微孔刚玉的制备及其对铝镁浇注料性能的影响

在采用多孔介质模型进行微孔骨料孔径数值模拟设计的基础上，分别以α-Al2O3微粉、工业Al2O3细粉、α—Al2O3微粉＋CaCO3细粉为原料，通过湿磨工艺分别制备了三种微孔刚玉骨料A1、A2、A3，并分别以平均孔径约O．6μm的Al和A3两种微孔刚玉为骨料制成轻质铝镁浇注料，与采用板状刚玉骨料制备的普通铝镁浇注料进行了性能对比。结果表明：1）以α-Al2O3微粉、工业Al2O3细粉等为主要原料，在1800℃以上烧结可获得体积密度为3．1～3．5g·cm^-1、显气孔率约5％、闭口气孔率为8％～13％的微孔刚玉骨料，其800℃的热导率比板状刚玉的小；2）与普通铝镁浇注料相比，两种轻质铝镁浇注料的显气孔率较大，体积密度较小，1500℃处理后的强度较高，线变化率较小，在600和800℃时的热导率明显较小；3）与普通铝镁浇注料相比，含A1骨料的铝镁浇注料渗透指数偏大，含A3骨料的铝镁浇注料的侵蚀指数稍大，但渗透指数小。

气孔结构参数与漂珠隔热耐火材料热导率的相关性研究

以漂珠隔热耐火材料为研究对象,通过调整漂珠的添加量(25%、35%、65%和85%)来改变试样的气孔结构参数,并研究了漂珠的添加量对试样气孔结构参数的影响,分别借助于回归分析理论和灰色关联理论探讨了试样的气孔率、以及气孔孔径区间等气孔结构参数与热导率之间的相关性。结果表明,随着漂珠添加量的增加,试样的闭口气孔率显著增加,但开口气孔率变化不明显;各组试样气孔孔径分布范围为1～300#m,其中以50～100#m孔径区间的气孔为主。在一定温度范围内,试样的热导率随着总气孔率的增大而呈指数关系减小;不同孔径区间与热导率的灰色关联分析表明,<150#m范围内的气孔与热导率的关联度最大。

Fe粉对MgO-C材料显微结构和性能的影响

以电熔镁砂、炭黑、石墨以及Si粉为原料,热固性酚醛树脂为结合剂,Fe粉为催化剂,分别经1200和1400℃埋炭热处理后制备了MgO-C试样,研究了不同温度下催化剂Fe粉对试样的物相组成、显微结构以及抗热震性能的影响。结果表明:Fe粉的加入对试样的物相组成基本无影响,经1200℃热处理后的试样中生成了新物相SiO_2和Mg_2SiO_4;当温度升高至1400℃时,试样中的SiO_2参与反应生成了新相SiC。不含Fe粉试样中生成的Mg_2SiO_4呈柱状,而含Fe粉试样中的Mg_2SiO_4呈晶须状。经不同温度热处理后,含Fe粉试样经热震1次后(1100℃,水冷)的残余抗折强度均高于不含催化剂的,Fe粉的加入使试样具有更好的强度和更加优异的抗热震性能。

添加球状Ni粉对MgO-C材料基质中次生碳显微结构的影响

在以电熔镁砂和鳞片石墨为主原料，热固性酚醛树脂为结合剂制备的MgO-C材料中，为了避免酚醛树脂炭化后产生的碳脆性大、石墨化难且抗氧化性差等不足，研究了单独添加2％（w）的球状Ni粉以及同时添加2％（w）的球状Ni粉和7．5％（w）的Al粉对MgO-C材料基质中次生碳显微结构的影响。结果表明：添加球状Ni粉的酚醛树脂炭化后有大量的碳晶须生成；仅添加球状Nj粉的MgO-C试样经不同温度热处理后，生成的物相均以碳微球的形式存在，随着热处理温度的升高，碳微球变化并不明显；同时添加Al粉和球状M粉的MgO-C试样经1000℃热处理后开始有碳晶须生成，碳晶须的直径约0．4～0．5μm，长度3～4μm，随着热处理温度的升高，碳晶须的生成量逐渐增加。

锆刚玉加入对刚玉-尖晶石浇注料性能的影响

在刚玉-尖晶石浇注料的配比组成中分别加入ZrO2质量分数为28.46%和38.47%的两种电熔锆刚玉颗粒,研究了电熔锆刚玉颗粒的粒度(5～3、3～1和1～0.5 mm)、加入量(质量分数分别为3%、5%和8%)对刚玉-尖晶石浇注料的加热永久线变化率、烧后常温抗折强度、高温抗折强度及热震后弹性模量的影响,并观察了试样的显微结构。结果表明:1)试样的加热永久线变化率随锆刚玉粒度的增大而增大,随锆刚玉加入量的增多而增大,引入锆刚玉Z40的试样的加热永久线变化率基本上比引入锆刚玉Z25的大;2)烧后试样的常温抗折强度、高温抗折强度和弹性模量均以空白试样的为最大,均随锆刚玉粒度的减小而增大,随锆刚玉加入量的增多而减小;3)在刚玉尖晶石浇注料中适当加入锆刚玉而产生微裂纹,尽管降低了材料的强度和弹性模量,但对提高抗热震性有一定的积极作用。

