Properties and Application of Slide Nozzle Plate for High Oxygen Steel

Several kinds of slide nozzle plate such as A12O3-C-ZrO2, MgO, Al2O3, Spinel-C and A12O3-C SN plate for high oxygen steel used in BaoSteel have been analysed, the appearance and size of the SN plate after using have been measured. The Al2O3-C SN plate has longer service life in casting high oxygen steel, and the wear mechanism of different SN plates is discussed.

SiC聚合物前驱体和Zn粉复合对Al_(2)O_(3)-C不烧滑板材料性能的影响

为提高Al_(2)O_(3)-C不烧滑板材料的中低温强度,首先将质量比为1∶0.15∶2.7∶0.03的蔗糖、六水合硝酸镍、正硅酸乙酯、草酸水溶液依次添加至乙醇水溶液中,经110℃干燥18 h后得到SiC聚合物前驱体,然后以板状刚玉、α-Al_(2)O_(3)微粉、鳞片石墨为主要原料,复合添加SiC聚合物前驱体和Zn粉,在150 MPa下压制成150 mm×25 mm×25 mm的坯体试样,经180℃固化24 h后,在埋碳条件下经600、800、1000、1200和1400℃热处理3 h。研究了SiC聚合物前驱体和Zn粉复合添加对Al_(2)O_(3)-C材料性能的影响。结果表明:SiC聚合物前驱体和Zn粉的最佳添加量(w)分别为4.5%和1.5%,此时Al_(2)O_(3)-C材料综合性能最优。低温时Zn粉熔融,在材料体系中形成金属结合相;中温时SiC聚合物前驱体发生热解反应及Zn粉气化的催化作用,使体系形成SiC纤维结合相;二者共同作用,赋予Al_(2)O_(3)-C不烧滑板材料较高的中低温强度,克服了现有材料使用过程中因强度过低导致的失效问题。

有机硅树脂对不烧铝碳滑板中温性能的影响研究

通过在酚醛树脂中添加有机硅树脂作为复合结合剂,利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜和能谱仪对不烧铝碳滑板的物相、形貌和微区成分进行分析,研究了有机硅树脂的加入对不烧铝碳滑板中温性能的影响。研究结果表明:有机硅树脂能有效减小不烧铝碳滑板的体积密度与显气孔率波动,添加1%有机硅树脂时不烧铝碳滑板具有较好的综合性能;酚醛树脂在600℃时已基本脱氢碳化,有机硅树脂在600℃下仍具有较高的结合强度,可以有效防止不烧铝碳滑板中温强度低谷的出现;有机硅树脂可以促进不烧铝碳滑板在中温条件下晶须的生成,对不烧铝碳滑板的中温性能起积极作用。

Al-Si复合滑板材料的研究进展

主要介绍了Al-Si复合Al2O3-C滑板、Al-Si复合Al2O3-ZrO2-C滑板和Al-Si复合MgO-MgAl2O4-C滑板的研究与应用情况。Al、Si等的引入,使滑板制备工艺简化,烧成温度降低,生产流程缩短,并可提高滑板的高温强度、抗热震性和抗氧化性等关键性能。

热处理温度对有机硅树脂结合不烧铝碳滑板性能的影响

以板状刚玉、石墨、Al粉、Si粉和B4C为主要原料,有机硅树脂作结合剂制备了不烧铝碳滑板试样.研究了在空气中先经240℃24 h预处理,然后分别于400℃、600℃、800℃、1000℃、1350℃和1450℃保温3 h处理后试样的烧结性能、物相组成和显微结构等变化规律.结果表明:热处理温度对有机硅树脂结合不烧铝碳滑板的性能、物相变化和显微结构影响显著.热处理温度为240～600℃时,有机硅树脂裂解产生质量损失,使试样内部结构松散,显气孔率显著增大,常温耐压强度较低;800～1000℃时,试样边缘部分B4C、Al、Si优先氧化,生成须状Al2O3和针状硼酸铝,有利于边缘骨料与基质结构紧密结合,同时,试样内部局部有柱状氮化物生成,相应的体积密度明显增加,显气孔率急剧下降,常温耐压强度达到最高值;温度＞1000℃,试样中石墨大量氧化而留下很多气孔,同时Al、Si等氧化反应加剧,试样质量增加和体积膨胀明显,体积密度下降,显气孔率上升,常温耐压强度有下降趋势.

