Al2O3-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。     

结合剂对刚玉-MgO浇注料性能的影响

以致密电熔刚玉、电熔镁砂为主要原料,选用铝酸钙水泥、硅微粉和ρ-Al2O3微粉为主要结合剂,采用电熔刚玉为骨料,固定骨料:基质=70:30(质量比),基质组成中固定电熔镁砂细粉、α-氧化铝微粉加入量均为6%不变,改变致密电熔刚玉细粉、铝酸钙水泥、硅微粉和ρ-Al2O3微粉的加入量,配制成3种结合系统的刚玉-MgO浇注料。铝酸钙水泥-硅微粉结合系统中硅微粉加入量固定为1%,铝酸钙水泥加入范围为0~15%;硅微粉结合系统中硅微粉的加入范围为0.3%~2.5%;ρ-Al2O3微粉-硅微粉结合系统中硅微粉加入量固定为0.3%,ρ-Al2O3微粉的加入范围为1%~10%。检测1000℃3h、1350℃3h、1600℃3h处理后试样的冷态耐压强度、体积密度、显气孔率、加热永久线变化率等物理指标和抗渣侵蚀和渗透性能,研究3种结合系统对刚玉-MgO浇注料的物理性能和抗渣性能的影响。试验结果表明:合理控制基质中结合剂的加入量可以获得综合物理性能优良的无水泥刚玉-MgO浇注料;硅微粉和ρ-Al2O3微粉-硅微粉结合刚玉-MgO浇注料的抗渣性能优于铝酸钙水泥-硅微粉结合刚玉-MgO浇注料。     

ρ-Al2O3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。     

大强度脱硫搅拌器用耐火浇注料的改进

针对大强度脱硫搅拌器用耐火浇注料工作衬损坏严重,搅拌混合性能下降快的问题,选择普通电熔莫来石、烧结锆莫来石为主要原料,CA-80水泥和α-Al2O3微粉、ρ-Al2O3微粉、SiO2微粉为复合结合剂,通过浇注料配方设计、性能检测、显微结构分析、工业试验、实际应用,完成了性能优良的大强度WG-3Y搅拌器用耐火浇注料的改进,在200 t铁水罐搅拌脱硫实际应用中获得高于425次的平均使用寿命。     

ρ-Al2O3结合铝镁质悬浮液流变特性的研究

为了探索分散剂种类及其加入量对ρ-Al2O3结合铝镁浇注料流动性的影响,采用旋转粘度计测定了加入不同种类及含量的分散剂后的铝镁质悬浮液在不同剪切速率下的粘度.试验结果表明随着ρ-Al2O3、氧化硅微粉加入量的增加,料浆流变性能变差;随MgO细粉加入量的增加,料浆流动性能变好.在固定料浆组成的情况下,加入0.30wt%的六偏磷酸钠作为分散剂可以使ρ-Al2O3微粉结合铝镁浇注料的料浆获得最佳的流动性.     

刚玉质自流渗浆浇注料浆体的流变特性

研究了α-Al2O3微粉加入量(15%、17%、20%、22%)、纳米α-Al2O3加入量及分散剂种类(聚羧酸酯醚FJ-I、聚丙烯酸盐FJ-II和六偏磷酸盐SHP)、加入方式(单独或复合加入)和加入量等对刚玉质自流渗浆浇注料浆体流变特性的影响。结果表明:随着刚玉质自流渗浆浇注料浆体中α-Al2O3微粉含量的增加,浆体的粘度先逐渐降低,并在α-Al2O3微粉含量为20%时粘度最小,而当α-Al2O3微粉含量达22%时,粘度又略有增大;单独加入FJ-I、FJ-II或SHP能降低不含纳米α-Al2O3浆体的粘度,但超过一定量后浆体的粘度又升高;单独使用FJ-II、SHP或FJ-I时,含纳米α-Al2O3的浆体的粘度增大;采用复合分散剂能有效地改善含纳米α-Al2O3的浆体的流变特性;对α-Al2O3微粉用量为20%、纳米α-Al2O3加入量≤1.5%的体系,采用0.3%FJ-II 1.5%FJ-I的复合分散剂,浆体粘度小且呈宾汉姆流体特征。     