不同炭化条件下Ni掺杂酚醛树脂的炭化研究

为了提高酚醛树脂的残炭率并优化热解炭的结构和性能，将Ni（NO3）2·6H2O按1：100的质量比掺入热固性酚醛树脂中制备Ni掺杂酚醛树脂，经200℃固化后，分别在不同气氛（埋炭和Ar气氛）和不同温度（600、800、1000和l200℃）下保温3h炭化，然后检测其残炭率，并借助差示扫描量热仪、X射线衍射仪、能谱仪、扫描电镜、透射电镜表征其热分解特征及其热解发的抗氧化性、物柏组成和显微结构。结果表明：1）Ni掺杂酚醛树脂在800和1000℃的残炭率均比未掺杂酚醛树脂的提高较多；2）随炭化温度的升高，M掺杂酚醛树脂热解发逐渐向石墨化碳结构方向演化；3）Ni掺杂酚醛树脂经1000℃炭化形成的热解炭中有大量直径50～100nm、长度可达几十微米的多壁碳纳米管；4）在血气氛中炭化更有利于碳纳米管的生成，并且热解发具有更高的残炭率和结晶度；5）1200℃炭化形成的热解炭的抗氧化性显著提高，氧化峰值温度比未掺杂酚醛树脂的提高约84℃。

MgO-C材料在氮气气氛下的物相演化及其力学性能研究

以电熔镁砂、天然鳞片石墨、煤沥青、Al粉及Si粉为主要原料,以热固性酚醛树脂为结合剂,混匀后压制成MgO-C材料试样。将试样在氮气气氛下分别经1000℃×3h、1200℃×3h、1400℃×3h热处理,研究热处理温度对材料物相组成、显微结构及力学性能的影响。结果表明,1000℃热处理后,试样中Al消失,反应生成了柱状AlN和八面体状MgAl2O4,此温度下Si尚未参与反应;1200℃热处理后,Si开始反应生成六边形板状的SiC,镶嵌在镁砂基体中,提高了试样的高温抗折强度和热震后残余抗折强度;1400℃热处理后,试样中除有柱状AlN和八面体状MgAl2O4生成外,还有较多晶须状SiC和针状β-Si3N4生成,形成了良好的非氧化物结合,使得材料具有优良的高温力学性能和抗热震性能。

中间包气幕挡墙技术的工业化应用

为适应中间包纯净钢冶炼的需求,进一步提高铸坯质量,以板状刚玉和烧结莫来石为主要原料,氧化铝微粉、二氧化硅微粉为结合剂,经振动浇注成型和1 500℃3 h热处理后制得显气孔率>30%,透气度>25μm2,孔径微小且分布均匀的高强气幕挡墙砖;同时根据某厂连铸中间包的操作工艺参数,进行了气幕挡墙中间包仿真优化,并付诸工业实践。数值仿真表明,中间包采用气幕挡墙技术优化后,尤其是将气幕挡墙砖安装在距钢液入口中心2 400 mm的位置时,可最有效地改善钢液的流动状态,提高夹杂物去除率;实践证明,中间包使用优化气幕挡墙技术后,铸坯的总氧均值下降了37%,中间包的钢液洁净化功能得到了有效提高。

不同轻质骨料对高铝浇注料性能的影响

为了提高轻质高铝浇注料的中高温强度,降低加热永久线变化,研究了体积密度分别为1.54、1.42g.cm-3的2种轻质高强微孔矾土骨料以及体积密度为1.53 g.cm-3的普通轻质高铝骨料对轻质浇注料110℃24 h烘干、1 000℃3 h和1 400℃3 h烧后性能的影响。结果表明:110℃24 h烘干后,利用体积密度为1.54 g.cm-3的微孔轻质骨料和1.53 g.cm-3的普通轻质高铝骨料所制备的浇注料的体积密度均为1.80g.cm-3左右,轻质骨料体积密度越低,利用其所制备的浇注料体积密度越低,显气孔率越高;轻质骨料内部孔径微小化,可明显提高轻质浇注料各温度处理后的常温耐压强度和常温抗折强度,降低轻质浇注料的加热永久线变化;由于微孔骨料内显气孔率较高,利用其制备的轻质浇注料500℃低温下热导率比普通轻质高铝骨料的高,但在1 000℃下相差不大,均在0.42 W.m-1.K-1左右。由此可见,轻质高铝骨料内部孔径微小化和Al2O3含量的提高使轻质浇注料的性能更优。