Al粉、Si粉对低碳Al_2O_3-C滑板显微结构和高温力学性能的影响

为了改善低碳Al2O3-C滑板的高温力学性能,在质量分数65%的电熔白刚玉颗粒、25%的白刚玉细粉、6%活性α-Al2O3粉、4%的石墨+炭黑、外加4%酚醛树脂的滑板配料中,分别以3%(w)的Al粉或Si粉或3%(w)Al粉+3%(w)Si粉等量替代白刚玉细粉,混匀后在150 MPa下压制成140 mm×25 mm×25 mm的试样,经200℃24 h干燥,1 400℃埋焦炭处理3 h后,检测其高温抗折强度和抗热震性,并分析物相组成及显微结构。结果表明:单加Al粉的试样高温抗折强度高于单加Si粉的,但前者热震后残余抗折强度比后者低;与单加Al粉或Si粉的试样相比,同时加Al粉和Si粉的试样具有更高的高温抗折强度和更优的抗热震性。力学性能的变化与试样中原位生成的非氧化物相密切相关:在单加Al粉或Si粉的试样中分别有棒状AlN晶须或纤维状SiC晶须生成;而同时加Al粉和Si粉的试样中除了有AlN晶须和SiC晶须生成外,还原位生成了六角板状的SiAlON相,并相互交织在一起。

铝炭质滑板的抗侵蚀特征分析

对经钢渣和钢液侵蚀后的铝炭质滑板分别进行了SEM、EDAX和XRD分析。结果表明 :钢渣侵蚀后滑板的渣层、反应层和过渡层的厚度均为 2 0 0 μm左右 ,彼此之间存在明显的边界 ,能有效阻隔S、Mg、Ca向毗邻内层的扩散渗透 ,提高了滑板的抗渣性。对于钢液侵蚀后滑板 ,各层之间的边界较模糊 ,杂质及微量元素富集于亚表层 ,且亚表层在冷却时脱碳形成疏松多孔结构 ;由于反应层较厚 (～ 6 0 0 μm) 。

铝锆碳滑板用含纳米炭黑涂料的防氧化性能

以石墨和纳米炭黑为主要原料研制了一种滑板涂料,将其涂刷于铝锆碳滑板试块表面,自然干燥24 h后,分别在6007、00、800、9001、0001、100、1 200和1 300℃空气气氛中加热2 h,然后测量试块的质量损失率,并与涂刷日本涂料的试块和空白试块进行了对比,以研究该涂料对铝锆碳滑板的防氧化性能,还用扫描电子显微镜对1 300℃氧化后试块表面进行了显微结构分析。结果表明:研制涂料能在滑板表面形成一层保护膜,提高滑板的高温抗氧化性能;所添加的纳米炭黑等碳材料与滑板中的残余Si发生反应,可改善滑板的显微结构。

连铸用铝碳滑板的热应力仿真分析

使用ANSYS等有限元分析软件,针对钢带缩短量、滑板面压、紧固件强制位移等不同因素,通过施加适当的初始条件和边界条件,计算连铸用滑板在预热过程中的稳态热应力场及浇钢过程中的瞬态热应力场。并对不同因素影响下的热应力场结果进行比较,为改进实际生产中滑板的安装及使用方法提供理论依据。

加入不同量Al粉和Si粉的低碳Al_2O_3-C滑板的高温力学性能

以板状刚玉、α-Al2O3微粉、石墨、Al粉、Si粉为原料,固定板状刚玉、α-Al2O3微粉、石墨的加入质量分数分别为85%、5%、2%,加入8%(w)不同比例的Al粉和Si粉(Al、Si质量比分别为0∶8、5∶3、3∶5和8∶0),以酚醛树脂为结合剂,制备了低碳Al2O3-C滑板,并研究了该滑板材料于1 500℃保温3 h埋石墨热处理后的热态抗折强度、应力-应变关系和抗热震性,同时分析了其物相组成和显微结构。结果表明,此低碳Al2O3-C滑板材料具有较高的高温强度和优良的抗热震性:当Al、Si质量比从0∶8变为8∶0时,材料在1 400℃的高温抗折强度从10.4 MPa增至32.4 MPa;在6.5 MPa载荷下1 400℃时的最大变形量从215μm降至90μm;1 100℃风冷热震3次后的抗折强度保持率从80%降至65%。这是由于Al、Si在使用的高温下与C、CO和N2反应生成了非氧化物Al4C3、AlN和SiC,这些非氧化物填充在刚玉骨架结构中起增强、增韧作用,有利于提高低碳Al2O3-C滑板材料的高温力学性能。