ρ-Al2O3加入量对莫来石-刚玉浇注料性能的影响

以烧结莫来石(w(Al2O3)>45%)、电熔莫来石(w(Al2O3)>70%)、刚玉(w(Al2O3)>99%)、α-Al2O3微粉(w(Al2O3)>99.5%)、SiO2微粉(w(SiO2)>92%)、ρ-Al2O3微粉(w(Al2O3)>83.0%)等为主要原料,制备了莫来石-刚玉浇注料试样,经110℃24 h、1 000℃3 h和1 400℃3 h处理,研究了ρ-Al2O3加入量(w)分别为1%、2%、3%、4%和5%对莫来石-刚玉浇注料性能的影响。结果表明:随着ρ-Al2O3加入量的增加,莫来石-刚玉浇注料的体积密度下降,显气孔率增大,抗热震性和抗渣性逐渐变好。110℃24 h处理后强度逐渐增大;1 000℃和1 400℃处理后强度和永久线变化率则是先增加后减小,当ρ-Al2O3加入量为2%时达最大;试样的高温抗折强度先增加后减小,以ρ-Al2O3加入量为3%时最大。     

含镁铝尖晶石的铝酸盐水泥制备及力学性能研究

设计不同的水泥熟料物相组成,以石灰石、重烧氧化镁和铝矾土熟料为原料,于1400℃3h处理后制备了含不同量镁铝尖晶石相的铝酸盐水泥。利用XRD和SEM对不同配比的合成产物的物相及形貌特征进行了分析,并对这种新型铝酸盐水泥浇注料进行了抗压强度的测试。结果表明:含镁铝尖晶石的铝酸盐水泥的主要物相为一铝酸钙(CA)、镁铝尖晶石(MA)和二铝酸钙(CA2),还有少量的硅铝酸二钙(C2AS)和残余刚玉(α-Al2O3);浇注料的强度随MA含量的减小而增大,且随水化时间延长,其强度增进稳定。     

α-Al2O3微粉和水泥对刚玉质自流浇注料性能的影响

研究了α-Al2O3微粉和纯铝酸钙水泥的加入量对刚玉质自流浇注料性能的影响.结果表明α-Al2O3微粉和水泥的加入量分别为6%和4%(质量分数,下同)时,基质料泥浆具有较低的粘度,可获得低加水量(4.5%)、高流动度(105%)、性能良好的刚玉质自流浇注料.     

低水泥刚玉浇注料的高温抗折强度研究

采用板状刚玉、电熔白刚玉、工业氧化铬微粉、α-Al2O3微粉、Secar71水泥、烧结尖晶石粉为原料,研究了水泥、α-Al2O3微粉、氧化铬微粉、尖晶石粉以及烧成温度对低水泥刚玉基浇注料高温抗折强度的影响。研究结果表明:烧成温度、水泥、尖晶石和α-Al2O3微粉对低水泥刚玉基浇注料的高温抗折强度影响较大。烧后膨胀越大,高温抗折强度越低;1700℃烧后试样的高温抗折强度高于1600℃烧后试样的高温抗折强度;控制加热永久线变化率,添加合适的水泥、α-Al2O3微粉和粒度细的尖晶石粉可以得到高温抗折强度高的试样。     

结合剂对高速连铸中间包永久衬浇注料性能的影响

以特级焦宝石颗粒、轻质莫来石骨料、特级矾土细粉、活性α-Al2O3微粉、石英细粉等为主要原料,分别用6%质量分数的电熔镁砂细粉、Secar75水泥、ρ-Al2O3与5%质量分数的SiO2微粉组成结合体系,配制成3种不同结合体系的高速连铸中间包永久衬浇注料,并对比研究了3种结合体系对浇注料物理性能和抗热震性的影响。结果表明:电熔镁砂细粉+SiO2微粉结合的浇注料试样在各温度下(110、800、1 100和1 400℃)热处理后的常温强度、1 200℃热态抗折强度、1 100℃水冷热震1次后强度保持率均优于以Secar75水泥+SiO2微粉和ρ-Al2O3+SiO2微粉为结合剂的试样的,但其1 400℃热态抗折强度低于后两者的。     

