Effect of Different Silica Fumes on Properties of Al_(2)O_(3)-SiC-C Castables for Iron Trough

In order to improve the performance of Al_(2)O_(3)-SiC-C castables for iron trough,samples were prepared using brown corundum,dense corundum,activated alumina micropowder,ball pitch,and silicon as main raw materials,calcium aluminate cement as the binder.Several kinds of silica fumes(93SiO_(2),96SiO_(2),and 99SiO_(2))with different particle size distributions and chemical composition were added to research the effects on the properties of castables.The results show that the sample with 99SiO_(2) fume has high water requirement for molding,but the bulk density is the lowest,the apparent porosity is the highest,the oxidation resistance is the worst,and the permanent linear change on heating is low after firing at 1 450 ℃ for 3 h.The bulk density and the apparent porosity of the sample with 93SiO_(2) fume or 96SiO_(2) fume are equivalent,the hot modulus of rupture of the sample with 93SiO_(2) fume is the lowest,and the slag resistance of the sample with 96SiO_(2) fume is the best.The comprehensive performance of the sample with 96SiO_(2) fume is the best.

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。

炭素原料对Al_2O_3-SiC-C铁沟浇注料性能的影响

以棕刚玉、碳化硅、铝酸盐水泥及超微粉等为原料制备了棕刚玉基Al2O3-SiC-C铁沟浇注料,研究了球状沥青加入量对其性能的影响,并确定了球状沥青的最佳加入量;在此基础上,进一步研究了鳞片石墨外加量对该浇注料性能的影响。结果表明:随着球状沥青加入量的增加,浇注料的需水量增加,体积密度减小,显气孔率升高,强度降低,抗渣侵蚀性先提高后降低;当球状沥青加入质量分数为3%时,浇注料需水量增加的幅度与强度降低的幅度并不明显,且抗渣侵蚀性最好;在球状沥青加入质量分数为3%的前提下,外加质量分数0.5%的鳞片石墨可使该浇注料的强度略有增加,抗渣侵蚀性进一步提高,但鳞片石墨质量分数超过0.5%后,反而使浇注料的需水量增大,显气孔率升高,强度降低,抗渣侵蚀性变差。现场使用效果表明,以3%质量分数的球状沥青配合0.5%质量分数的鳞片石墨作为炭素原料制备的棕刚玉基Al2O3-SiC-C铁沟浇注料,具有施工性好,易烘烤,性能优良,质量可靠的优点,在大型高炉出铁场上使用,其一次通铁量可达到19.8万t。

铝镁浇注料的抗渣侵蚀机理

采用静态坩埚法进行了铝镁浇注料的抗渣侵蚀试验 ,从动力学和热力学角度分析了铝镁浇注料的抗渣侵蚀机理。结果表明 :浇注料的熔渣侵蚀过程受化学反应和扩散的混合控制 ;熔渣侵蚀的表观活化能约为 4 2 4 .8kJ·mol- 1;渣中CaO与Al2 O3反应生成高熔点的CA6 ,抑制了熔渣的进一步侵蚀 ;渣中CaO含量的不断降低 ,使熔渣的粘度增大 ,渗透能力降低。

Si_3N_4加入量对Al_2O_3-SiC-C铁沟浇注料抗渣性能的影响

以棕刚玉、碳化硅、α-Al2O3微粉、白刚玉、硅微粉、97硅粉、Si3N4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Si3N4加入量(质量分数分别为0、3%、6%、9%、12%)对试样抗渣性能的影响。结果表明:加入氮化硅的浇注料具有更优异的抗渣性能。抗渣机理为:一方面由于材料在烧结过程中Si3N4能部分保留下来,并生成了O'-Sialon,使得材料的抗渣性能增强;另一方面,材料在烧结过程中体积膨胀,减少了铁渣渗透的通道,也提高了材料的抗渣性能。