再生废镁铬砖生产镁铬砖的试验研究

本文讨论当Cr2O3以电熔镁铬砂、铬铁矿及RH炉废镁铬砖3种形式引入并控制Cr2O3含量分别为6%、8%、12%和16%时,镁铬砖试样的各项理化性能。结果表明:加入废镁铬砖的试样的各项性能略低于加入电熔镁铬砂的试样,但与加入铬铁矿的试样相差不大,且其高温抗折强度均大于加入铬铁矿的试样。通过本试验说明,利用废镁铬砖生产的镁铬砖,可以替代直接结合镁铬砖,应用在水泥回转窑、有色金属冶炼及重烧镁砂竖窑等热工设备。

真空中频炉用铝镁质干式捣打料残料的显微结构特征

对某厂10 t真空中频炉用铝镁质干式料残料进行了化学成分、物相和显微结构分析,并据此探讨了烧结层和过渡层新相的形成机制。结果表明:烧结层的主要物相为刚玉、固溶有MgO的铁铝尖晶石和铁镍合金,而过渡层的主要物相为刚玉和镁铝尖晶石。认为烧结层铁铝尖晶石的形成受还原气氛影响,其在一定程度上延缓了刚玉的溶解,并使烧结层致密化,阻止了钢水和熔渣向过渡层的渗透。推测过渡层的原位尖晶石晶粒存在由镁砂端向刚玉端的迁移和聚集,从而形成了原镁砂位置出现空洞,而残存刚玉与尖晶石结合紧密的特殊结构。

尖晶石种类和添加量对刚玉质透气座砖性能的影响

在以板状刚玉颗粒（10～5、5～3、3～1、≤1mm）、板状刚玉细粉（≤0．074mm）、氧化铝微粉、铝酸钙水泥等为原料，按骨料与基质质量比为70：30制备的纯刚玉质浇注料的基础上，分别采用ω（Al2O3）≈88％的电熔富铝尖晶石细粉和ω（Al2O3）≈72％的常规组成尖晶石细粉分别按3％、6％、9％的质量分数替代基础配方中的板状刚玉细粉制备了刚玉-尖晶石质浇注料，经110℃24h、1000℃ 3h和1650℃ 3h处理后，研究了两种尖晶石细粉的添加量对浇注料常温物理性能、抗热震性和抗渣性能的影响。结果表明：1）随着富铝尖晶石细粉添加量的增加，110℃24h和1000℃3h处理后试样的抗折强度和耐压强度均下降；添加常规组成尖晶石细粉的试样在相同温度下处理后抗折强度变化幅度不大，而耐压强度先略微上升后降低。2）随着两种尖晶石添加量的增加，1650℃ 3h处理后试样的体积密度先降低后上升，而线变化率先上升后下降。3）当两种尖晶石添加量（ω）从3％增加至6％时试样经1100℃水冷热震3次后的强度保持率增加幅度明显增大；试样的抗渣性随两种尖晶石添加量的增加均逐步改善。4）以富铝尖晶石添加量为9％（ω）的配方制备的刚玉-尖晶石质透气座砖在国内某钢厂150t钢包中使用，寿命较纯刚玉质的提高7～8炉，较添加常规组成尖晶石的提高4～5炉。

添加树脂粉和沥青粉对MgO-C砖性能的影响

为提高MgO-C砖的使用性能,从改善其常温和中高温处理后的物理性能、抗热震性能以及降低高温热膨胀等方面出发,分别研究了添加1%(w)的树脂粉和沥青粉(Carbores P)时,对碳含量为14%(w)的MgO-C砖性能的影响。结果表明:添加树脂粉对提高MgO-C砖烘干后的强度最为有利,但对砖中高温处理后的物理性能、抗热震性能以及抗氧化性能等方面影响不大;添加Carbores P可有效提高MgO-C砖中高温处理后的强度、高温抗折强度和抗热震性能,同时还可以降低其高温下的热膨胀性能。

板状刚玉在中国的发展状况

简述了板状刚玉在国内的4个发展阶段:初期接触阶段、了解发展阶段、尝试生产阶段、发展壮大阶段;介绍了板状刚玉生产的基本过程,包括球磨、成球、干燥和烧结;指出了板状刚玉的发展趋势,以及存在的外观颜色不稳定、烧结球形料分层比例大、产能过剩的风险等问题。