α-Al2O3微粉对刚玉-尖晶石浇注料性能的影响

以优质白刚玉、高纯富铝尖晶石和α-Al2O3微粉(d50为4.596μm和2.148μm)为主要原料制备了刚玉-尖晶石浇注料,研究了α-Al2O3微粉加入量(质量分数分别为8%、12%和16%)对刚玉-尖晶石浇注料性能的影响。结果表明:1)随α-Al2O3微粉加入量增加,浇注料基质的流动性能提高;α-Al2O3微粉粒度较细时基质的流动性较好,而α-Al2O3微粉较粗时基质的流动性变差。2)增加α-Al2O3微粉加入量,刚玉-尖晶石浇注料的密度增加,强度明显提高,抗渣侵蚀性和抗渣渗透性明显改善,但α-Al2O3微粉加入过多时其抗热震性变差。α-Al2O3微粉的合适加入量为12%。3)与钢包渣相比,LF渣对刚玉-尖晶石浇注料的侵蚀性较大。4)采用优质电熔白刚玉、电熔尖晶石和α-Al2O3微粉,能够生产出性能优良的刚玉-尖晶石浇注料。     

基质组成对铝酸盐水泥结合Al2O3-MgO浇注料施工性能和抗渣性能的影响

在前期的工作中,已研究过基质组成对铝酸盐水泥结合Al2O3-MgO质钢包浇注料物理性能的影响.本研究在前期工作的基础上,继续研究了基质组成对铝酸盐水泥结合的铝镁浇注料施工性能及抗渣性能的影响.     

六铝酸钙引入形式对刚玉-尖晶石浇注料性能的影响

为探究六铝酸钙在钢包浇注料中应用的可行性,以板状刚玉、电熔尖晶石、活性α-Al2O3微粉、预合成六铝酸钙及纯铝酸钙水泥为原料制备刚玉-尖晶石浇注料。在保证Ca O、Mg O、Al2O3成分一致的情况下向浇注料中通过两种方式引入六铝酸钙(直接加入预合成六铝酸钙,通过Secar 71水泥与活性α-Al2O3微粉高温煅烧时原位生成引入六铝酸钙),并研究了1 550℃保温3 h烧后试样的物相组成、显微结构和性能。结果表明:引入原位生成六铝酸钙的浇注料的高温性能与直接加入预合成六铝酸钙的浇注料相差不明显,引入预合成六铝酸钙的浇注料传热慢、保温性能好,但是抗剥落性有可能劣化。     

含镁铝尖晶石的铝酸盐水泥的制备及其抗侵蚀性

以白云石和工业Al2O3为原料,采用烧结法制备了含镁铝尖晶石的铝酸盐新型水泥,利用X射线衍射检测了合成产物的物相组成,采用扫描电子显微镜观察了新型铝酸盐水泥中各物相的形貌和能谱分析了成分分布,测量了这种铝酸盐水泥的凝结时间、耐火度以及其所结合的高铝矾土制成的耐火浇注料的早期强度.选择静态坩埚法进行抗渣性实验,对比了新型铝酸盐水泥和纯铝酸钙水泥结合刚玉浇注料的抗渣性差异.结果表明:这种水泥的物相组成为镁铝尖晶石、一铝酸钙和二铝酸钙;物相分布较为均匀.与纯铝酸钙水泥比较,凝结时间正常,新型铝酸盐水泥结合刚玉浇注料与纯铝酸钙水泥结合刚玉浇注料的抗弯强度相当,耐火度较高和抗侵蚀性较好,其原因在于水泥中存在镁铝尖晶石相,而镁铝尖晶石有较高的熔点和抗熔渣侵蚀能力.     