B_4C加入量对Al_2O_3-SiC-C铁沟浇注料力学性能的影响

以电熔棕刚玉为骨料,碳化硅、白刚玉、硅粉、球沥青、硅微粉、氧化铝微粉及高铝水泥为细粉,按大颗粒、中颗粒、细粉的质量比为55∶15∶30配料,分别外加0、0.2%、0.4%、0.6%的碳化硼细粉,加水和少量减水剂共混后,振动成型为160 mm×40 mm×40 mm的试样。自然干燥24 h脱模后,再自然干燥24 h,在空气气氛中分别于800、1 000、1 200、1 550℃下热处理3 h。检测各温度热处理后试样的线变化率、显气孔率、体积密度、耐压强度、抗折强度以及抗氧化性,高温抗折强度是在空气气氛中于1 400℃0.5 h进行检测,并利用XRD分析部分试样经高温抗折试验后的物相组成。结果表明:由于B4C在较低温度下氧化产生少量液相,一方面促进了材料的烧结,增大了中温强度;另一方面在材料表面形成防氧化膜,阻碍了炭素材料的氧化,利于次生β-SiC的形成,因而增大了浇注料的高温抗折强度。在本试验条件下,B4C加入量为0.4%时,浇注料的力学性能最好。

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％。

ρ-Al_2O_3结合铁沟浇注料的试验研究

以致密刚玉、优质碳化硅、α-Al2O3微粉、硅微粉和球沥青为主要原料,分别以ρ-Al2O3和Secar71为结合剂,制备了Al2O3-SiC-C浇注料。首先通过ρ-Al2O3结合铁沟料的流动性试验找出最合适的分散剂,然后对比研究了两种结合剂对铁沟料性能的影响。试验结果表明:与水泥结合的铁沟料相比,ρ-Al2O3结合铁沟料具有较高的常温强度和较好的抗渣性;加入缓凝剂硼酸或采用缓凝型ρ-Al2O3,可使铁沟料具有足够的可施工时间。

Al_2O_3－SiC－C质浇注料抗热震性和抗渣铁侵蚀性的研究

对新研制的Ａｌ２Ｏ３－ＳｉＣ－Ｃ质浇注料和现用出铁沟料的抗热震性和抗渣铁侵蚀性进行了研究、结果表明，该材料具有较高的抗渣铁侵蚀能力和较好的抗热震稳定性。调节Ｓｉ与Ｃ的比例可生成高强度、耐渣蚀的纤维状ＳｉＣ。

原位生成Sialon增强Al_2O_3-SiC-C铁沟浇注料抗渣机理研究

采用静态坩埚法进行了Sialon增强Al2O3 SiC C铁沟浇注料的抗渣实验。结果表明,该种铁沟料具有比传统铁沟料更优异的抗渣性能。通过X 射线衍射和SEM分析可知,其抗渣机理为:添加的Si3N4,Si与Al2O3发生原位反应生成Sialon,使材料内部结合更加紧密,并且生成的Sialon活性较高,氧化放出气体,阻止熔渣的渗入;其次,Sialon向熔渣中溶解,使熔渣成为含N的高硅玻璃,粘度增大;此外,Al2O3与熔渣的MgO反应生成MgAl2O4,形成一阻挡层,这也是Sialon增强Al2O3 SiC C浇注料具有优异的抗渣渗透及侵蚀性能的重要原因。

改性焦对Al2O3-SiC-C铁沟浇注料性能的影响

为避免或减少出铁沟浇注料中沥青对环境的污染,以15~1 mm棕刚玉、≤1 mm板状刚玉、≤0.076 mm白刚玉、≤3 mm碳化硅、≤0.076 mm单质硅、≤0.076 mm自制增强剂和≤1 mm改性焦和球沥青为碳源制备了Al 2O 3-SiC-C质浇注料。研究了含改性焦2%、3%、4%(w),球沥青3%(w)以及改性焦和球沥青各1.5%(w)的配方试样分别经110、800、1 100、1 450℃热处理后的常温物理性能及高温性能。结果表明:相对于球沥青配方,含改性焦的铁沟料施工性能较好,高温抗折强度也较高,但抗渣渗透性略差。而采用球沥青和改性焦作为复合碳源时,不仅通过减少沥青用量降低了污染,其综合性能也优于含单一碳源的试样,因此改性焦是一种比较好的铁沟料用炭素材料。

