD和SEM对物相和显微结构进行了分析。结果表明:结合相与Si在高温下在氮气中发生原位反应生成了呈网络状的交织分布的赛隆,增强了SiC颗粒和基质之间的结合,使碳化硅浇注料试样高温性能得到提高;当刚玉含量为3%时,试样高温抗折强度(1200℃、1400℃)分别为64.3 MPa和13.7 MPa;随着刚玉含量的增加,赛隆相开始增多,但高温抗折强度变化不大;当Al_(2)O_(3)微粉含量为3%时,赛隆相含量增加至15%,高于刚玉含量为12%的试样,高温抗折强度(1200℃、1400℃)分别为64.3 MPa和15.2 MPa;试样抗热震性能整体优于加入刚玉的试样。

原位生成多尺度增强相提高Al_(2)O_(3)-SiC-C浇注料的性能

为了提高铁水预处理用耐火材料的物理性能和抗渣侵蚀性,在Al_(2)O_(3)-SiC-C耐火浇注料中引入不同含量的复合金属微粉(CMP),研究了其对Al_(2)O_(3)-SiC-C耐火浇注料显微结构、物理性能和抗渣侵蚀性能的影响。结果表明:CMP的加入能够促进试样中形成片状晶体、棒状纤维、细丝状纤维和晶须等多尺度增强相;随着CMP的加入,试样的常温抗折强度和耐压强度提高,当CMP加入量为6%(质量分数)时,浇注料的高温抗折强度提高了231%,热震水冷5次后试样的抗折强度保持率达到23%,比空白样提高了77%,抗渣侵蚀面积减小了37.2%。

ρ-Al_(2)O_(3)结合莫来石-刚玉浇注料的研制和应用

采用ρ-Al_(2)O_(3)替代铝酸钙水泥作为结合剂,以莫来石和板状刚玉为主料,加入一定量的白刚玉细粉、α-Al_(2)O_(3)微粉、SiO 2微粉、蓝晶石、金属铝粉和钢纤维以及防爆纤维、聚羧酸盐减水剂和复合调节剂,研制莫来石-刚玉浇注料。制成的中间包包盖在某钢厂使用,使用寿命达21次(185炉),较传统的铝酸钙水泥结合中间包包盖使用寿命平均约提高50%~60%,满足钢厂连铸技术的要求。

炭素焙烧炉用Al_2O_3-SiO_2系预制件的研制

利用低水泥浇注料技术,采用粒径≤0. 074mm的一级矾土和粒径 <8mm的二级矾土为主要原料,水泥和二氧化硅微粉作为结合系统,并引入适量外加剂制备了Al2O3 -SiO2 系浇注料试样。通过对系列试验配方进行优选,确定满足设计指标要求的生产配方,依照该配方生产出炭素焙烧炉用大型预制件。检测结果表明:生产的预制件的强度、抗热震性和 1350℃ 3h烧后的永久线变化率等性能都满足设计指标要求。显微结构分析表明,预制件 1350℃ 3h烧后的基质中有大量莫来石晶相,另有少量石英和玻璃相。

Si_(3)N_(4)加入量对铁沟浇注料性能的影响

为了进一步提高Al_(2)O_(3)-SiC-C铁沟浇注料的性能,以特级矾土、棕刚玉、SiC、Al_(2)O_(3)微粉、白刚玉、硅微粉、97硅粉、Si_(3)N_(4)粉为主要原料,以高铝水泥为结合剂,制备了铁沟浇注料,研究了Si_(3)N_(4)加入量对铁沟浇注料性能的影响。结果表明:添加Si_(3)N_(4)可使浇注料在高温下具有更优异的机械性能、抗热震性和良好的抗氧化性;另一方面由于材料在烧结过程中生成了β-赛隆相,并与刚玉紧密结合,使试样结构致密,提高了材料的抗渣性能。

多孔球形莫来石基浇注料的制备及性能研究

为制备保温性能及机械性能均较优异的高温窑炉用隔热耐火材料,以多孔球形莫来石、矾土细粉、α-Al_(2)O_(3)微粉、硅微粉和Secar71水泥为主要原料,制备了多孔球形莫来石基浇注料,研究了矾土细粉掺量对多孔球形莫来石基浇注料机械性能、导热系数、抗侵蚀性能及热震稳定性的影响。结果表明,改变矾土细粉的掺量,可使多孔球形莫来石基浇注料在保持较高机械性能的基础上提高保温性、热震稳定性和抗侵蚀性能。随着矾土细粉掺量的增加,多孔球形莫来石基浇注料的机械性能变化不大,但导热系数小幅降低,抗侵蚀性能出现较大差异,热震稳定性先提高后降低。当矾土细粉掺量为28%(质量分数)时,多孔球形莫来石基浇注料的机械性能、热震稳定性及抗侵蚀性能良好,在1000℃时导热系数为0.905 W·m^(-1)·K^(-1)。多孔球形莫来石基浇注料的导热系数低于中间包和钢包永久层用高铝浇注料,可替代中间包、钢包永久层用高铝浇注料以减少热损失。

新型结合剂SioxX-Zero对喷煤管用无水泥浇注料显微结构和性能的影响

喷煤管是水泥回转窑的关键承力部位,长期承受高温熟料粉尘和气流的剧烈冲刷,需具备优异的高温力学性能。本工作分别以新型SioxX-Zero和传统铝酸钙水泥为结合剂,采用板状刚玉、α-Al_(2)O_(3)微粉和碳化硅等为主要原料,分别在1100℃和1400℃热处理3 h,制备了喷煤管用无水泥和低水泥结合Al_(2)O_(3)-SiC质浇注料,并研究了新型SioxX-Zero结合剂对浇注料显微结构、常规物理性能和高温力学性能的影响。结果表明:与传统铝酸钙水泥相比,SioxX-Zero能有效提高浇注料流动值和延缓流动值衰减,改善其施工性能。同时,含SioxX-Zero的Al_(2)O_(3)-SiC质浇注料中原位生成了数量较多、尺寸较大的针状莫来石,大幅改善了材料的常温抗折/耐压强度、高温抗折强度和高温耐磨性能。

三氧化二铝-碳化硅-碳浇注料防氧化技术研究进展

综述了三氧化二铝-碳化硅-碳浇注料防氧化技术的防氧化效果以及对材料性能、组成和结构的影响,根据含碳耐火材料的氧化损毁机理,主要分析了防氧化剂的两种作用形式即优先碳源氧化法和优化碳源法。防氧化剂法除了优先碳源氧化生成金属氧化物和碳化物阻止含碳材料的氧化外,还可以通过固相反应生成液相等物质堵塞材料内部气孔提升材料的致密度阻止氧气的进入来提高防氧化效果,优化碳源法则通过复合碳源以及在碳源的表面添加涂层达到一定的防氧化效果。详细阐述了3种方法的工艺特点以及目前存在的问题,并对其发展方向进行了展望,为开发新型三氧化二铝-碳化硅-碳浇注料防氧化技术提供参考。