钢包用铝镁喷补料的性能优化与应用

为了优化钢包用铝镁喷补料的使用效果，以板状刚玉、电熔镁砂、板状刚玉微粉、纯铝酸钙水泥、SiO2微粉为主要原料剂备了铝镁喷补料，研究了硅微粉外加量（质量分数分别为0．25％、0．5％、1．0％、1．5％、2．0％、2．5％）、减水荆种类（聚磷酸盐A、B，FDN-3000及其两两复合）、速凝剂饱和氢氧化物溶液的外加量（质量分数分别为0．3％、0．4％、0．5％、0．6％、0．7％）、烧结剂硼酸的外加量（质量分数分别为0、0．2％、0．5％）对铝镁喷补料性能的影响。结果表明：铝镁喷补料的最佳配比（W）为：5～3mm颗粒料13％，3～1mm颗粒料23％，≤1mm颗粒料30％，≤0．088mm（180目）细粉12％，板状刚玉微粉＋纯铝酸钙水泥22％，外加1．5％的硅微粉，0．2％的复合聚磷酸盐A＋B为减水剂，0．5％的饱和氢氧化物溶液为速凝剂、0．5％的硼酸为烧结剂。该喷补料在施工过程中具有较好的泵送性能和粘附性能，喷补厚度30～40mm，经正常养护、烘烤后，能在使用过程中与钢包顸制砖很好的烧结在一起，残留明显，完全满足钢厂现场要求。

钢包渣线用超低碳MgO-MA-C砖的研制与应用

以高纯电熔镁砂、镁铝尖晶石微粉和纳米炭素为主要原料,分别加入总量为4%(质量分数)的硅粉、铝粉和硅粉-铝粉复合粉为防氧化剂,加入清洁的自来水混练均匀后,在500 t摩擦压砖机上成型为碳质量分数小于1%的超低碳MgO-MA-C标型砖试样。在对比各试样(包括普通MgO-C砖试样)的抗氧化性能、高温抗折强度、体积稳定性和抗渣性的基础上,对配方和生产工艺进行了优化,研制出了性能较好的超低碳(碳质量分数小于1%)MgO-MA-C砖。所研制砖在武钢200 t转炉钢包渣线区使用,平均使用次数达75次。

活性α-Al_2O_3微粉加入量对红柱石耐火泥浆性能的影响

以红柱石(≤0.5和≤0.074 mm)、特级矾土(≤0.088 mm)、石英粉、生黏土粉、碳化硅粉为主要原料制备了红柱石砖用红柱石耐火泥浆,研究了活性α-Al_2O_3微粉加入量(w)分别为0、2%、4%、6%时对耐火泥浆粘接时间、粘接强度和荷重软化温度的影响。结果表明:1)活性α-Al_2O_3微粉的加入会延长耐火泥浆的粘接时间,并提高荷重软化温度T_(max)、T_(0.6)和T_2;其加入量为4%(w)时,烘后和1 400℃烧后的常温抗折粘接强度达到最大;2)所研制的红柱石耐火泥浆在工业应用中,施工性能和使用性能均满足客户要求。

Al_2O_3质原料种类和粒度对镁铝碳材料性能的影响

改变镁铝碳材料中Al2O3质原料的种类（分别为特级高铝矾土熟料和电熔刚玉）和粒度（特级高铝矾土熟料的粒度分别为5～3和3～1mm，电熔刚玉的粒度分别为3～1和≤1mm），经混练、成型、干燥、固化（180℃保温48h）、热处理（1600℃保温3h）后，检测试样的显气孔率、体积密度、耐压强度、加热永久线变化和抗渣侵蚀性。结果表明：1）当A12O3质原料种类相同时，Al2O3质原料的粒度越小，镁铝碳试样的加热永久线变化越大，抗渣侵蚀性越差；2）当A12O3质原料粒度相同时，采用特级高铝矾土熟料的试样的加热永久线变化大于采用电熔刚玉的，抗高碱度渣侵蚀性也差于采用电熔刚玉的。

蜡石粒度组成对铁水包用ASC材料性能的影响

在铁水包用常规Al2O3-SiC-C砖的配料组成中引入不同粒度组成的蜡石,研究了蜡石粒度组成对Al2O3-SiC-C材料加热永久线变化率、显气孔率、体积密度、耐压强度、抗氧化性和抗渣性的影响。结果表明:随着处理温度的升高,各试样的显气孔率先增大后减小,体积密度减小;随着所添加蜡石粒度的减小,试样在1 000和1 400℃埋炭热处理后的永久线变化率减小,常温耐压强度增大,1 400℃时的抗氧化性增强,但1 500℃时的抗侵蚀性降低。

氮化硅铁及其在耐火材料中应用的研究进展

总结了氮化硅铁的合成、特性及其在耐火材料(包括浇注料、炮泥和复合耐火材料)中应用的研究进展,并展望了氮化硅铁合成及其在耐火材料中应用的研究方向和前景。