铝碳滑板的高温力学性能研究

采用高温弯曲应力-应变试验方法和水冷法研究了3种含碳滑板（2种铝碳质，1种铝锆碳质）在不同温度下的应力-应变关系、抗折强度以及不同热震温差下的抗热震性能。结果表明：1）含碳滑板材料在室温～1400℃的应力-应变关系分为弹性变形和塑性变形两个阶段：在弹性变形的温度段，其断裂方式是典型的脆性断裂；在塑性变形的温度段，其断裂方式呈现韧性断裂特征；2）随着温度的升高，含碳滑板材料的热态抗折强度首先略有增大，到达转折温度（800℃）后开始减小，1400℃时试样的热态抗折强度约为13MPa；3）在△T=1200℃（水冷）条件下，铝碳滑板热震后的抗折强度保持率为43％，引入ZrO2可以改善其抗热震性，而用特级高铝矾土熟料部分替代刚玉会降低其抗热震性，

铝粉加入量对铝锆碳滑板材料性能的影响

在铝锆碳滑板材料的常规配方（板状刚玉颗粒、电熔锆刚玉、白刚玉微粉、石墨、板状刚玉粉的质量分数分别为55％、20％、10％、3％、12％，同时外加2．5％和4％质量分数的外加物和结合剂）中，以质量分数分别为0、2％、4％、6％、8％、10％的金属铝粉等量取代板状刚玉粉，经混练、成型、干燥后，一部分在生产现场与铝锆碳滑板一起埋炭烧成（1300～1500℃），再分别在冷水中浸泡25h和在隧道窑中于1300～1400℃重烧；另一部分在实验室电炉中于l000℃埋炭保温3h烧成，再在冷水中浸泡25h。检测不同条件下烧成及再处理后试样的常温耐压强度、质量变化率和加热永久线变化率。结果表明：1）随着铝粉加入量的增加，在上述两种条件下烧成后试样及在上速两种条件下烧成居再经冷水浸泡后试样的常温耐压强度均呈增大趋势，但冷水浸泡后试样的常温耐压强度均比浸泡前减小；2）随着铝粉加入量的增加，在生产现场与铝锆碳滑板一起烧成后试样在隧道窑中重烧后，其常温耐压强度逐渐减小，质量变化率和加热永久线变化率逐渐增大。

刚玉类型对铝锆碳材料性能的影响

分别采用致密刚玉、白刚玉、板状刚玉为主要原料 ,制作铝锆碳试样 ,对其常温性能、高温抗折强度、耐磨性、抗渣侵蚀性、热震稳定性和显微结构进行了对比研究。结果发现 :由致密刚玉配制的铝锆碳试样的综合性能与由板状刚玉配制的试样的基本相当 。

铝炭滑板的高温强度、断裂行为和氧化过程与添加物Al、Si的关系

Ａｌ、Ｓｉ添加物均能显著改善滑板的性能，其作用主要通过化学反应而产生的相变化来实现。分析了铝炭滑板的断裂行为。

Al_(2)O_(3)-C滑板结合体系的研究进展

综述了Al_(2)O_(3)-C滑板的结合体系,概括了近年来国内外有关改善其结合性能的研究,主要包括Al_(2)O_(3)-C滑板结合剂酚醛树脂的改进和陶瓷相结合两个方面,并展望了Al_(2)O_(3)-C滑板结合系统可能的发展方向。

碳的种类对铝锆碳滑板性能的影响

分别对单独加入4%(质量分数)鳞片石墨、炭黑、沥青碳3种碳材料和加入不同碳材料(总质量分数4%)复合的铝锆碳滑板进行了树脂加入量、耐压强度、高温抗折强度、显气孔率、体积密度等物理性能以及抗氧化、抗热震性能比较。试验结果表明添加石墨可以实现低的树脂加入量,试样的显气孔率低,抗氧化性好;添加炭黑可以提高试样的强度;添加沥青碳,则可提高试样的抗热震性,但抗氧化变差;复合添加这3种碳材料,可以得到强度高、抗热震好的铝锆碳滑板试样。