Al_2O_3-MA-SiC-C质浇注料的抗渣性能

以电熔白刚玉、镁铝尖晶石、SiC细粉、活性α-Al2O3微粉、球状沥青、Si粉、ρ-Al2O3、氧化硅微粉和铝酸钙水泥为原料制备了Al2O3-MA-SiC-C质浇注料。振动浇注成型后采用静态坩埚法测定了浇注料抗渣侵蚀性,利用X射线衍射、电子探针仪和能谱等手段分析了1500℃埋炭处理3h后试样的物相、显微结构和微区成分,以研究结合剂种类(ρ-Al2O3+氧化硅微粉和铝酸钙水泥+氧化硅微粉)、尖晶石和SiC的加入量对浇注料抗渣性能的影响。结果表明:采用ρ-Al2O3+氧化硅微粉结合的浇注料的抗渣性能明显高于采用铝酸钙水泥+氧化硅微粉结合的,这主要与其在高温下形成的物相有关;随着镁铝尖晶石加入量的增多,浇注料的抗渣性能总体上呈升高趋势;随着SiC加入量的增多,浇注料的抗渣性能显著提高,当SiC加入量(质量分数,下同)为25%时,浇注料的抗渣性能最好;加入过多的镁铝尖晶石和SiC对浇注料的抗渣性能不利,这主要同高温下材料中MgO-Al2O3-SiO2系低熔物的形成有关。

镁锆质浇注料的抗渣性研究

采用坩埚法研究了镁锆质浇注料的抗渣性。结果表明:随着配料中锆英石的增加,浇注料抗渣渗透性增 强,抗渣侵蚀性降低。文中主要探讨了镁锆质浇注料抗渣渗透性机理。

α-Al_2O_3微粉对镁质浇注料性能的影响

研究α-Al2O3微粉加入量对钢包渣线用镁铝质浇注料线变化率、显气孔率、耐压强度和抗渣性能的影响,借助EDAX分析,探讨了浇注料的渣蚀机理。结果表明,随着α-Al2O3质量分数的增加,经1000℃×3h热处理后,浇注料的线变化率逐渐增大,显气孔率增加,耐压强度提高;经1600℃×3h热处理后,浇注料的线变化率逐渐增加,显气孔率稍有减小,耐压强度逐渐降低,但当α-Al2O3质量分数大于10%后,浇注料的耐压强度增加;随着α-Al2O3质量分数的增加,浇注料渗透指数逐渐减小,但侵蚀指数明显增大。镁铝质浇注料的性能变化主要与材料的组成和显微结构相关。

加入三种SiO_2微粉的Al_2O_3-SiC-C铁沟料性能比较

为了提高Al_2O_3-SiC-C铁沟浇注料的性能,在其配料中分别添加2%(w)粒度分布、平均粒度、比表面积、纯度和无定形度均不相同的三种SiO_2微粉(92SiO_2微粉、95SiO_2微粉和99SiO_2微粉),比较了Al_2O_3-SiC-C铁沟浇注料的流动性、显气孔率、烧后线变化、常温强度、热态强度和抗渣性等。结果表明:1)含95SiO_2微粉的浇注料流动性整体上好于含92SiO_2微粉的;含99SiO_2微粉的浇注料早期流动性较好,但随时间衰减较快。2)烘干试样的显气孔率差别较大,含92SiO_2微粉试样的最小,含99SiO_2微粉试样的最大。3)含99SiO_2微粉的试样烧后收缩或膨胀均最小,体积稳定性最好。4)含不同SiO_2微粉的试样常温抗折强度相差不大。5)含92SiO_2微粉或99SiO_2微粉的试样高温抗折强度较优。6)含92SiO_2微粉的试样抗渣性最差,含99SiO_2微粉的试样抗渣性最好。

Si3N4对Al2O3-尖晶石-SiC-C铁沟料性能的影响

本文采用电熔刚玉、镁铝尖晶石、SiC、球状沥青和Si3N4为主要原料，借助XRD和EDAX分析技术，研究了Si3N4加入量对Al2O3-尖晶石-SiC-C质出铁沟浇注料常温物理性能和抗渣性能的影响。结果表明：随着Si3N4加入量的增加，浇注料的显气孔率变化不大，体积密度逐渐减小，1100℃及1500℃埋炭烧成后的抗折和耐压强度逐渐增大，当Si3N4加入量超过4％（质量分数，下同）时，浇注料的体积密度有所增大，抗折和耐压强度显著提高；浇注料在埋炭气氛下抗渣性能优良，氧化气氛下的侵蚀指数明显增大，且随着Si3N4加入量的增加，浇注料的侵蚀指数呈现出先增大后减小的趋势。本文对浇注料的性能变化进行了探讨。