超微粉对耐火浇注料性能的影响

论述了超微粉的性能及作用机理，讨论了硅灰和α-Al2O3微粉对耐火浇注料加水量、戍型性能、强度和抗渣性能的影响。结果表明：将硅灰和α-Al2O3微粉配合使用，材料性能较好，其适宜用量为：硅灰6％，α-Al2O3微粉2％，此时加水量、戍型性能、强度和抗渣性能最优，当α-A1203微粉用量一定时，增大硅灰，水用量显著降低；单独使用一种微粉时，硅灰效果优于α-Al2O3微粉。     

SiO_2微粉加入量对ρ-Al_2O_3微粉结合刚玉浇注料的影响

在ρ-Al2O3微粉结合刚玉浇注料中分别加入2%和5%的SiO2微粉,制成40 mm×40 mm×160 mm的试样,分别经110℃24 h、1 200 ℃ 3 h和1 500℃3 h热处理后,测定试样的常温抗折强度;在上述配比的基础上去掉其中的骨料,制成15 mm×15 mm×55 mm的基质试样,分别经110℃24 h、1 200℃1 h和1 500℃1 h热处理后,采用扫描电镜分析试样的显微结构.结果表明:1)加入SiO2微粉可以显著提高ρ-Al2O3微粉结合刚玉浇注料在110℃24 h、1 200℃3 h和1 500℃3 h条件下热处理后的常温抗折强度,SiO2微粉加入量以2%(w)为佳;2)SiO2微粉水化后形成网状絮凝结构以及在中高温处理过程中SiO2微粉与ρ-Al2O3微粉反应生成莫来石,是导致含SiO2微粉的ρ-Al2O3微粉结合刚玉浇注料常温抗折强度增大的原因.     

结合系统对刚玉基浇注料常温断裂行为的影响

为揭示结合系统对刚玉基浇注料常温断裂行为的影响,以板状刚玉颗粒、板状刚玉细粉、α-Al2O3微粉、Si O2微粉、纯铝酸钙水泥和水合氧化铝为主要原料,通过改变基质中纯铝酸钙水泥的加入量(加入质量分数分别为0、1%、3%和5%),制备了低水泥、超低水泥和无水泥刚玉基浇注料,采用楔入劈拉法研究了刚玉基浇注料的断裂行为。结果表明:结合体系的不同显著改变了浇注料的断裂行为。低水泥和超低水泥刚玉基浇注料的载荷-位移曲线呈线性,属典型的脆性断裂,表明浇注料的韧性差。无水泥刚玉基浇注料的载荷-位移曲线呈非线性,属准稳态断裂,说明浇注料的韧性高。含水泥浇注料中结合相为玻璃相或钙长石,玻璃相多且连续分布导致浇注料呈脆性。而在无水泥浇注料中,结合相为针柱状莫来石,玻璃相少且孤立分布于莫来石形成的网络中,有利于韧性的提高。     

微粉对抗铝浇注料性能的影响

本文主要讨论了硅微粉及α-Al2O3微粉对抗铝浇注料施工性能、成型性能及强度的影响.结果表明:(1)基质中单独引入硅微粉时,随着硅微粉加入量的增加,抗铝浇注料的用水量减少,施工性能得到改善;随着硅微粉含量增加,试样的体积密度逐渐上升,烘干及烧后高温烧后强度升高,烧后线变化逐渐下降;(2)基质中引入硅微粉和α-Al2 O3的复合粉,随着二者比例的增加,抗铝浇注料的性能不断得到改善;本试验中,当基质中硅微粉占4％,α-Al2O3占1％,此时加水量、成型性能、强度、线变化率最优.     

超微粉对耐火浇注料性能的影响

论述了超微粉的性能及作用机理,讨论了硅灰和α-Al2O3微粉对耐火浇注料加水量、成型性能、强度和抗渣性能的影响。结果表明:(1)两种微粉配合使用,材料性能较好;(2)单独使用一种微粉时,硅灰效果优于α-Al2O3微粉;(3)当α-Al2O3微粉用量一定时,增加硅灰,水用量显著降低;(4)本试验条件下,超微粉适宜用量:硅灰6％,α-Al2O3微粉2％,此时加水量、成型性能、强度和抗渣性能最优。