以微孔刚玉-尖晶石骨料替代刚玉骨料制备刚玉-尖晶石浇注料

为提高钢包工作衬用刚玉-尖晶石浇注料的保温性能,以微孔刚玉-尖晶石骨料部分或全部替代同粒级的烧结刚玉骨料,制备了刚玉-尖晶石浇注料,对比研究了不同骨料对浇注料的体积密度、气孔率、力学强度、热导率、抗渣性等的影响。结果表明:采用微孔刚玉-尖晶石骨料部分或全部替代同粒级的烧结刚玉骨料制备的刚玉-尖晶石浇注料,其体积密度和热导率均明显降低,抗渣性能与传统烧结刚玉骨料制备的浇注料相当。将其用于钢包工作衬,有助于钢包减重,提高钢包保温性能。

煅烧温度及硼酸用量对α-Al_(2)O_(3)粉体的影响

以工业氧化铝粉体为原料,以H_(3)BO_(3)为矿化剂,以高温煅烧为方法制备α-Al_(2)O_(3)粉体,研究煅烧温度和H_(3)BO_(3)用量对α-Al_(2)O_(3)转相率、杂质Na_(2)O含量以及晶粒粒径和形貌的影响规律。结果表明:H_(3)BO_(3)用量的增大对Al_(2)O_(3)转相率影响不大,添加H_(3)BO_(3)可加速α-Al_(2)O_(3)的晶粒生长,减少β-Al_(2)O_(3)和杂质Na_(2)O含量;随着煅烧温度的提高,α-Al_(2)O_(3)的粒径逐渐增大,晶粒形态规则,晶粒表面平整光滑,晶粒大小均匀,煅烧温度是影响Al_(2)O_(3)转相率、减少Na_(2)O的含量的主要因素;当煅烧温度为1450℃、H_(3)BO_(3)的质量分数为0.4%时,杂质Na_(2)O的质量分数为0.001%,α-Al_(2)O_(3)粉体粒径为1-1.5μm,晶粒形貌最佳。

基于离散元的氧化铝造粒粉堆积仿真研究

颗粒级配对材料的性能有重要影响。掌握粉体堆积模型对其性能的影响,是简化粉体模型构建过程和预测其烧结性能的关键。本文利用离散元软件EDEM结合Furnas模型、Rosin-Rammler-Bennet(RRB)模型和Horsfield模型三种堆积模型进行粉体堆积模拟实验,采用99瓷氧化铝球形造粒粉分别对上述模拟进行实验验证以及对比分析。结果表明:经三种模型优化后粉体的松装密度、振实密度和压坯密度均有提升。其中,Furnas模型对堆积密度提升效果最好,松装密度与振实密度分别提高4.1%与2.5%。Horsfield模型模拟堆积时空隙率最小,烧后试样体积密度最大为3.84 g/cm^(3),致密度达96.2%。

聚乙烯醇对喷雾干燥氧化铝造粒粉性能的影响

研究了聚乙烯醇(polyvinyl alcohol,PVA)对喷雾干燥氧化铝造粒粉制备及性能的影响。使用Zeta电位仪和旋转流变仪研究了分散剂和聚乙烯醇对氧化铝浆料流变性能的影响。采用筛分及扫描电镜对不同醇解度聚乙烯醇作为黏结剂制备的氧化铝造粒粉的形貌和粒度分布进行了表征。结果表明,在37%(体积分数)、pH=10.5的氧化铝浆料中,颗粒分散良好。浆料的流变特性符合Hershel-Buckley模型,剪切应力τy与聚乙烯醇的加入量成正比。通过提高固相含量与选择合适的PVA添加量可以减少“苹果型”造粒粉的比例。随着聚乙烯醇添加量的增加,氧化铝造粒粉的流动性、含水率和球形度增大,由醇解度较低的聚乙烯醇制备的氧化铝颗粒流动性较高。由0.9%(质量分数)PVA5-88制备的氧化铝造粒粉具有最佳的流动性能。