无水泥铁沟浇注料的研制

铝酸钙水泥是目前铁沟浇注料最为常用的结合剂,但水泥中CaO的存在容易造成材料抗高炉熔渣侵蚀性能的恶化,因此超低水泥和无水泥浇注料被广泛研究.以板状刚玉、碳化硅、氧化铝微粉等为主要原料,研究了结合剂ρ-Al2O3和铝酸钙水泥配比加入量对Al2O3-SiC-C浇注料各种性能的影响.实验结果表明ρ-Al2O3可以替代传统的铝酸钙水泥结合剂,实现高炉铁沟浇注料无水泥化,比传统的浇注料具有更佳的性能.

矾土基电熔锆刚玉对钢包用Al_2O_3-MgO浇注料性能的影响

以特级矾土熟料(8～5 mm)、电熔亚白刚玉(5～3和3～1 mm)、电熔白刚玉(≤1 mm)为骨料,以白刚玉细粉(<0.088和<0.044 mm)、矾土基电熔锆刚玉(<0.088 mm)、电熔铝镁尖晶石(<0.044 mm)、电熔镁砂(<0.074 mm)、α-Al2O3微粉(≤5μm)和SiO2微粉(≤3μm)为基质,骨料与基质质量比为65∶35,固定锆刚玉与白刚玉粉总质量分数为16%不变,以矾土基电熔锆刚玉细粉等量替代白刚玉粉,研究了矾土基电熔锆刚玉粉质量分数(分别为0、4%、8%、12%和16%)对Al2O3-MgO浇注料物理性能及抗渣性的影响,并利用SEM和EDS对渣蚀后的试样进行显微结构及微区元素分析。结果表明:(1)矾土基电熔锆刚玉可以促进Al2O3-MgO浇注料的烧结,从而改善浇注料的常温物理性能;(2)矾土基电熔锆刚玉的引入对Al2O3-MgO浇注料的抗热震性影响不大;(3)矾土基电熔锆刚玉的引入对Al2O3-MgO浇注料的高温抗折强度和抗渣侵蚀性略有负面影响,这主要和矾土基电熔锆刚玉中的杂质在高温下生成液相有关。

BN粉加入量对Al2O3-SiC-C浇注料性能的影响

为了提高均质矾土基Al2O3-SiC-C耐火浇注料的性能,在以88均质矾土颗粒、碳化硅颗粒和细粉、白刚玉细粉、活性α-Al2O3微粉、球状沥青、SiO 2微粉、铝酸盐水泥为主要原料的均质矾土基Al2O3-SiC-C浇注料中,添加质量分数分别为0、0.5%、1.0%、1.5%、2.0%的氮化硼粉(粒度≤1μm),研究氮化硼粉加入量对Al2O3-SiC-C浇注料常温物理性能、抗氧化性能和抗渣侵蚀性的影响。结果表明:添加0.5%~1%(w)的BN粉有助于试样的烧结致密化;随着BN粉加入量的增加,试样的抗氧化性和抗渣性逐渐增强;综合考虑,BN粉的适宜添加量为0.5%~1%(w)。

复合抗氧化剂加入量对Al_2O_3-SiC-C浇注料性能的影响

以电熔棕刚玉为骨料，电熔棕刚玉粉、活性α-Al2O3微粉、黑碳化硅粉、球状沥青、SiO2微粉、纯铝酸钙水泥等为基质料，配以质量分数为2％、2．3％、2．6％、2．9％的复合抗氧化剂，搅拌均匀制备成Al2O3-SiC—C质浇注料。外加5％（埘）的水搅拌3～5min后，检测浇注料的流动性；经振动成型、养护、脱模、干燥后，于1500℃空气气氛中热处理3h，测定热处理后试样的质量损失率、体积密度、显气孔率、常温耐压强度、常温抗折强度和抗热震性。结果表明：随着复合抗氧化剂加入量（W）从2％增加到2．9％，浇注料的流动性变化不大并且保持较高的水平，显气孔率、体积密度和常温强度变化不大，质量损失率从1．14％减小到0．35％，氧化层厚度逐渐减小；复合抗氧化剂加入量为2．9％（W）的试样热震后耐压强度仍保持在70MPa左右，具有较好的抗热震性。