浸渍沥青对不烧铝碳质滑板性能的影响

以板状刚玉(3～1,≤1和≤0.044 mm)、活性α-Al2O3微粉(≤5μm)、鳞片石墨(≤0.154 mm)、铝粉(≤0.074 mm)和硅粉(≤0.044 mm)等为原料制成不烧铝碳滑板,并将部分滑板在温度240℃、真空度40 Pa、压力1.4 MPa条件下分别保压1、1.5、2和2.5 h进行浸渍中温沥青的处理,探讨了不烧滑板浸渍前后的性能变化。试验证明,浸渍沥青可以显著改善不烧铝碳质滑板的各种性能。浸渍后,不烧滑板的显气孔率可降至1%以下,体积密度和耐压强度增大;浸渍滑板的抗热震性明显优于未浸渍滑板;浸渍滑板的中低温强度和高温强度均高于未浸渍滑板。实际使用结果也说明浸渍滑板使用性能好于未浸渍滑板。不烧铝碳质滑板浸渍前后的性能改变主要是由于沥青通过浸渍进入滑板,改善了滑板内部结构,增强了碳结合。

金属铝结合镁-尖晶石-碳滑板的研制

研究了不同添加物(电熔刚玉、镁铝尖晶石、碳化硅和阿隆)对镁碳材料物理性能和抗热震性的影响,炭素种类对镁碳材料物理性能和抗氧化性的影响以及抗氧化剂种类和加入方式对镁碳材料常温抗折强度和抗氧化性的影响,根据确定的最佳添加物研制连铸钢包用滑板材料。结果表明:加入镁铝尖晶石有利于提高材料的抗热震性;与炭黑相比,添加597微细石墨可显著提高材料的常温抗折强度、致密度以及抗氧化性;以碳化硼和硅粉作为复合添加剂,有利于提高材料中、高温处理后的常温抗折强度,同时也提高了材料的抗氧化性;研制的镁-尖晶石-碳滑板材料在实际使用中的抗拉毛性优于重烧铝锆碳滑板,达到了钢厂的使用要求。

连铸用烧成铝碳质滑板研究现状

烧成铝碳质滑板是连铸控流系统的关键功能材料之一,在使用过程中需要承受钢水和渣液的冲刷、快速和反复的热冲击,以及潜在的氧化风险,因此对材料的力学性能、热震稳定性和抗氧化性提出了严苛的要求。近年来,为了持续提高烧成铝碳质材料的上述性能,延长其使用寿命,针对材料结构和组成的优化进行了不断研究,主要包括从金属铝、单质硅等主要添加剂原位形成陶瓷相增强,发展到纳米碳源协同原位陶瓷相增强增韧,以及近期的层状化合物协同纳米碳及原位陶瓷相强韧化和抗氧化。

MgO细粉加入量对Al2O3-Al-C不烧滑板材料性能的影响

以板状刚玉颗粒与细粉、α-Al2O3微粉、金属Al粉、MgO细粉和石墨为原料,酚醛树脂为结合剂,在加入4%( w )Al粉基础上,用< 0.088 mm 的MgO细粉等量替代刚玉粉,研究MgO细粉加入量(质量分数分别为0、1%、3%和5%)对Al复合Al2O3-C不烧滑板材料性能、组成和显微结构的影响。结果表明:不加MgO细粉时,金属Al与C和N2反应生成纤维状Al4C3和AlN而起增强增韧作用,材料具有较高的高温强度和优良的抗热震性。MgO细粉加入量为1%( w )时,材料保持较高的高温强度和优良的抗热震性,材料中有较多纤维状Al4C3和AlN生成。MgO细粉加入量≥3%( w )时,材料的高温强度和抗热震性明显下降,这是由于MgO与基体中Al2O3以及Al反应生成的Al2O3发生反应生成MgAl2O4膨胀,进而产生较多裂纹,同时Al4C3和AlN生成量明显降低。但随着MgO细粉加入量的增加,材料的抗氧化性提高,这是由于在试样外层形成MgAl2O4致密层,阻碍氧气向材料内部扩散。