低温预合成刚玉-尖晶石微粉在钢包浇注料中的应用

在对比研究1 200 ℃低温预合成刚玉-尖晶石复合微粉、活性α-Al2O3微粉流变性的基础上,研究了刚玉-尖晶石复合微粉对钢包浇注料性能的影响。结果表明:刚玉-尖晶石复合微粉悬浮液与α-Al2O3微粉悬浮液类似,均呈假塑性流体特性;分散剂WSM - R1的加入可显著降低刚玉-尖晶石微粉悬浮液的黏度;刚玉-尖晶石微粉可部分或全部取代α-Al2O3微粉作为浇注料基质的主要配料组成,以该微粉配制的刚玉-尖晶石浇注料具有良好的施工性能及体积稳定性,同时具有良好的抗热震性,较好的抗熔渣侵蚀和抗熔渣渗透性。

刚玉-尖晶石微粉的低温固相反应法制备及表征

以轻烧氧化镁和工业氧化铝为原料,引入一定量的自制复合铝盐(OKU)作为助剂,研究助剂用量、反应温度对产物物相组成的影响。结果表明:添加助剂和提高反应温度都可以促进MgO与Al2O3之间的尖晶石化反应,添加9%(质量分数)助剂的试料在1 200℃保温2 h后,MgO完全转变为尖晶石。在实验基础上在梭式窑中进行100 kg级工业生产试验,并对微粉的化学成分、物相组成、粒度分布,及其浆料的流变特性进行了表征。结果表明,制得的刚玉-尖晶石粉由质量分数分别为73%和27%的刚玉和尖晶石组成;原粉和球磨粉的粒度均呈双峰分布,中位径d50分别为9.0、1.8μm;由球磨粉制成的水性浆料为假塑性流体,具有剪切变稀现象,并且黏度随固含量的增加而增大。

氧化铝粒径和氧化锆粉外加量对氧化铝造粒粉性能的影响

为了提高氧化锆增韧氧化铝(ZTA)造粒粉的烧结性能,以不同粒径(d_(50)=1.72μm,d_(50)=3.48μm,d_(50)=13 nm)的Al_(2)O_(3)粉和氧化钇稳定氧化锆粉(YSZ)为主要原料,并加入黏结剂和分散剂,混合球磨得到ZTA浆料。研究了不同YSZ外加量(外加质量分数分别为0、5%、10%、15%和20%)对浆料流变性能的影响。并采用喷雾干燥法制备了ZTA造粒粉。造粒粉经压样成型后分别在1520、1600和1680℃保温2 h烧成,并测试其线收缩率和致密度。结果表明:1)ZTA浆料呈现剪切变稀的特性,并且具有一定的屈服应力,浆料的流变性能符合Herschel-Bulkley模型,拟合的相关系数较高,>0.98;2)所制备的ZTA造粒粉的粒度分布范围主要在125~45μm,粒度分布较广;3)以99%(w)活性Al_(2)O_(3)粉(d_(50)=1.72μm)为主要原料,加入1%(w)纳米Al_(2)O_(3)(d_(50)=13 nm)、外加15%(w)YSZ时,所制备造粒粉性能较好,其对应的卡尔系数为8.62%,含水率为0.22%,休止角为25.2°,经1600℃保温2 h烧后,其致密度为94.8%,线收缩率为18.2%。

熔盐碳热/镁热还原低温合成ZrB_2-SiC复合粉体

以氧化锆、氧化硅、氧化硼及活性炭粉为起始原料,以镁粉为还原剂,以Na Cl-KCl为熔盐介质,采用熔盐碳热/镁热还原的方法合成了Zr B_2-Si C复合粉体。采用X射线衍射仪分析了合成粉体的物相组成,并研究了锆/硅摩尔比、氧化硼用量、镁粉用量及炭粉用量等因素对熔盐碳热/镁热合成Zr B_2-Si C复合粉体的影响。结果表明:在摩尔比为1:1的Na Cl-KCl复合熔盐体系中,固定锆/硅摩尔比为1:1,当B_2O_3加入量120%、C加入量120%、Mg粉加入量150%(摩尔分数)时,可以在1200℃反应2 h的条件下合成纯度很高的Zr B_2-Si C复合粉体,复合粉体中Zr B_2及Si C的含量分别为59%和35%(质量分数)。FE-SEM结果表明,合成的Zr B_2-Si C复合粉体存在团聚现象,其粒径约为0.5μm。相较于常规的碳热/镁热方法,该方法可以降低Zr B_2-Si C复合粉体的合成温度约200℃左右。